面向精細(xì)拆解的廢鉛酸蓄電池切割分選工藝

喻劍平，楊金堂，江志剛，張 華

(1.武漢科技大學(xué) 冶金裝備及其控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430081；2.武漢科技大學(xué) 機(jī)械傳動(dòng)與制造工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430081；3.武漢科技大學(xué) 綠色制造工程研究院，湖北 武漢 430081；4.荊楚理工學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，湖北 荊門 448000)

0 引言

鉛酸蓄電池(Lead Acid Battery, LAB)具有資源和制造成本低、高低溫性能優(yōu)越、運(yùn)行安全可靠、回收技術(shù)相對成熟等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、通訊、電力等國民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域。LAB作為鉛最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，每年使用量占中國精鉛產(chǎn)量的80%[3]。目前，LAB的報(bào)廢量逐年增長，已成為龐大的再生鉛資源，且電池中的鉛含量高達(dá)60%以上，具有高毒性，因此對其實(shí)施有效回收和利用是節(jié)約資源，延緩消耗速度的有效途徑，也是提高材料利用效率、降低環(huán)境污染的重要手段[4]。為了引導(dǎo)以廢LAB為主要原料的再生鉛企業(yè)規(guī)范發(fā)展，2016年12月工信部發(fā)布了《再生鉛行業(yè)規(guī)范條件》[5]，對廢LAB回收生產(chǎn)企業(yè)的工藝裝備、環(huán)境保護(hù)、資源綜合利用及能源消耗方面提出了要求。但從現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)水平來看，目前的廢LAB拆解分選工藝技術(shù)已接近瓶頸，資源利用率、拆解成本、收益和環(huán)境污染等方面優(yōu)化的空間有限。因此，需要提出一種新的資源回收工藝以滿足市場和社會(huì)需求。

拆解工藝作為電池回收后的首要環(huán)節(jié)，是材料再生利用的基礎(chǔ)，只有前端的有效拆解，才能實(shí)現(xiàn)后端的高效利用[6]。國際上對廢LAB的拆解工藝研究起步較早，在上世紀(jì)90年代，將破碎分選工藝的自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用于生產(chǎn)。目前，主流的拆解分選工藝有3種：美國M. A.公司的破碎分選(簡稱M.A.)工藝、意大利Merloni公司的破碎分選(簡稱CX)工藝和俄羅斯的重介質(zhì)工藝，其中CX工藝資源化利用效率最高，最具代表性。這些工藝都是采用完全破壞性拆解[7]，通過機(jī)械設(shè)備將LAB整體破碎成顆粒，然后根據(jù)各種材料的密度與顆粒度的不同，采用物理分選技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種材料的分離。國內(nèi)學(xué)者大多在破碎分選工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以提高回收利用率、降低環(huán)境污染。文獻(xiàn)[8]可對中小型和大型LAB分別處理后再進(jìn)行兩級破碎分選，研制的集成設(shè)備燃?xì)鉄崮芾寐侍岣?0%以上，有效地降低了尾氣和二氧化硫的排放量，使熔煉渣的含鉛量<1.4%。文獻(xiàn)[9]添加適量絮凝劑使鉛泥迅速沉淀，便于輸送，所提工藝比相同生產(chǎn)規(guī)模基建投資節(jié)省40%～70%，降低了生產(chǎn)成本。文獻(xiàn)[10]采用兩級破碎后，用球磨機(jī)細(xì)磨再分選，所提工藝顯著提高了鉛的回收利用率，將汞、鎘、鉻等金屬元素進(jìn)行回收，減少了環(huán)境污染。以上文獻(xiàn)都是對電池采用粗放式拆解即整體破碎后再改進(jìn)分選工藝，各材料未實(shí)現(xiàn)全部分離(鉛銻和鉛鈣合金未分離)，拆解精細(xì)化程度不高；通過改進(jìn)分選工藝，其資源利用率、成本和環(huán)境污染優(yōu)化空間不大。還有部分學(xué)者對廢LAB的拆解設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究[11-14]，但未對拆解工藝系統(tǒng)的精細(xì)化和環(huán)境影響進(jìn)行深入研究。

