在SMM主辦的2023SMM中國鉛酸蓄電池應(yīng)用與綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)大會-中國再生鉛產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，湖南銳異資環(huán)科技有限公司銷售總監(jiān) 副總經(jīng)理張力攀介紹了再生鉛回收處理工藝技術(shù)的最新進(jìn)展。他表示，廢舊蓄電池綜合回收工藝的發(fā)展目的，是為了向更加環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，充分結(jié)合以上3點(diǎn)的工藝，才是具有持久生命力和發(fā)展力的工藝。富氧側(cè)吹爐熔池強(qiáng)化熔煉工藝，充分考慮了環(huán)保性，節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，具有強(qiáng)大生命力和發(fā)展力，是目前中國國內(nèi)最普遍主流的廢舊蓄電池綜合回收工藝，也逐步得向海外發(fā)展。 

    

  再生鉛回收工藝發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 

      再生鉛回收工藝發(fā)展歷史及現(xiàn)狀——綜述 

      第一代：人工拆解——反射爐熔煉 

      第二代：人工拆解——鼓風(fēng)爐熔煉 

      第三代：自動拆解——預(yù)脫硫短窯熔煉 

      第四代：自動拆解——富氧側(cè)吹爐熔煉 

      再生鉛回收工藝發(fā)展歷史及現(xiàn)狀——工藝歷史 

      非熔池熔煉火法熔煉工藝 傳統(tǒng)火法熔煉工藝，主要包括了反射爐或轉(zhuǎn)爐熔煉工藝和鼓風(fēng)爐熔煉工藝。廢舊鉛酸蓄電池，人工拆解破碎后，將鉛膏和板柵在反射爐、轉(zhuǎn)爐或鼓風(fēng)爐中進(jìn)行熔煉，產(chǎn)出再生鉛。

國外采用鼓風(fēng)爐熔煉工藝較多，國內(nèi)的反射爐熔煉工藝和鼓風(fēng)爐熔煉工藝基本被淘汰。 

      存在的問題：

       1）非強(qiáng)化熔煉，鼓入的空氣量大，煙氣量大，二氧化硫治理難度大，不能夠制硫酸；

       2）鼓風(fēng)爐需要消耗昂貴的冶金焦，且消耗量大；

       3）設(shè)備密閉性不好，低空污染嚴(yán)重；

       4）自動化程度低，勞動強(qiáng)度大；

       5）板柵和鉛膏一起熔煉，板柵熔煉成本高。 

      火法與濕法相結(jié)合工藝 

      將拆解出的鉛膏，進(jìn)行預(yù)脫硫處理，將硫酸鉛轉(zhuǎn)換成為碳酸鉛，產(chǎn)出副產(chǎn)品碳酸鈉或硫酸銨。碳酸鉛在短窯或其他熔煉爐中進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出再生鉛。 

