再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術時間：2011-08-1016:03來源:未知作者:李富元王進點擊：260次近年來，我國再生鉛工業(yè)取得了快速發(fā)展。再生鉛產(chǎn)量快速增長，從1999年的9.74萬噸，增長到2010年的135萬噸。再生鉛占鉛總產(chǎn)量的比重大幅提高。由于鉛的可再生性和資源的日益匱乏性，決定了再生鉛工業(yè)必將是今后鉛工業(yè)的發(fā)展方向。廢鉛酸蓄電池以及在鉛冶煉近年來，我國再生鉛工業(yè)取得了快速發(fā)展。再生鉛產(chǎn)量快速增長，從1999年的9.74萬噸，增長到2010年的135萬噸。再生鉛占鉛總產(chǎn)量的比重大幅提高。由于鉛的可再生性和資源的日益匱乏性，決定了再生鉛工業(yè)必將是今后鉛工業(yè)的發(fā)展方向。廢鉛酸蓄電池以及在鉛冶煉、鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉛渣灰是再生鉛生產(chǎn)的主要原材料，同時，也屬國家嚴格控制的危險廢物。因此，采用先進的冶煉技術安全處置這些含鉛物料，對減少社會環(huán)境風險，消除回收利用過程中的重金屬鉛二次污染具有重要的意義。近年來，我國再生鉛冶煉技術取得了較大進展，引進的廢鉛酸蓄電池破碎分選生產(chǎn)線增多，為再生鉛冶煉技術提升提供了較好的基礎，但是，國內(nèi)再生鉛冶煉技術水平與國際先進水平相比還有較大差距，主要體現(xiàn)在：金屬回收率低、重金屬污染嚴重、能耗高、生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)過程二次污染仍相當嚴重。2008年以來，重金屬污染事件頻發(fā)，使我國再生鉛工業(yè)整體技術水平低的矛盾進一步顯現(xiàn)，成為制約再生鉛發(fā)展的主要問題之一。在全球倡導循環(huán)經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟的今天，研究開發(fā)新的再生鉛冶煉技術，提高冶煉技術水平，減少重金屬污染和S02排放，除低生產(chǎn)能耗，降低碳排放，是當前國內(nèi)再生鉛行業(yè)面臨的重要課題。1國內(nèi)外再生鉛技術冶煉現(xiàn)狀再生鉛冶煉技術的起步借鑒了原生鉛的生產(chǎn)，大量使用鼓風爐冶煉技術，以及原生鉛中用于處理浮渣的反射爐冶煉技術，現(xiàn)在，這些技術通過改良后仍然部分使用。隨著再生鉛工業(yè)的發(fā)展和再生鉛比重的不斷提升，適用于再生鉛生產(chǎn)的冶煉技術也取得了重大的進展，各類火法和濕法冶煉技術均在再生鉛工廠中得到實踐應用。1.1國外先進再生鉛冶煉技術及特點國外先進的再生鉛冶煉技術可以分為三類：短窯冶煉技術、反射爐/鼓風爐/轉(zhuǎn)爐組合冶煉技術、濕法冶煉技術。1.1.1短窯冶煉技術以歐洲發(fā)達國家為代表，普遍采用短窯冶煉技術，電池破碎分選后，鉛屑和鉛膏分別在短窯中熔煉，屬間歇熔煉法。鉛膏采用脫硫技術，脫硫后鉛膏冶煉溫度一般為1100°C，未脫硫的鉛膏物料，冶煉溫度一般為1300°C以上。在熔煉過程中加入鐵屑、純堿、白煤等作助熔劑，渣率一般為10-20%，渣含鉛一般為3-5%。其工藝技術特點是機械化程度高，作業(yè)靈活，生產(chǎn)過程清潔。1.1.2反射爐和鼓風爐/轉(zhuǎn)爐組合冶煉技術以美國為代表，普遍采用反射爐和鼓風爐/轉(zhuǎn)爐冶煉技術，廢鉛酸蓄電池經(jīng)破碎分選、鉛膏脫硫后，采用兩種爐型處理：如反射爐---鼓風爐流程、反射爐----轉(zhuǎn)爐流程等，冶煉溫度一般為1250-1300C以上。其工藝技術特點是規(guī)模大、生產(chǎn)效率高，運行成本低。1.1.3濕法冶煉技術近年來，對再生鉛濕法冶煉技術研究取得進展，主要技術有：鉛膏脫硫轉(zhuǎn)化一還原浸出一電解沉積、鉛膏直接浸出一電解沉積和鉛膏直接電解沉積等工藝。相繼開發(fā)出有代表性的Placid技術、Plint技術、Ginatta技術、RSR技術等，但都還沒有大規(guī)模工業(yè)化應用。1.2國內(nèi)再生鉛冶煉技術現(xiàn)狀自上世紀90年代以來，國內(nèi)開始在再生鉛冶煉技術方面進行研究并取得進展，如“八五”科技攻關項目“無污染再生鉛技術”等。