綜上所述，研究學(xué)者對廢LAB拆解過程取得了部分研究成果。而電池拆解屬于復(fù)雜、多因素影響的過程，多數(shù)現(xiàn)有回收工藝僅采用粗放式拆解和考慮鉛的資源回收效率，分選工藝進(jìn)一步優(yōu)化的空間有限。基于此，本文在分選工藝之前改進(jìn)粗放式拆解方式，提出一種精細(xì)化拆解方法，綜合考慮拆解成本、物料消耗、環(huán)境影響和拆解收益，設(shè)計(jì)了一種先切割后分選的工藝和集成設(shè)備，利用X射線投影成像技術(shù)獲取電池的內(nèi)部圖像，精準(zhǔn)計(jì)算匯流條的高度，并傳送給刀片升降裝置對匯流條根部進(jìn)行精準(zhǔn)切割，將上蓋、槽體、廢硫酸和極群組徹底分離，實(shí)現(xiàn)各組分的精細(xì)化拆解，再使用物理分選，將廢LAB分選為6種材料：鉛膏、Pb-Sb合金、廢硫酸、塑料、隔板和Pb-Ca合金。最后經(jīng)生產(chǎn)實(shí)例驗(yàn)證了該工藝的優(yōu)勢。

1 拆解工藝過程與收益模型

1.1 拆解工藝過程

廢LAB屬于資源型電池，除了含量較高的鉛以外，塑料、電解液、有色金屬(Sb、Sn、Se等)均可以回收利用。拆解可以使電池與其他部件分離，便于后續(xù)處理，并有利于保持回收原材料的高質(zhì)量[15]。廢LAB的現(xiàn)有拆解工藝具有以下特點(diǎn)：

(1)LAB由密度很接近的鉛銻合金與鉛鈣合金、PP與PE、Rubber與PVC等組成，現(xiàn)有破碎分選工藝采用“先混后分”的方式，無法分離或分離程度低，導(dǎo)致鉛銻合金與鉛鈣合金無法分離，塑料與隔板分離不徹底，鉛膏含有部分顆粒狀銅鐵金屬及其化合物，不易分離。

(2)破碎分選工藝側(cè)重于降低拆解成本和提高鉛的回收率，卻忽略了其他有色金屬(Sb、Sn、Se等)的回收和拆解過程中的資源消耗。拆解后的鉛合金通過混合熔煉得到合金鉛或鉛錠，有色金屬(Sb、Sn、Se等)回收利用率低于50%，造成貴重金屬和能源的浪費(fèi)。

(3)現(xiàn)有分選工藝過程綜合考慮了環(huán)境污染和拆解收益；但拆解工藝過程沒有綜合考慮環(huán)境污染和拆解收益，難以在提高資源回收利用的同時(shí)，降低環(huán)境污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)拆解經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

廢LAB的拆解工藝系統(tǒng)一般由多個(gè)拆解單元組成，拆解得到的各種材料后續(xù)進(jìn)行再生利用。系統(tǒng)需要綜合考慮時(shí)間、成本、能耗、資源、環(huán)境和收益等因素，實(shí)現(xiàn)拆解時(shí)間短、成本低、能耗低、資源節(jié)約、環(huán)境影響小、收益高，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。針對現(xiàn)有拆解分選工藝的不足，提出如圖1所示精細(xì)拆解工藝過程框架。

1.2 拆解收益模型

為了研究提高拆解收益的改進(jìn)措施，拆解分選工藝一般考慮拆解的時(shí)間、成本、能耗、資源消耗、環(huán)境影響、收益的一種或多種因素，本文采用成本—收益分析方法，考慮其中4種因素(不考慮時(shí)間和能耗)，建立拆解收益數(shù)學(xué)模型如下：

E=RO-CI。

(1)

式中：E為拆解工藝的總收益，Ro為材料回收的總收益，CI為拆解回收的總成本。

材料回收的總收益Ro為各種材料收益之和，

(2)

式中ri、wi、m分別表示材料i的價(jià)值(元/t)、重量(t)和材料的種類數(shù)量。

拆解回收的總成本CI主要由3個(gè)部分組成：資源消耗總成本RI、拆解總成本DI、環(huán)境保護(hù)運(yùn)行總成本EPI，用來描述拆解工藝對環(huán)境的影響，即采取環(huán)境保護(hù)措施所需的所有費(fèi)用，可表示為：

CI=RI+DI+EPI。

(3)

本模型以年為時(shí)間單位計(jì)算整個(gè)拆解工藝運(yùn)行中涉及的成本，且拆解工藝建立在規(guī)?；C(jī)械自動(dòng)化處理的基礎(chǔ)上。為后續(xù)更好地分析對比不同工藝的拆解收益，只考慮與拆解工藝關(guān)聯(lián)緊密的成本，忽略企業(yè)人工、管理、運(yùn)輸、利稅和所得稅等其他成本。

