中國再生鉛行業(yè)節(jié)能降碳效益分析

薛松成

（山西恒巨環(huán)?？萍加邢薰?，山西 運(yùn)城 043200）

1 中國近年再生鉛總體情況

隨著中國交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，以及風(fēng)能、太陽能產(chǎn)業(yè)的加速推進(jìn)，鉛蓄電池獲得新生，相應(yīng)地再生鉛產(chǎn)量在最近十年內(nèi)增速很快。2022 年全國再生鉛產(chǎn)量為 298.43 萬t，與 2021 年相比增加 17.84 萬t，即增幅達(dá) 6.36 %。所以，再生鉛產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為中國鉛工業(yè)的重要組成部分。

工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部三部門聯(lián)合印發(fā)《有色金屬行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》（工信部聯(lián)原 [2022] 153 號）（以下簡稱《實(shí)施方案》）[1]?！秾?shí)施方案》聚焦“十四五”和“十五五”兩個碳達(dá)峰關(guān)鍵時期，提出了 2025 年前和 2030 年前的階段性目標(biāo)?！笆奈濉睍r期是有色金屬行業(yè)深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快構(gòu)建清潔能源體系，研發(fā)應(yīng)用綠色低碳技術(shù)的關(guān)鍵時期。重點(diǎn)品種要依據(jù)能效標(biāo)桿水平持續(xù)推進(jìn)節(jié)能改造升級，降低碳排放強(qiáng)度。因此，《實(shí)施方案》提出，2025 年前，有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用能結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，低碳工藝研發(fā)應(yīng)用取得重要進(jìn)展，重點(diǎn)品種單位產(chǎn)品能耗、碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步降低，而且再生金屬供應(yīng)占比達(dá)到 24 % 以上。

《實(shí)施方案》還提出：制定有色金屬行業(yè)綠色低碳技術(shù)發(fā)展路線圖，明確 2030 年前重點(diǎn)技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用推廣方向；強(qiáng)化企業(yè)綠色低碳創(chuàng)新主體地位，鼓勵企業(yè)開展節(jié)能降碳技術(shù)改造，打造重大節(jié)能降碳改造示范應(yīng)用，帶動行業(yè)整體能效水平提升；支持行業(yè)龍頭企業(yè)建設(shè)有色金屬低碳創(chuàng)新載體，集合優(yōu)勢力量開展共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)攻關(guān)和示范應(yīng)用，推動企業(yè)持續(xù)優(yōu)化工藝流程；通過技術(shù)研發(fā)一批、儲備一批、應(yīng)用一批，為有色金屬行業(yè)節(jié)能降碳提供持續(xù)動力。

建設(shè)有色金屬行業(yè)綠色制造體系需要在三個方面持續(xù)發(fā)力。一是發(fā)展再生有色金屬產(chǎn)業(yè)。充分挖掘“城市礦山”資源價值，利用再生有色金屬能耗低、碳排放少的特點(diǎn)，在滿足終端消費(fèi)的前提下，通過替代原生冶煉產(chǎn)品降低碳排放。二是加快實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。建立綠色低碳的供應(yīng)鏈管理體系，實(shí)施清潔生產(chǎn)改造，采用綠色高效的運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全流程低碳化。三是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。通過建立具有工藝流程優(yōu)化、動態(tài)排產(chǎn)、能耗管理、質(zhì)量優(yōu)化等功能的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈智能制造體系，利用信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù)，提升能源精細(xì)化管理水平，提高資源能源利用效率。

2 中國再生鉛行業(yè)技術(shù)及裝備基本情況

針對廢鉛蓄電池回收混亂和污染嚴(yán)重的問題，國家進(jìn)行了大力整治，相繼頒布了、修改和完善了《再生鉛行業(yè)規(guī)范條件》《再生鉛冶煉污染防治可行技術(shù)指南》《再生鉛行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》《鉛蓄電池生產(chǎn)及再生污染防治技術(shù)政策》《再生銅鋁鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《廢鉛蓄電池處理污染控制技術(shù)規(guī)范》[2]等一系列法律和法規(guī)。中國再生鉛骨干企業(yè)大都進(jìn)行了信息化、數(shù)字化和智能化改造產(chǎn)業(yè)，建立了系統(tǒng)的工藝技術(shù)和裝備體系[3]。

