2.1.3　行業典型生產工藝

目前再生鉛冶煉行業主要生產工藝可以分為四類,包括廢鉛膏和礦產鉛混合冶煉工藝、廢鉛膏預脫硫還原冶煉工藝、廢鉛膏濕法冶煉工藝、柵板廢鉛膏混合冶煉工藝。其中,因鉛資源回收效率偏低且環境污染較重等,柵板廢鉛膏混合冶煉工藝已被產業政策列入淘汰限制工藝類型,目前國內已沒有該類工藝生產型企業。

2.1.3.1　廢鉛膏和礦產鉛混合冶煉

廢鉛膏和礦產鉛混合冶煉生產工藝,主要是將廢鉛膏與鉛精礦按一定比例混合后進行冶煉。廢鉛酸電池經機械破碎后分為廢電解液和固體物料,廢電解液可濃縮生產稀硫酸,固體物料進入水力分選系統,通過調整供水壓力使密度大的金屬粒子等重質部分沉入分級箱底部,經洗滌后用于生產鉛銻合金,產生的鉛渣返回熔池熔煉。密度小的輕質部分(即氧化物和有機物)流過水平篩,篩下氧化物部分經除膏、漿化、壓濾后形成廢鉛膏,與鉛精礦一起進熔池熔煉,濾液送往循環水池。篩上有機物再次進入水力分選系統,將密度小的塑料部分和密度大的橡膠部分分開,分別由各自的螺旋機卸出后儲存。鉛精礦和廢鉛膏混合配料,經過氧氣底吹熔煉—鼓風爐還原熔煉—電解精煉,生產精鉛產品(見圖2.8)。

2.1.3.2　廢鉛膏預脫硫還原冶煉

廢鉛酸蓄電池由儲料運輸車倒入給料倉,再經由振動進料器送入輸送帶輸送至破碎機內進行破碎。破碎后的物料進入濕式轉鼓篩,加入專用絮凝劑將廢鉛膏與塑料分離。其余物料進一步通過水力分選,柵板從水力分選器底部取出,皮帶送至轉鼓篩進行二次清洗,純凈的柵板直接用皮帶送到柵板轉爐處理,洗出的廢鉛膏送至鉛膏處理系統,塑料隔板清洗后進入料倉。

廢鉛膏進入預脫硫工序。首先,廢鉛膏泵至脫硫反應槽,在碳酸鹽存在的條件下發生以下反應:PbSO₄+Na₂CO₃ PbCO₃+Na₂SO₄。

其次,反應后液體被泵至壓濾機將廢鉛膏與脫硫液分離,濾餅經水洗后進入熔煉爐冶煉工序。廢酸及濾液經壓濾機處理,純凈的濾液再泵至蒸發裝置,硫酸鈉被逐步分離出來。經離心處理后,硫酸鈉在熱氣流中干燥并輸送至料倉中包裝。柵板在轉爐中熔煉,產出合金鉛。合金鉛和粗鉛進入精鉛冶煉工序生產再生鉛產品。所有廢酸均收集至廢酸儲槽,經泵送至過濾機除去固體成分后,再送入電解液儲槽(見圖2.9)。

2.1.3.3　廢鉛膏濕法冶煉

廢鉛膏濕法冶煉生產工藝是指廢鉛酸電池經解體分離、填料破碎、柵板和廢鉛膏分離、柵板熔鑄、廢鉛膏脫硫濾液蒸發結晶、濾液浸出等工序,利用不溶陽極電解沉積最終生產電解鉛。廢鉛酸電池中的硫酸鉛脫硫處理后,加入過氧化氫、氟硅酸等液體,使廢鉛膏中含鉛化合物全部轉化為可溶性鉛鹽液體,其中硫元素以硫酸鈉形式進入溶液,廢鉛膏通過電解沉積方式直接生產電鉛。廢鉛膏濕法冶煉工藝可分為電解沉積和固相電解兩種(見圖2.10)。

根據有色金屬協會再生金屬分會統計,中國再生鉛冶煉工藝仍然以廢鉛膏還原冶煉精煉為主,目前該技術行業產能占比達到87%。因此,本書物質代謝及協同優化研究將重點圍繞廢鉛膏還原冶煉工藝展開(見圖2.11)。