近年來，一些新的再生鉛冶煉技術開始應用，但是，國內(nèi)整體再生鉛冶煉技術與世界先進水平相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在先進的技術與傳統(tǒng)的技術并存，并且傳統(tǒng)的再生鉛冶煉技術形成的產(chǎn)能占據(jù)相當大的比重。國內(nèi)再生鉛冶煉技術主要有五大類：傳統(tǒng)的采用沉淀冶煉工藝、簡陋的小反射爐冶煉技術、廢鉛酸蓄電池破碎分選后鉛屑和鉛膏分開冶煉（短窯冶煉/反射爐冶煉）技術，廢鉛酸蓄電池破碎分選，鉛屑單獨冶煉/鉛膏進入原生鉛系統(tǒng)的冶煉技術，還處于研究階段的濕法/火一濕聯(lián)合冶煉技術（如固相電解法還原技術、鉛膏直接制備超細氧化鉛技術），再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術。2再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術2.1再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術的提出再生鉛生產(chǎn)過程中，重金屬鉛的排放是造成二次污染的突出問題，這些問題僅通過末端治理技術很難得到妥善解決，再生鉛冶煉新技術必須將鉛污染防治作為主要問題之一，從工藝上進行解決。傳統(tǒng)的再生鉛生產(chǎn)過程中，鉛污染主要來自四個方面:在廢鉛酸蓄電池人工拆解過程中，隨著廢酸水的排放，重金屬鉛進入水體污染環(huán)境；傳統(tǒng)的再生鉛高溫冶煉過程中產(chǎn)生大量的廢氣，生產(chǎn)每噸再生鉛平均產(chǎn)生廢氣7000m3，若僅通過簡易的除塵設備進行末端治理，排放廢氣中的鉛濃度仍達100mg/m3以上，嚴重超標，即使采用較完善的除塵設備，鉛排放濃度也很難保證穩(wěn)定達標；傳統(tǒng)的再生鉛冶煉技術采用鐵屑沉淀冶煉工藝，再生鉛生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢渣，廢渣率高達30%左右。由于硫化鐵和硫化鉛形成了鉛銃，棄渣中的鉛含量高達10%左右，對環(huán)境造成二次污染。傳統(tǒng)的再生鉛技術采用簡易的小型反射爐間歇熔煉，熱效率低，高強度的人工作業(yè)，設備密閉性差，敞開式的作業(yè)，設備周圍煙氣繚繞，鉛煙、鉛塵大量排放，對操作工作形成危害，對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術從工藝本身削減了上述環(huán)節(jié)鉛的排放：采用機械破碎分選技術、鉛膏脫硫技術、副產(chǎn)品回收技術，回收副產(chǎn)品硫酸鈉，生產(chǎn)廢水全部循環(huán)利用；采用低溫熔煉技術，占廢鉛酸電池32%的鉛屑不進入1300°C以上的高溫冶煉系統(tǒng)，僅需在400C進行低溫熔化。采用新的冶煉工藝，鉛膏的冶煉溫度也從1300C降到900-1000C以內(nèi)，從而減少了鉛在冶煉過程中的高溫揮發(fā)；采用氧燃技術，冶煉過程中產(chǎn)生的廢氣量降低60%以上。同時配置先進的除塵及淋洗等末端治理技術和設施，使廢氣中的鉛排放量大幅度削減；鉛物料在冶煉之前進行工藝脫硫，在低溫連續(xù)熔煉過程中，不需要加入鐵屑換硫，只加入還原劑和少量助熔劑，從而使氧化鉛渣還原生產(chǎn)過程中僅產(chǎn)生少量廢渣，廢渣的產(chǎn)生量大幅度降低，廢渣中含鉛量大幅度削減；通過對生產(chǎn)裝備的研究，生產(chǎn)過程中實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)，再生鉛冶煉過程在密閉狀態(tài)下進行，通過機械化程度的提高，減少人與鉛的接觸，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。2.2再生鉛低溫連續(xù)熔煉工藝過程再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術是在借鑒國外先進技術的基礎上，自主研究的一項新的再生鉛冶煉技術，相對于傳統(tǒng)的再生鉛冶煉技術，該技術具有冶煉溫度低、生產(chǎn)過程連續(xù)、三廢排放低和節(jié)能等特點。再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術是通過廢鉛酸蓄電池機械破碎分選，得到干凈的鉛屑和鉛膏。