資源消耗總成本RI包括回收待拆解產(chǎn)品(廢LAB)的成本Cp和資源消耗費(fèi)用Ce，即

RI=Cp+Ce。

(4)

式中資源消耗費(fèi)用Ce是指使用生產(chǎn)設(shè)備及維持日常運(yùn)作所消耗資源支付的費(fèi)用(如水、電)。

拆解總成本DI主要包括生產(chǎn)設(shè)備的折舊成本和維護(hù)費(fèi)用。生產(chǎn)設(shè)備購買成本為Cd，折舊年限為10年，生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用按照設(shè)備購買成本的2.5%估算，可表示為：

DI=Cd/10+Cd·2.5%=Cd·12.5%。

(5)

環(huán)境保護(hù)運(yùn)行總成本EPI主要包括車間固定費(fèi)用和“三廢”處理及綜合利用的成本費(fèi)用。成本費(fèi)用包括實(shí)施“三廢”預(yù)防、處理及綜合利用所需的人員薪資、原輔材料費(fèi)及燃料動(dòng)力消耗等，車間固定費(fèi)用包括技術(shù)措施費(fèi)、環(huán)境保護(hù)設(shè)備的折舊費(fèi)用、維修費(fèi)用、監(jiān)測費(fèi)用、環(huán)境保護(hù)管理及其他費(fèi)用。

由此得到的拆解工藝總收益為：

(Cp+Ce+Cd·12.5%+EPI)。

(6)

根據(jù)式(6)，待拆解產(chǎn)品的成本Cp由市場經(jīng)濟(jì)決定。若要提高廢LAB的資源化收益，可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

(1)增加材料種類m，提高各種材料的分離程度，即增大材料回收的總收益Ro。

拆解時(shí)，若將鉛銻合金和鉛鈣合金分離，不但增加一種材料，而且鉛銻合金和鉛鈣合金的價(jià)格遠(yuǎn)高于鉛合金，材料回收的總收益Ro增加。而將二者分離，現(xiàn)有拆解工藝不能滿足要求，需對電池實(shí)施精細(xì)化拆解，將極柱、匯流條與網(wǎng)柵分離。

(2)減小Cd、Ce和EPI。

若對拆解工藝設(shè)備實(shí)施自主研究開發(fā)，可減少生產(chǎn)設(shè)備購買成本Cd；設(shè)計(jì)拆解工藝流程時(shí)，可先將密度相近的材料分離開，便于后續(xù)物理分選，降低水電等資源消耗費(fèi)用Ce；將局部破碎拆解代替整體破碎拆解，減少噪聲污染和硫酸霧的產(chǎn)生，并添加集氣裝置，集中收集鉛塵、粉塵和硫酸霧并加以治理，從而降低環(huán)境保護(hù)運(yùn)行總成本EPI。

2 面向精細(xì)拆解的切割分選工藝

電池上蓋(塑料)含有極柱(鉛銻合金)，它和槽體采用密封膠方式密封。為便于金屬與塑料分離，需采用切割方式，將不含金屬的槽體與上蓋分離。LAB的多個(gè)單格電池間一般采用穿壁式連接，通過匯流條(鉛銻合金)將槽體和極群組(由材料為鉛鈣合金的網(wǎng)柵和鉛膏組成)連接起來，網(wǎng)柵和匯流條的聯(lián)接部分為匯流條的根部。若從匯流條根部切割，可將含有極柱和匯流條的上蓋分離；切割后的電池下半部分通過翻轉(zhuǎn)使開口朝下，倒出廢硫酸；槽體和極群組間的連接雖被破壞，但由于形變連接較緊，需通過連續(xù)振動(dòng)進(jìn)行分離。采用上述精細(xì)拆解方法，可實(shí)現(xiàn)鉛銻合金與鉛鈣合金分離，塑料與隔板分離，如圖2所示為電池切割實(shí)物圖。

該精細(xì)拆解方法比破碎分選工藝復(fù)雜，在設(shè)計(jì)切割分選工藝時(shí)，不僅要考慮成本、收益因素，還要考慮拆解工藝對環(huán)境造成的影響；從源頭解決環(huán)境污染問題，改變傳統(tǒng)工業(yè)對環(huán)境先污染再治理的方式。廢LAB的切割分選工藝流程如圖3所示。