2.1 廢鉛蓄電池預(yù)處理技術(shù)與裝備

目前，中國再生鉛行業(yè)對于廢鉛蓄電池破碎預(yù)處理大都用上了破碎分選設(shè)備。破碎分選設(shè)備和技術(shù)主要來源于國外引進(jìn)、國內(nèi)第三方專業(yè)化公司自主創(chuàng)新研發(fā)、國內(nèi)再生鉛企業(yè)仿制及研發(fā)三種情況。國內(nèi)骨干企業(yè)破碎分選技術(shù)及設(shè)備的具體情況如表 1 所示。中國廢鉛蓄電池破碎分選技術(shù)與設(shè)備國產(chǎn)化率高，自主創(chuàng)新能力強(qiáng)，設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)，性價比高，更適合中國廢鉛蓄電池型號不一，尺寸規(guī)格各異的復(fù)雜情況。

2.2 廢塑料色選技術(shù)與裝備

為了提高資源高質(zhì)化利用，在中國對于破碎分選出來的塑料、橡膠、膠木，大多數(shù)企業(yè)采用色選技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行了色選。物料經(jīng)風(fēng)送至色選系統(tǒng)，進(jìn)行物料顏色分選處理。最終，對分色塑料進(jìn)行料倉收集，再進(jìn)一步各自完成綜合利用。骨干企業(yè)色選設(shè)備使用情況如表 2 所示。對廢塑料進(jìn)行色選處理，提高了產(chǎn)品附加值，進(jìn)一步提高了資源綜合利用率。

表 2 中國廢塑料色選技術(shù)及設(shè)備情況一覽表

2.3 廢鉛蓄電池火法回收技術(shù)與裝備

目前，國內(nèi)的廢鉛膏火法冶煉工藝主要包括脫硫鉛膏單一熔煉工藝與再生鉛和鉛精礦混合熔煉工藝。單一熔煉工藝又包括豎爐熔煉工藝、短窯熔煉工藝、多室爐熔煉工藝、富氧底吹爐熔煉工藝、富氧側(cè)吹爐熔煉工藝等?；旌先蹮捁に囍饕懈谎醯状等蹮捁に嚒⒏谎鮽?cè)吹爐熔煉工藝、純氧側(cè)吹爐熔煉工藝。國內(nèi)再生鉛骨干企業(yè)火法熔煉工藝應(yīng)用情況具體見表 3?；鸱ㄈ蹮捴鲗?dǎo)工藝是富氧底吹爐熔煉工藝和富氧側(cè)吹爐熔煉工藝。純氧側(cè)吹爐熔煉工藝因單位產(chǎn)能煙氣量少，治理設(shè)備相應(yīng)投資少，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益更突出等非常符合“雙碳”目標(biāo)的要求。

表 3 中國再生鉛火法熔煉技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用情況一覽表

2.4 廢鉛蓄電池濕法鉛回收技術(shù)與裝備

濕法鉛回收工藝主要包括脫硫-電沉積工藝、懸浮電解工藝、固相電解工藝和鉛轉(zhuǎn)化工藝。與火法冶煉工藝相比，濕法冶煉工藝具有生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚?，過程清潔，資源綜合利用率高，節(jié)能降碳明顯等優(yōu)點(diǎn)。有部分企業(yè)已經(jīng)開始采用濕法技術(shù)處理廢舊鉛蓄電池。典型工藝為懸浮電解、電解沉積、固相電解還原工藝及鉛轉(zhuǎn)化直接生產(chǎn)鉛粉工藝。由表 4 可知，全濕法鉛回收技術(shù)主要為固相電解、鉛轉(zhuǎn)化技術(shù)，是未來濕法鉛回收技術(shù)的主要發(fā)展方向。