      在國外和國內(nèi)的再生鉛工廠中使用較多的工藝。

      優(yōu)勢： 

      1）由于碳酸鈉中含硫被控制在0.5%以下，所以火法還原熔煉過程中，產(chǎn)出二氧化硫濃度低，較容易控制，能耗要求較低，綜合能耗低； 

      2）火法熔煉設(shè)備需求較簡單，反應(yīng)單純； 

      存在的問題：

      1）產(chǎn)出的副產(chǎn)品由于含少量鉛，不好出售，一旦積壓，問題很復(fù)雜； 

      2）預(yù)脫硫的成本比較高。

      富氧側(cè)吹爐熔池強(qiáng)化熔煉工藝 

      將自動拆解出的鉛膏，在富氧側(cè)吹爐中熔煉產(chǎn)出再生鉛，煙氣進(jìn)行制酸，產(chǎn)出硫酸。 國內(nèi)目前再生鉛廠大多用此工藝。

      優(yōu)勢： 

      1）采用無煙煤和天然氣作為還原劑和燃料，相比焦炭成本降低，整體運(yùn)行成本低； 

      2）鼓入的是65%以上的富氧，煙氣量小，通過離子液脫硫的配合，可以實(shí)現(xiàn)制酸的目的，大大降低了硫污染風(fēng)險。 

      存在的問題： 

      1）富氧側(cè)吹爐設(shè)備昂貴；

      2）需配套制氧站，制氧站也較為昂貴。 

      富氧側(cè)吹熔池熔煉過程中，富氧空氣通過設(shè)置于爐體兩側(cè)墻銅水套上的一次風(fēng)口鼓入渣層，使熔池上部劇烈攪動，形成噴流層; 物料、熔劑及燃料等通過爐頂加料口送入富氧側(cè)吹爐內(nèi)。在噴流層中， 迅速完成熔煉、造渣等冶金物理化學(xué)反應(yīng)，生成的渣、金屬落入下部熔池中，在重力作用下澄清分離為爐渣層和粗鉛層， 最后爐渣和粗鉛分別從渣口和鉛口放出。 

      具有以下優(yōu)點(diǎn)： 

      1）鉛回收率高，渣含鉛量不超過1.0%; 

      2）攪拌功率高，強(qiáng)化了傳質(zhì)、傳熱，加速了反應(yīng)過程; 

      3）煙氣二氧化硫濃度高，有利于硫資源的回收利用。

       一. 爐型特點(diǎn)

       1、富氧側(cè)吹爐使用的是銅水套，鼓風(fēng)爐使用的是鋼水套；

       2、富氧側(cè)吹爐使用的噴嘴是能夠耐受氧氣濃度大于65%富氧的特殊噴嘴，噴嘴內(nèi)有水管進(jìn)行水冷保護(hù)，而鼓風(fēng)爐使用的是普通燒嘴，只能耐受氧氣濃度小于28%的富氧。

       3、支撐結(jié)構(gòu)不同。鼓風(fēng)爐由于使用的是鋼水套，相對較輕，所以是整體支撐結(jié)構(gòu)，靠基礎(chǔ)支撐；富氧側(cè)吹爐使用的是銅水套，重量大，每塊銅水套都不靠爐體基礎(chǔ)支撐，而是靠爐體周圍升起的鋼結(jié)構(gòu)立柱支撐。

       二 . 工藝特點(diǎn) 生產(chǎn)過程中，鼓風(fēng)爐內(nèi)為料柱形式，爐底部為強(qiáng)度大、透氣性好的焦炭，進(jìn)入爐內(nèi)的物料為嚴(yán)苛控制硅、鐵、鈣比例，透氣性好的燒結(jié)塊，下部焦炭，上部燒結(jié)塊逐步堆積，形成料柱。富氧側(cè)吹爐內(nèi)沒有料柱，進(jìn)入爐內(nèi)的物料很快熔化，形成熔體，沒有明顯固體層，所以富氧側(cè)吹爐為典型熔池熔煉爐。富氧側(cè)吹爐這一特性決定了反應(yīng)速率快，能耗低，床能率高。造成兩個爐子這方面的區(qū)別主要原因?yàn)椋?

      （1）、銅水套的導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)比鋼水套高，所以富氧側(cè)吹爐內(nèi)溫度比鼓風(fēng)爐更加均勻。鼓風(fēng)爐只有在焦點(diǎn)區(qū)溫度達(dá)到1300℃，約往上溫度越低，到直升煙道頂部溫度只有500℃；而富氧側(cè)吹爐直升煙道頂部，二次風(fēng)口下的溫度還有1000℃。由于富氧側(cè)吹爐內(nèi)溫度高，且均勻，進(jìn)入爐內(nèi)的物料可以迅速熔化變?yōu)槿垠w。 