首先，對每個(gè)電池采用X射線成像技術(shù)精準(zhǔn)測量匯流條高度，根據(jù)高度信息調(diào)節(jié)刀片高度，精準(zhǔn)切割匯流條根部，分離出上蓋和電池下半部分；然后，電池下半部分翻轉(zhuǎn)180°，倒出廢硫酸(集中收集，破碎分選時(shí)減少硫酸霧的產(chǎn)生)，再進(jìn)行振動(dòng)，將槽體和極群組分離。由此，廢電池被拆解為四組分：上蓋、廢硫酸、極群組和槽體；最后，分別收集這四組分，根據(jù)各材料的密度和顆粒度分選得到6種材料。

2.1 匯流條高度測量工藝

由于廢LAB的規(guī)格多，導(dǎo)致匯流條的高度不一樣，考慮到使用和運(yùn)輸中受力受熱變形的作用，匯流條的高度也會(huì)發(fā)生變動(dòng)。因此，每只電池切割前必須精準(zhǔn)測量其高度，從而引導(dǎo)切割設(shè)備切割，有效完成各組分的分離工序，使各種材料徹底分離。

匯流條高度測量采用X光投影成像技術(shù)。常見的X光掃描方式一般為縱向線陣掃描(如圖4a)，如行李安檢X光機(jī)，采用X射線縱向扇形發(fā)射形成縱向線陣掃描，結(jié)合電池水平運(yùn)動(dòng)，能夠檢測電池內(nèi)部的形狀，但是不能獲取切割高度數(shù)據(jù)，需要改進(jìn)掃描方式。通過分析，可將掃描采集方式由被動(dòng)改為主動(dòng)。采用X射線橫向扇形發(fā)射形成橫向線陣掃描(如圖4b)。通過掃描升降機(jī)，X射線源和線陣探測器一起縱向運(yùn)動(dòng)，將掃描獲得的數(shù)據(jù)重新排列形成圖像(如圖5a)。由于鉛酸蓄電池品種多樣，圖像質(zhì)量參差不齊，需進(jìn)行圖像處理和識(shí)別分類。采用圖像處理和識(shí)別技術(shù)，可得到質(zhì)量較高的圖像，便于獲取切割點(diǎn)得到匯流條高度，如圖5b所示[12]。

通過分析X光檢測原理，如圖6所示。O為X射線的靶心，Y為靶心到電池底部的高度，X為靶心到電池右側(cè)的距離，B為電池寬度。Z1為匯流條到電池底部的像素，像素間距固定為1.575。線陣探測器到電池底部距離為74 mm。由圖6可知，匯流條根部到電池底部的距離是Z。因此，計(jì)算匯流條根部到電池底部的距離公式為：

Z=Z3-B×(Z3-Y)/X=

(Z1×1.575+74)(1-B/X)+BY/X。

(7)

檢測匯流條高度的X光機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖7[14]所示。當(dāng)一個(gè)電池(電池不能側(cè)面朝下或倒置，以免酸液流出危險(xiǎn))通過輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)進(jìn)入?yún)R流條高度測量裝置，處在X射線掃描的有效范圍時(shí)，伺服電機(jī)帶動(dòng)圖像采集器由上而下或者由下而上掃描。掃描完畢后，電池通過輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)離開，接著掃描下一個(gè)電池。利用X光源與線陣探測器一起移動(dòng)，使得一個(gè)行程向下移動(dòng)到下限位置和向上移動(dòng)回位可掃描兩個(gè)電池，這種設(shè)計(jì)提高了工作效率和節(jié)約能源。X光機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)控制卡+工控機(jī)架構(gòu)，通過QT開發(fā)工具和C++編程語言進(jìn)行系統(tǒng)程序的開發(fā)，系統(tǒng)功能包括操作管理功能、數(shù)據(jù)處理功能和通信功能。其中操作管理功能包括運(yùn)動(dòng)測試、運(yùn)行控制、故障檢測等操作；數(shù)據(jù)處理功能包括調(diào)整圖像處理參數(shù)、計(jì)算廢舊鉛酸蓄電池匯流條高度、統(tǒng)計(jì)運(yùn)行效率等；通信功能包括傳送高度數(shù)據(jù)到下游設(shè)備以及X光機(jī)與主控室間的網(wǎng)絡(luò)通訊。

