废铅酸蓄电池湿法冶炼污染控制可行技术研究

□文/陈曦 陈刚 张正洁沈阳环境科学研究院

废铅酸蓄电池湿法冶炼污染控制可行技术研究

Waste Lead Accumulator Hydrometallurgy as Best Available Technology for Pollution Control in China

□文/陈曦 陈刚 张正洁
沈阳环境科学研究院

在对各种废铅蓄电池铅回收污染控制技术进行系统分析和评估的基础上，结合国际发展趋势和要求，提出了铅回收污染控制最佳可行技术，对于推进废铅蓄电池铅回收处置设施建设中技术选择、工程设计、工程施工、设施运营、监督管理等方面工作具有重要的指导意义。

废铅蓄电池铅回收的最佳可行技术主要分为两类，火法铅回收技术和湿法铅回收技术，火法铅回收技术主要有富氧底吹熔炼炉熔炼技术、短回转窑熔炼技术、反射炉熔炼技术、竖炉熔炼技术，湿法铅回收技术主要有电解沉积技术和固相电还原技术。

对于处理废铅蓄电池年产10万吨再生铅规模以上的处理厂，宜选用富氧底吹熔炼炉熔炼技术；对于处理废铅蓄电池年产5万吨再生铅规模以上的处理厂，宜选用短回转窑熔炼技术和解沉积技术；对于处理废铅蓄电池年产2万~3万吨再生铅以上规模的处理厂，宜选用固相电还原技术、竖炉熔炼技术及反射炉熔炼技术。

技术选择可根据区域废铅蓄电池产生量和经济技术条件进行选择，对于火法铅回收技术重点应考虑余热利用、铅污染及二恶英控制。

一、废铅蓄电池湿法铅回收最佳可行技术

1.自动破碎分选-预脱硫-电解沉积最佳可行技术

（1）最佳可行工艺流程

自动破碎分选-预脱硫-电解沉积最佳可行技术一般包括自动破碎分选单元、预脱硫单元、浸出单元、铅屑熔炼单元、浸出单元、精炼熔铸单元、气体净化单元、水处理单元、自动控制单元及其他辅助单元等功能单元。具体工艺流程如图1所示。

图1 自动破碎分选-预脱硫-电解沉积最佳可行技术

（2）最佳可行工艺参数

●利用重力分选和筛选技术，确保分选的物料洁净，铅屑含铅膏和其他非金属物质: ≤5%，铅膏的水含量小于12%。

●脱硫后铅膏含硫率小于0.5%;

●电流密度：500A/m2~800A/m2;

●同极距：80~90mm;

●电解液浓度：NaOH质量百分比浓度为15%~16%，SO42-浓度＜72g/L；

●电解周期：24h~36h;

●产品质量：铅主品位≥99.9%;

●弃渣含铅：＜0.6%

●废气净化装置过滤器的过滤尺寸不应大于0.2um，耐温不低于140℃。过滤器应设置进出气阀、压力表和排水阀，设计流量应与处理规模相适应，过滤效率应在99.999%以上，以便确保废气和二恶英等达标排放

●预处理工序工艺技术参数

●矿浆固液质量比：1；2.0~4.5；

●硫温度：＞55℃，

●反应时间30~75min；

●电解沉积工序工艺技术参数

●电解液组成：总酸120~160g/L，铅95~150g/L。

●电解液温度：25~45℃

●电流密度：120~200A/m2

●熔铸工序工艺技术参数

●阴极制作温度：380~450℃；

●捞渣温度：＞450℃；

●搅拌时间：30~40分钟，

●铅水温度450~540℃；

●铸型温度：450~500℃；

（3）处理系统集成控制

自动化系统应采用控制技术成熟、可靠性高、性能价格比适宜的设备和元件，保证能在中央控制室通过分散控制系统实现对废铅蓄电池铅回收设施各系统集中监视和分散控制。

对贮存库房、物料传输过程以及破碎分选过程的重要环节，应设置现场工业电视监视系统。应设置独立于分散控制系统的紧急停车系统。对重要参数的报警和显示，可设光字牌报警器和数字显示仪。

废铅蓄电池铅回收设施的监控系统设计应包括主体设备工艺系统在各种工况下安全、经济运行的参数；仪表和控制用电源、气源、液动源及其他必要条件的供给状态和运行参数；电动、气动和液动阀门的启闭状态及调节阀的开度；辅机运行状态以及必需的环境参数。

废铅蓄电池精炼熔铸系统的测量数据、数据处理结果和设施运行状态，应能在监控系统的显示器上得到显示。并应对熔炼烟气中的烟尘、硫氧化物、氮氧化物、氧或一氧化碳、二氧化碳污染物实现在线监测。

应配置自我检测和热工报警系统，其设计应包括工艺系统主要工况参数偏离正常运行范围以及电源、气源、热工监控系统主要辅机设备发生故障等报警内容，全部报警项目应能在显示器上显示并打印输出。

（4）物消减及污染防治措施

尾气系统由冷却塔、活性炭喷射和布袋除尘器等组成，烟气经过尾气处理系统净化处理达标后，由引风机抽出经烟囱排入大气，其中二恶英的排放限值为0.5 ngTEQ/Nm3。