      （2）、富氧側(cè)吹爐吹入的是60%濃度以上的富氧，而鼓風(fēng)爐吹入的是普通壓縮風(fēng)或者最多富集到28%濃度的富氧。氧濃越高，反應(yīng)效率越快，所以進(jìn)入富氧側(cè)吹爐的物料能夠迅速熔化變?yōu)槿垠w，而鼓風(fēng)爐內(nèi)的物料只能逐步熔化。 

      三、其他特點(diǎn) 

       1、使用壽命長 由于銅的導(dǎo)熱非常好，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中，銅水套上可以迅速掛渣，這層渣很好的保護(hù)了銅水套，而鋼水套的掛渣效應(yīng)遠(yuǎn)低于銅水套，所以富氧側(cè)吹爐的銅水套使用周期遠(yuǎn)長于鼓風(fēng)爐的鋼水套。 

      2、富氧濃度高 一方面，由于銅水套的掛渣效應(yīng)好，氧化效應(yīng)比鋼水套小，所以銅水套可以耐受高濃度的富氧噴入后的高溫；另一方面，由于噴嘴的設(shè)計(jì)不同，富氧側(cè)吹爐噴嘴內(nèi)有水管進(jìn)行水冷保護(hù)，而鼓風(fēng)爐噴嘴為普通噴嘴，耐不住高濃度富氧噴入后的高溫。兩方面決定了富氧側(cè)吹爐可以噴入60%以上的富氧，而鼓風(fēng)爐只能鼓入最高不超過28%的富氧。

      3. 煙氣量小 由于富氧側(cè)吹爐噴入的是高于60%的富氧，所以很小的鼓入量就可滿足冶煉需求，而鼓風(fēng)爐只能噴入不高于28%的富氧，所以鼓入的風(fēng)量就很大。富氧側(cè)吹爐鼓入風(fēng)量遠(yuǎn)小于鼓風(fēng)爐小，所以煙氣量也遠(yuǎn)小于鼓風(fēng)爐。

      4. 燃料和還原劑靈活調(diào)整 由于富氧側(cè)吹爐為熔池熔煉爐，不存在料柱支撐和透氣性要求所以不需要昂貴的焦炭作為燃料和還原劑，只需要價格便宜的無煙煤粒，作為燃料和還原劑，而鼓風(fēng)爐為了支撐料柱，保證透氣性，必須使用焦炭作為燃料和還原劑。

      5. 進(jìn)爐物料為粒料 由于富氧側(cè)吹爐為熔池熔煉爐，進(jìn)入的物料可以迅速熔化，所以對進(jìn)爐物料的水份、硅鐵鈣比、形態(tài)要求不高，原料適應(yīng)性好；而鼓風(fēng)爐必須維持料柱，所以進(jìn)入的物料必須為透氣性好、大小適合的燒結(jié)塊，對硅鐵鈣比要求嚴(yán)格，原料適應(yīng)性差。

再生鉛回收工藝發(fā)展歷史及現(xiàn)狀——工藝對比 

再生鉛回收工藝未來發(fā)展方向 

      再生鉛回收工藝未來發(fā)展方向——進(jìn)一步完善富氧側(cè)吹爐工藝 

      采用富氧側(cè)吹爐低溫熔煉工藝 該技術(shù)開發(fā)了低溫熔鹽清潔冶金技術(shù)，采用“鐵-硅-鈣-鈉”四元渣系，以Na2CO3熔鹽為反應(yīng)介質(zhì)，充分利用硅酸鈉的低熔點(diǎn)特性，將火法煉鉛溫度從傳統(tǒng)工藝的1200℃~1250℃降低至1100℃以下，大大降低了熔煉能耗，減少了碳排放。 

此外，該技術(shù)中利用硫鐵礦與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng): 

4FeS2+7O2＝2Fe2O3+8SO2 ΔH＝-1654.64 kJ/mol(1000℃)，反應(yīng)放熱，補(bǔ)充熔煉所需熱量，減少燃料消耗，降低因燃料消耗引起的碳排放。 