2.2 切割、翻轉(zhuǎn)與振動(dòng)分離工藝

廢LAB經(jīng)過X光機(jī)精準(zhǔn)測量匯流條高度后，將高度信息傳送給刀片升降裝置，采用液壓缸進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證刀口與匯流條根部持平。側(cè)壓和下壓裝置將電池壓緊固定后，通過推送裝置將電池推至刀片處切割，將上蓋與電池下半部分完全分離。上蓋推送裝置將上蓋推送到上蓋輸送帶，電池的下半部分通過翻轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)，倒出稀硫酸，同時(shí)使下槽體開口向下，使稀硫酸完全進(jìn)入稀硫酸收集槽。然后，槽體和極群組通過振動(dòng)分離設(shè)備上下振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)槽體與極群組連續(xù)振動(dòng)分離，分別進(jìn)入振動(dòng)裝置下方的極群組收集槽和槽體收集槽。電池切割、翻轉(zhuǎn)與振動(dòng)分離設(shè)備采用可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)系統(tǒng)精準(zhǔn)控制，結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

2.3 破碎分選工藝

經(jīng)過切割、翻轉(zhuǎn)和振動(dòng)后，電池被拆解為四組分，然后經(jīng)過輸送帶分別輸送到各自的收集系統(tǒng)，采用材料密度和顆粒度進(jìn)行物理方式細(xì)分，其過程如圖3所示。至此，廢LAB通過精細(xì)拆解方法—切割分選工藝，分解為6種材料：塑料、隔板、Pb-Ca合金、Pb-Sb合金、鉛膏和稀硫酸。

切割分選工藝設(shè)備上方均設(shè)置集氣設(shè)施，拆解過程中產(chǎn)生的鉛塵經(jīng)過集氣裝置，送往除塵系統(tǒng)即布袋除塵，除塵效率為98%，除塵后由20 m高排氣筒外排；硫酸霧經(jīng)過酸霧收集裝置(集氣率98.5%)送往脫硫反應(yīng)釜回用不外排。生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后循環(huán)使用。該拆解工藝分別對上蓋部分、極群組、槽體實(shí)施破碎分選，與破碎分選工藝相比，大幅度節(jié)省了破碎分選設(shè)備能耗，減少了酸霧的形成，降低了噪聲，改善了車間環(huán)境，降低了廢氣和噪聲對人體的危害。

3 拆解工藝收益對比分析

根據(jù)拆解收益模型對廢LAB的CX工藝和切割分選工藝進(jìn)行成本—收益分析，驗(yàn)證了切割分選工藝提高廢LAB的資源化利用程度和經(jīng)濟(jì)效益。分別選用湖北某公司的CX工藝、貴州某公司的切割分選工藝(簡稱CS工藝)，對廢LAB的年處理量均為20萬噸，從兩個(gè)公司獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，采用式(6)進(jìn)行拆解收益對比分析。

CX工藝和CS工藝經(jīng)拆解分選后的材料回收收益如表1所示。CX工藝得到的材料有鉛膏、隔板、稀硫酸、鉛合金和塑料5種；還有0.078%的含鉛污泥損耗，由于分離不徹底，其中含有鉛膏、塑料等雜質(zhì)，后續(xù)摻入到鉛膏中進(jìn)行處理。CS工藝得到的材料有鉛膏、塑料、隔板、Pb-Sb合金、Pb-Ca合金和稀硫酸6種；還有不足0.002%的含鉛污泥損耗，作為固體廢物，交由資質(zhì)處理單位進(jìn)行處理。隔板交給相關(guān)單位進(jìn)行處理回收利用。與CX工藝相比，CS工藝分離了鉛銻合金與鉛鈣合金，鉛合金收益增加17 829萬元，提高了21.5%。含鉛污泥重量減少151.5 t，鉛膏分離程度提高了0.076%，鉛膏的單價(jià)提高了1%，收益也增加了1011.9萬元，提高了1.2%。

CX工藝是將整只廢LAB進(jìn)行破碎，分選得到鉛膏與鉛合金。后續(xù)處理工藝將鉛合金與脫硫鉛膏混合熔煉后，去除金屬雜質(zhì)得到還原鉛，再精煉得到鉛錠，有色金屬(Sb、Sn、Se等)回收利用率基本為0%，產(chǎn)生新的廢棄物鉛渣占鉛合金總量的7%。分選得到的鉛膏含有雜質(zhì)，采用碳酸鈉進(jìn)行濕法脫硫，脫硫率大于90%，脫硫不徹底，鉛膏通過高溫冶煉成還原鉛，也產(chǎn)生新的廢棄物鉛渣。鉛的回收效率約為98%，共產(chǎn)生鉛渣8 000 t/a，含鉛率<2%。