鉛屑用輸送帶直接送到專用的鉛屑熔煉轉(zhuǎn)爐中，在400C下進行低溫連續(xù)熔煉，產(chǎn)出再生鉛及鉛灰，鉛灰進入連續(xù)熔煉爐的配套系統(tǒng);鉛膏進入脫硫系統(tǒng)，脫硫后鉛膏、收塵灰及其他含鉛渣灰物料經(jīng)過嚴格計量配料后，通過上料機送到連續(xù)熔煉爐中，在低于900C下冶煉，產(chǎn)出軟鉛及氧化鉛渣，液態(tài)鉛直接送到精煉爐中生產(chǎn)精鉛，液態(tài)氧化鉛渣短窯中加入還原劑和少量熔劑，在1000°C下進行還原冶煉，產(chǎn)生再生鉛和含鉛小于2%殘渣。2.3低溫連續(xù)熔煉技術機理2.3.1廢鉛酸蓄電池的物料構(gòu)成來自專業(yè)再生鉛廠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，廢鉛酸蓄電池主要組成為鉛屑占32%，鉛膏占40%，PP占5%，重塑/隔板占4%，電池液占19%。鉛膏各組份含量為PbSO465.0%、PbO229.5%、PbO4.5%、Pb0.6%、其它0.4%。2.3.2反應機理碳酸鉛的分解，當碳酸鉛加熱到315C，即開始分解為氧化鉛，在部分還原劑存在的情況下，PbO、PbSO4、PbS之間發(fā)生相互反應。利用鉛化合物之間的相互反應，在脫硫鉛膏及其他含鉛物料進行連續(xù)熔煉過程中，生成金屬鉛及氧化鉛渣。由于氧化鉛具有強氧化性，可將銻等有色金屬氧化，富集到氧化渣中，產(chǎn)出的金屬鉛純度較高（俗稱軟鉛），可以直接精煉成99.985%的精鉛。在還原冶煉過程中，氧化鉛渣被還原生產(chǎn)再生鉛（富含銻等有色金屬的鉛合金，俗稱硬鉛，直接用于生產(chǎn)鉛合金產(chǎn)品）。連續(xù)熔煉機理廢鉛酸蓄電池上的鉛屑，主要成份是金屬鉛，通過鉛屑輸送帶直接將鉛屑輸送到專用的鉛屑熔煉轉(zhuǎn)爐中熔化，通過“一種鉛屑轉(zhuǎn)爐的出料系統(tǒng)裝置”使鉛金屬與渣灰自動分離，實現(xiàn)連續(xù)進料、出料，產(chǎn)生金屬鉛及固體粉狀鉛渣，鉛渣進入下道工序連續(xù)熔煉爐的配料系統(tǒng)。脫硫后鉛膏及其他含鉛物料，經(jīng)過計量配料系統(tǒng)配料后，由螺旋式進料機采用連續(xù)進料方式，輸送到連續(xù)熔煉爐上熔煉，爐內(nèi)實現(xiàn)冶煉溫度穩(wěn)定，冶煉氣氛穩(wěn)定，料層經(jīng)過交互反應、靜置、層析過程后，通過液位控制，超過液位的鉛自動流出，氧化渣在爐內(nèi)積存，當達到一定量時將鉛渣直接送到短窯中還源冶煉，產(chǎn)生再生鉛及貧鉛渣。實現(xiàn)連續(xù)出鉛，間歇出渣的作業(yè)方式。低溫熔煉機理金屬鉛熔點為327C，可直接在400C的溫度下熔化，減少45%以上含鉛物料進入1300C的高溫冶煉系統(tǒng)，實現(xiàn)低溫熔煉。硫酸鉛加入鐵屑，需在1300C才能完成積淀熔煉反應，而碳酸鉛在315C就分解成氧化鉛，PbO、PbSO4、PbS之間的相互反應在850C就可完成，實現(xiàn)脫硫鉛膏及含鉛膏及含鉛物料的低溫熔煉;氧化鉛的還原反應在700C之前已進行劇烈反應，工業(yè)實踐證明，在1000°C之前，以上冶煉反應即全部完成，冶煉溫度從高于1300C以上降到1000C以內(nèi)，實現(xiàn)了鉛料的低溫冶煉。2.4低溫連續(xù)熔煉核心技術組成再生鉛低溫熔煉技術由以下核心技術組成：廢鉛酸蓄電池破碎分選技術。引進先進的破碎分選技術，利用重力分選和篩選技術，確保分選的物料潔凈，鉛屑含鉛膏和其他非金屬物質(zhì)W5%，鉛膏的水含量范圍在10-20%之間。鉛膏脫硫技術。脫硫率N92%，脫硫后鉛膏含硫率Z0.5%o廢鉛酸蓄電池鉛柵低溫連續(xù)熔煉技術。采用熱效率更高的轉(zhuǎn)爐，熔化溫度約400C，可實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。氧燃技術。采用氧燃技術廢氣量減少60%以上，火焰短，火焰溫度高，以輻射傳熱為主，熱效主提高40%，節(jié)能30%以上，爐內(nèi)冶煉氣氛更容易控制，煙塵率低，金屬回收率高。一種鉛屑轉(zhuǎn)爐的出料系統(tǒng)裝置。可實現(xiàn)液態(tài)鉛和固體粉狀鉛渣自動分離，無需人工去渣。深度脫氧工藝。脫除鉛液中金屬氧化物和非金屬雜質(zhì)，提高鉛液純凈度，改善鉛及鉛合金的使用性能。