       采用含碳危廢作為還原劑和燃料，采用天然氣+無煙煤方式，靈活組合降低成本 

       煤+天然氣：煤在鉛冶煉過程中作還原劑，將鉛還原出來。天然氣作為燃料為鉛冶煉的反應(yīng)提供熱量。由于天然氣的主要成分是甲烷，具有單位熱值高、排氣污染小、供應(yīng)可靠、價格低等優(yōu)點(diǎn)。可根據(jù)原料成分的不同，靈活調(diào)整煤和天然氣的比例，最大程度地減少燃料成本。 

      “以廢制廢”： 除煤和天然氣外，部分危廢（如廢活性炭等）的主要成分為碳，可以將這類危廢作為還原劑代替煤的使用，達(dá)到“以廢制廢”的效果，同時可以減少投資成本。

       再生鉛回收工藝未來發(fā)展方向——全濕法工藝 

       全濕法工藝的主要優(yōu)勢特點(diǎn)包括：1、全系統(tǒng)不需要碳基還原劑，碳排放大大降低；2、由于不熔化物料，不需要燃料，全系統(tǒng)能耗大大降低；3、由于主工藝沒有外排煙氣，僅有少量酸霧，所以只需要少量的重金屬總量、二氧化硫總量、氮氧化物總量。

      但濕法工藝普遍存在的問題：1、所有的全濕法工藝均沒有得到大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，只有中試及很小規(guī)模的應(yīng)用；2、大多數(shù)全濕法工藝運(yùn)行成本都遠(yuǎn)高于前述工藝，市場競爭力??；3、普遍廢水處理壓力難，很難做到廢水零排放，若采用強(qiáng)行蒸發(fā)的方式進(jìn)行廢水零排放，將進(jìn)一步增加運(yùn)行成本。 

      主要的全濕法工藝包括：FLUBOR工藝、鐵鹽氧化浸出工藝、氯鹽（絡(luò)合）浸出法工藝、硅氟酸氧化浸出法工藝、碳酸鹽轉(zhuǎn)化浸出法工藝、固相電解工藝等。

      再生鉛回收工藝未來發(fā)展方向——進(jìn)一步完善預(yù)脫硫+火法熔煉 

      預(yù)脫硫+火法熔煉工藝具有一定優(yōu)勢，主要包括：能耗低；煙氣重金屬排放總量、二氧化硫排放總量小等；但也存在副產(chǎn)品硫酸鈉不易銷售、廢水處理難度較大、渣含鉛較高等問題。針對這些問題，預(yù)脫硫+火法熔煉的工藝思路也在不斷完善，主要完善的方向包括：

      1、采用富氧側(cè)吹爐代替短窯，解決了渣含鉛高的問題； 

      2、預(yù)脫硫工藝的副產(chǎn)品由硫酸銨代替硫酸鈉，硫酸銨一定程度上較硫酸鈉更容易銷售，或者由其他硫酸化合物產(chǎn)品代替硫酸鈉； 

      3、預(yù)脫硫工藝通過精細(xì)化生產(chǎn)控制，進(jìn)一步降低副產(chǎn)品（硫酸鈉或硫酸銨）的含鉛率，同時進(jìn)一步降低脫硫鉛膏的含鉛率和含水率。 

總  結(jié) 

      廢舊蓄電池綜合回收工藝的發(fā)展目的，可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 

      1、向更加環(huán)保的方向發(fā)展； 

      2、向更加節(jié)能的方向發(fā)展； 

      3、向更加經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。 

      充分結(jié)合以上3點(diǎn)的工藝，才是具有持久生命力和發(fā)展力的工藝。 

      富氧側(cè)吹爐熔池強(qiáng)化熔煉工藝，充分考慮了環(huán)保性，節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，具有強(qiáng)大生命力和發(fā)展力，是目前中國國內(nèi)最普遍主流的廢舊蓄電池綜合回收工藝，也逐步得向海外發(fā)展。