布袋卸灰装置排出的飞灰采用水泥固化处理，固化后送危险废物填埋场填埋处理。残渣属于生活垃圾，运送到生活垃圾填埋场填埋。

工艺设备产生的噪声采取消声、隔音、减震等措施进行防治。

2. 自动破碎分选～固相电还原最佳可行技术

（1）最佳可行工艺流程

自动破碎分选-固相电还原最佳可行技术一般包括自动破碎分选单元、预脱硫单元、固相电解单元、铅屑熔炼单元、浸出单元、精炼熔铸单元、气体净化单元、水处理单元、自动控制单元及其他辅助单元等功能单元。具体工艺流程如图2所示。

（2）最佳可行工艺参数

●利用重力分选和筛选技术，确保分选的物料洁净，铅屑含铅膏和其他非金属物质: ≤5%，铅膏的水含量小于12%。

图2 自动破碎分选~固相电还原最佳可行技术

●脱硫后铅膏含硫率小于0.5%;

●电流密度：500A/m2~800A/m2;

●同极距：80~90mm;

●电解液浓度：NaOH质量百分比浓度为15%~16%，SO42-浓度＜72g/L；

●电解周期：24h~36h;

●产品质量：铅主品位≥99.9%;

●弃渣含铅：＜0.6%

●废气净化装置过滤器的过滤尺寸不应大于0.2um，耐温不低于140℃。过滤器应设置进出气阀、压力表和排水阀，设计流量应与处理规模相适应，过滤效率应在99.999%以上，以便确保废气和二恶英等达标排放。

（3）处理系统集成控制

自动化系统应采用控制技术成熟、可靠性高、性能价格比适宜的设备和元件，保证能在中央控制室通过分散控制系统实现对废铅蓄电池铅回收设施各系统集中监视和分散控制。

对贮存库房、物料传输过程以及破碎分选过程的重要环节，应设置现场工业电视监视系统。应设置独立于分散控制系统的紧急停车系统。对重要参数的报警和显示，可设光字牌报警器和数字显示仪。

废铅蓄电池铅回收设施的监控系统设计应包括主体设备工艺系统在各种工况下安全、经济运行的参数；仪表和控制用电源、气源、液动源及其他必要条件的供给状态和运行参数；电动、气动和液动阀门的启闭状态及调节阀的开度；辅机运行状态以及必需的环境参数。

废铅蓄电池精炼熔铸系统的测量数据、数据处理结果和设施运行状态，应能在监控系统的显示器上得到显示。并应对熔炼烟气中的烟尘、硫氧化物、氮氧化物、氧或一氧化碳、二氧化碳污染物实现在线监测。

应配置自我检测和热工报警系统，其设计应包括工艺系统主要工况参数偏离正常运行范围以及电源、气源、热工监控系统主要辅机设备发生故障等报警内容，全部报警项目应能在显示器上显示并打印输出。

（4）污染物消减及污染防治措施

尾气系统由冷却塔、活性炭喷射和布袋除尘器等组成，烟气经过尾气处理系统净化处理达标后，由引风机抽出经烟囱排入大气，其中二恶英的排放限值为0.5 ngTEQ/Nm3。

布袋卸灰装置排出的飞灰采用水泥固化处理，固化后送危险废物填埋场填埋处理。残渣属于生活垃圾，运送到生活垃圾填埋场填埋。

工艺设备产生的噪声采取消声、隔音、减震等措施进行防治。

二、建议

废铅蓄电池铅回收污染防治最佳可行技术是随着社会的不断进步废铅蓄电池铅回收的管理和处理也将不断的取得进步和发展的必然选择。废铅蓄电池铅回收污染防治最佳可行技术应围绕如何更好的实现废铅蓄电池铅回收污染控制而展开。针对我国废铅蓄电池湿法冶炼污控制最佳可行技术实施提出如下建议：

1.中国应充分结合废铅蓄电池的特性以及地方的特点，围绕最佳可行技术和最佳环境实践要求，选择切实可行的处置技术，用于解决区域性的废铅蓄电池铅回收管理和处置问题。

2. 废铅蓄电池铅回收处理技术和管理模式的优化要将生命周期管理作为废铅蓄电池铅回收管理的基本因素，并将全过程管理理念纳入到废铅蓄电池铅回收处理技术应用过程，切实解决废铅蓄电池铅回收污染控制问题，并将其纳入废铅蓄电池铅回收管理和处置实践。

3. 废铅蓄电池铅回收处理技术和管理模式优化需要建立切实可行的技术优化评价方法。应进一步落实性能评价方法的应用，推进实现废铅蓄电池铅回收安全化和无害化管理和处置。

(1)马鸿昌.中国车用电池回收再生技术及存在问题.《车用电池回收体系研究》国际研讨会论文集.2007：8.

(2)王健.废铅酸蓄电池预处理及成分分离的方法：中国.20071030075.1.2008~07~09

(3)RSR Corporation(Dallas,TX).Process for reducing lead peroxide for~mation during lead electrow inning:US,4230545[P].1980~10~28.

(4)陈维平.一种湿法回收废铅蓄电池填料的新技术[J].湖南大学学报,1996,23(3):111~116.

2009年国家环保公益项目 《废铅酸蓄电池收集、处理和处置管理技术研究》（项目编号：200909082）