CS工藝則通過切割匯流條根部，將鉛合金進(jìn)行了分離。后續(xù)處理工藝將Pb-Sb與Pb-Ca合金分別低溫熔煉得到生產(chǎn)電池的原料：Pb-Sb合金與Pb-Ca合金，并且有色金屬(Sb、Sn、Se等)回收利用率達(dá)到95%。從表1可以看出，CS工藝顯著提高了合金鉛的價(jià)值，平均每噸高出21%，避免了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。由于分選得到的鉛膏純度高，降低了后續(xù)鉛膏脫硫成本，回收價(jià)格平均每噸高出1%。純凈的鉛膏則采用氨基和含碳物質(zhì)進(jìn)行濕法脫硫[13]，脫硫率大于99%，而且充分利用尾氣CO2進(jìn)行二次廢物循環(huán)利用，杜絕了硫和碳的排放，獲得了比硫酸鈉附加值更高的副產(chǎn)物硫酸銨。脫硫鉛膏經(jīng)過中低溫煅燒得到生產(chǎn)電池的原料氧化鉛，改變了傳統(tǒng)工藝由鉛膏—精鉛—氧化鉛模式，而直接由鉛膏得到氧化鉛。鉛總回收效率>99%，共產(chǎn)生鉛渣876.904 t/a，含鉛率0.43%。與CX工藝相比，CS工藝的拆解材料回收總收益高出10.3%。

表1 CX工藝和CS工藝拆解回收材料收益

CX工藝和CS工藝拆解回收指標(biāo)值如表2所示。CX工藝引進(jìn)意大利Merloni公司的預(yù)處理工藝CX型廢舊電池集成系統(tǒng)，售價(jià)4 500萬元。CS工藝采用自主研究開發(fā)的專利設(shè)備精細(xì)拆解系統(tǒng)，售價(jià)2 800萬元。與CX工藝相比，CS工藝的拆解總成本DI降低了37.8%。資源消耗費(fèi)用Ce主要包括生產(chǎn)用水和生產(chǎn)用電的消耗，與CX工藝相比，CS工藝的資源消耗費(fèi)用Ce降低18.5%，環(huán)境保護(hù)運(yùn)行總成本EPI降低10.4%，拆解總收益E每年高出820%。

表2 CX工藝和CS工藝拆解回收指標(biāo)值 萬元/年

4 結(jié)束語

由于拆解回收過程中的成本、材料和資源價(jià)格受市場變動(dòng)的影響，實(shí)際收益會(huì)發(fā)生波動(dòng)。然而，所有的對比數(shù)據(jù)是一致的，因此該收益數(shù)據(jù)仍然能夠反映廢LAB拆解收益的變化。本文提出的精細(xì)拆解方法—切割分選工藝具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢：

(1)提高了鉛膏的資源利用率和拆解收益 拆解得到了6種材料，增加了材料回收總收益RO，降低了各項(xiàng)成本Ce、Cd、DI、EPI，顯著提高了拆解總收益E；并且含鉛污泥損耗減少，提高了鉛膏的分離程度。

(2)提高了部分資源利用率，降低了固廢污染 該切割分選工藝得到純凈的鉛銻合金、鉛鈣合金和鉛膏，在后續(xù)再生處理工藝中，不僅使有色金屬(銻、錫、硒)回收利用率提高了95%，鉛渣重量減少了80%，而且鉛回收率提高了1%。

本切割分選工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的破碎分選工藝，解決了鉛銻合金與鉛鈣合金難分離、鉛膏雜質(zhì)較多的問題，提高了廢LAB的資源利用率和拆解收益，減少了固體廢物污染，為后續(xù)改進(jìn)鉛合金與鉛膏的傳統(tǒng)工藝模式奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將廢舊鉛酸蓄電池回收處理同再生材料制造相結(jié)合，所生產(chǎn)得到的鉛合金、氧化鉛和鉛碳等產(chǎn)品直接納入到制造蓄電池產(chǎn)品的生產(chǎn)鏈中，不僅提高了原料利用率，還在節(jié)能減排方面具有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境價(jià)值，有益于鉛酸蓄電池制造產(chǎn)業(yè)和再生鉛產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)了工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和制造了自動(dòng)化拆解設(shè)備，為企業(yè)推廣應(yīng)用也奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文采用經(jīng)濟(jì)分析方法評估拆解工藝系統(tǒng)，后續(xù)工作將考慮非市場經(jīng)濟(jì)的投入，更全面地評估拆解工藝系統(tǒng)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。