表 4 廢鉛膏全濕法鉛回收技術(shù)的優(yōu)劣勢分析

3 再生鉛行業(yè)節(jié)能降污效益分析

3.1 再生鉛行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析

由表 5 可知，在直接高溫熔煉鉛回收技術(shù)中，從回轉(zhuǎn)窯熔煉-煙氣鈣法脫硫技術(shù)開始，到富氧底吹爐熔煉-煙氣制酸技術(shù)，再到富氧側(cè)吹爐熔煉-煙氣制酸技術(shù)，最后到純氧側(cè)吹爐熔煉-煙氣制酸法，單位產(chǎn)能能耗在逐步降低，從生產(chǎn) 1 t Pb 需消耗 180 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤降到 98 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤，同時生產(chǎn)成本也從 1 100～1 300 元降到 580～660 元。這說明技術(shù)的進(jìn)步推動了能耗的降低，隨之增強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)性。預(yù)脫硫-低溫熔煉鉛回收技術(shù)中鈉法預(yù)脫硫工藝、鈣法預(yù)脫硫工藝、銨法預(yù)脫硫工藝都不能明顯降低單位產(chǎn)能能耗，但卻能增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性。其中的原因在于脫硫副產(chǎn)品不同。電化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)中，無論采用預(yù)脫硫-電沉積工藝、懸浮電解工藝、堿性固相電解工藝，還是采用酸性固相電解工藝，單位產(chǎn)能能耗都差不多，但是每噸 Pb 的生產(chǎn)成本從 1 200～1 400 元到 700～800 元不等。鉛轉(zhuǎn)化法中過氧化氫-檸檬酸鈉法、硫酸亞鐵-氫氧化鈉法、亞硝酸鈉-碳酸氫銨法都不能明顯降低單位產(chǎn)能能耗，但是每噸 PbO 的生產(chǎn)成本也從 2 000 元降到了 750～800 元。

3.2 再生鉛行業(yè)環(huán)境效益分析

由表 6 可知，在直接高溫熔煉鉛回收技術(shù)中，從回轉(zhuǎn)窯熔煉-煙氣鈣法脫硫技術(shù)開始，到富氧底吹爐熔煉-煙氣制酸技術(shù)，再到富氧側(cè)吹爐熔煉-煙氣制酸技術(shù)，最后到純氧側(cè)吹爐熔煉-煙氣制酸法，生產(chǎn)每噸鉛的大氣污染物和 CO2排放量逐步減少。預(yù)脫硫-低溫熔煉工藝與高溫熔煉工藝相比較，鉛塵、SO2、NOx、CO2排放量下降率分別為50 %～60 %、65 %～75 %、40 %～50 %、35 %～55 %。電化學(xué)轉(zhuǎn)化法與低溫熔煉工藝相比較的結(jié)果是，鉛塵、SO2、NOx、CO2排放量下降率分別為 70 %～80 %、100 %、100 %、80 % 以上。這說明，采用電化學(xué)轉(zhuǎn)化法減排效應(yīng)更明顯。與電化學(xué)轉(zhuǎn)化法相比較，采用鉛轉(zhuǎn)化法時鉛塵排放量下降率大于 90 %，而 CO2排放量下降率大于 16.7 %。此結(jié)果說明，鉛轉(zhuǎn)化法幾乎已使減排效果達(dá)到極限，進(jìn)一步減排的空間有限。

表 6 典型鉛回收工藝生產(chǎn)每噸鉛的大氣污染物及 CO2 排放量情況

4 結(jié)束語

本文中，筆者首先對我國再生鉛總體情況進(jìn)行分析，明晰了在“雙碳”背景下我國再生鉛行業(yè)前行方向。接著，對國內(nèi)再生鉛行業(yè)預(yù)處理技術(shù)與裝備、廢塑料色選技術(shù)與設(shè)備、火法鉛回收技術(shù)與裝備、濕法鉛回收技術(shù)與裝備、鉛轉(zhuǎn)化技術(shù)等進(jìn)行初步數(shù)理統(tǒng)計(jì)，表明了我國再生鉛行業(yè)的技術(shù)與設(shè)備整體實(shí)力在快速提升。最后，針對不同工藝，對節(jié)能降污進(jìn)行了效益分析，為再生鉛行業(yè)今后節(jié)能降碳核查提供了技術(shù)依據(jù)。