2.5再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術裝備再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術主要由3臺冶煉爐組合而成，分別為鉛屑熔煉轉(zhuǎn)爐、連續(xù)熔煉爐、短窯，形成連續(xù)的生產(chǎn)流程，3臺冶煉爐的冶煉溫度、熔煉氣氛、物料、產(chǎn)品、功能各不相同，從而實現(xiàn)了再生鉛熔煉的低溫和連續(xù)性。鉛屑熔煉轉(zhuǎn)爐：通過輸送帶與破碎分選系統(tǒng)相連，包括爐體、驅(qū)動裝置、進料裝置、出料裝置、燃燒系統(tǒng)、除塵裝置；連續(xù)熔煉爐：屬熔池熔煉爐，包括爐體、兩套進料系統(tǒng)、多套氧燃系統(tǒng)、液態(tài)渣輸送系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)；短窯：包括爐體、驅(qū)動裝置、一套氧燃系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)；輔助設施：物料烘干系統(tǒng)、配料及計量系統(tǒng)、供氧站、供能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。2.6技術經(jīng)濟指標鉛屑連續(xù)熔煉轉(zhuǎn)爐技術經(jīng)濟指標生產(chǎn)能力：2.5--3.2t/h，可調(diào)整，應與破碎分選系統(tǒng)鉛屑生產(chǎn)能力配套熔煉溫度：400-420°C能耗：28kgce/t鉛一次出鉛率：80-85%產(chǎn)渣率：15%煙塵率：1.5%渣含鉛：85-90%(進入下道工序冶煉)連續(xù)熔煉爐技術經(jīng)濟指標床能率：3.2-3.5t/m2.d熔煉溫度：850-900C能耗：180-190kgce/t鉛一次出鉛率：50-52%渣率：60-65%渣含鉛60%煙塵率：6-7%短窯還原技術經(jīng)濟指標生產(chǎn)能力：75-80t/d熔煉溫度：950-1000C能耗：190-210kgce/t金屬回收率：大于99%廢渣率：5%渣含鉛：小于2%煙塵率：8%3再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術特點再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術采用更加合理的冶煉工藝，占30%以上的鉛屑料不需進入高溫冶煉系統(tǒng)，直接在低溫下進行熔化，同時鉛膏料的冶煉溫度降低了300-400°C，實現(xiàn)了再生鉛的低溫熔煉。該技術采用專用的冶煉設備，實現(xiàn)了再生鉛冶煉過程連續(xù)作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動化水平，再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術具有以下特點：3.1冶煉溫度低鉛屑冶煉溫度由1300C降低至400C，鉛膏料冶煉溫度由1300C降低至1000C以內(nèi)。3.2生產(chǎn)過程連續(xù)熔煉過程連續(xù)進行，熔煉爐保持衡定的冶煉溫度和冶煉氣氛，單臺設備進料、出料連續(xù)進行，工序間物料轉(zhuǎn)運連續(xù)進行。熔煉過程在密閉、微負壓狀態(tài)下進行，無煙氣泄漏，生產(chǎn)過程清潔。3.3削減鉛排放削減廢氣量，廢氣量減少60%以上，廢氣中鉛濃度小于2mg/m3，生產(chǎn)每噸鉛減少廢氣中鉛排放量約695g。煙塵率由18%降到8%以下，煙塵全部返回冶煉系統(tǒng)回收利用。削減廢渣量，廢渣量由傳統(tǒng)技術的30%減少到5%，廢渣含鉛由10%降到2%以下，噸再生鉛產(chǎn)品減少廢渣量250kg，減少重金屬鉛排放約29kg。3.4節(jié)能采用再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術，降低再生鉛冶煉溫度，同時設備熱效率提高，降低了能耗，冶煉綜合能耗平均為129kgce/t鉛，遠低于傳統(tǒng)工藝的500-600kgce/t鉛。3.5生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)過程可實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，具有較高的生產(chǎn)效率，機械化程度高，國內(nèi)傳統(tǒng)的冶煉