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      國外再生鉛技術發展


        發達和中等發達國家再生鉛金屬產量超過原生鉛金屬產量。再生鉛產量占總產量的比值:美國在70%以上,歐洲占78%,全球平均為50%。我國僅占25 30%,低于世界平均水平。我國的再生鉛冶煉技術落后,回收工作不完善,造成廢鉛對環境的嚴重污染。因此,了解和觀察國外再生鉛技術的發展和現狀可以為我國再生鉛冶煉技術的改進和發展提供參改。
         本文作者就二十世紀七十年代美國、澳大利亞和九十年代意大利再生鉛冶煉技術和生產情況進行介紹和綜述:
         1、利亞的希魯克林(Brooklyn)再生鉛冶煉廠,該廠專門處理廢鉛酸蓄電池,處理能力為3.2萬噸/a,采用的流程為廢蓄電池經破碎、配料,直接進行回轉窯熔煉,粗鉛火法精煉得精鉛,粗鉛產出率為75%,渣含Pb+Sb<2%。該技術屬火法熔煉工藝,重點考慮了煙塵對環境的污染,將用密閉性較好的回轉窯進行熔煉,并采用多級吸風罩,凡是煙氣均經袋式收塵后才排放。廢水經石灰中和后排放,窯渣進行天然坑洞埋放。既未考慮塑料的再生利用,也不進行板柵和鉛膏的分離,更不考慮SO2污染的問題。因此,這只是一個初步考慮環境保護的再生鉛技術。
         2、的彼德里克城再生鉛冶煉廠(Pedricktown),該廠主要處理廢鉛酸蓄電池,采用的流程基本的Brooklyn相似只是技術指標好于Brooklyn。粗鉛產出率達85%。浮渣率為15%。
         該廠與Brllklyn不同的是突出了環保與綜合利用,以濕法物理解離了廢鉛酸蓄電池,先機械破碎電池,用Φ8mm篩孔的圓筒篩進行第一次篩分,隨后通過重介質分選和螺旋分級機與平板篩分,分別得到板柵、塊料、塑料、膏泥和碎屑料分別進行回轉窯熔煉,粗鉛火法精煉產精鉛。該工藝沒有考慮膏泥還原熔煉帶來的SO2污染問題,各組分的分離不徹底,有待進一步完善。
         3、利的新薩明公司(Nuova Samin Spa)再生鉛冶煉企業。該公司共有二座廠。一座在那不勒斯,處理能力為4.5萬噸/a,另一座在處理能力為8萬噸/a。特別是后者是在前者基礎上進行較大改進和完善后建成的。它體現了當今世界處理廢鉛酸蓄電池冶煉的先進水平。廢電池破碎后經水力分選,分別得到廢硫酸,聚氯乙稀塑料,聚丙稀塑料、硬木、膏泥、合金板柵料,并使這些物料間含量降低到0.5%,膏泥進入回轉窯熔煉之前進行碳酸化轉化,從而除去SO2的污染,板柵和膏泥的回轉窯分別進行熔煉,板柵直接煉成鉛銻合金,轉化后膏泥煉成粗鉛。解離、轉化、熔煉實現了機械化、全自動搖控操作和密閉操作。廠區的廢水進行硫化沉淀處理,實現了廢水無污染、排放。本工藝為無污染工藝,實現了金屬收率95%,塑料收率為95%。
         該技術已被許多國家所采用,只是設備上和機械化自動化程度上不同,技術的核心部分集中在原料的解離和分選上,而短窯熔煉和鉛精煉鍋是常用的技術設備,以上管理經驗和技術借鑒能促進我國再生鉛技術的發展。
         在發達國家和中等發達國家鉛是再生金屬產量超過原生金屬產量的金屬,再生鉛產量占總產量的比值,美國在70%以上,歐洲達78%,全球為50%左右,我國25%[1][2]。我國再生鉛冶煉技術落后,回收工作不完善,造成了廢鉛對環境的嚴重污染。因此了解和考察國外再生鉛技術的發展和現狀對促進我國再生鉛工業的發展是十分有用的。本文就七十年代的美國、澳大利亞和九十年代的意大利再生鉛冶煉技術的生產情況進行介紹和論述,為我國再生鉛冶煉技術的改進和發展提供參考。
         一、布魯克林再生鉛冶煉廠(3)
         它位于澳大利亞墨爾本市郊布魯克林(Brooklyn)。七十年代澳大利亞汽車廢鉛蓄電池含鉛量每年為2.3萬t硬鉛(含銻3%)。再生鉛料含鉛總量為3.2萬t/a。該廠再生鉛生產過程見下。
         1、廢鉛蓄電池的破碎
         入廠的廢鉛蓄電池經人工打碎后送入能力為5t/h的破碎機破碎,再用懸臂鏟將物料鏟入料倉。
         2、回轉窯熔煉
         破碎后的廢鉛蓄電池裝入料倉,熔煉所需的輔料蘇打和鐵屑裝入另處的料倉。每次進入回轉窯的爐料中廢蓄電池12t,蘇打0.8t,褐煤0.6t,鐵屑0.6t,可產粗鉛9t。而熔煉產出的爐渣含Pb+Sb<2%,運至工廠附近的一些廢玄武巖石坑中棄放。回轉窯尺寸為Φ4x3.6m(內徑Φ1.2m),裝料能力為15t/次,窯體襯里為鉻鎂磚(Cr2O315%、MgO60%),厚230mm。燃料為天然氣(甲烷92%,乙烷6%)。回轉窯設有二次燃燒室,其目的是使回轉窯產出的煙氣中有機物和一氧化碳完全燃燒。隨后將煙氣噴淋水冷至5900C,并與粗鉛精煉時的廢氣合并,通過30m高的架空煙道,氣體冷至1200C以下后入袋式收塵器凈化。收塵器過濾面積為1120m2。凈化后煙氣經排風機送入塑料煙囪排入大氣。排風機規格:風量2215m3/min,1200C, 187Kw。煙囪用玻璃纖維增強塑料制成,可耐1350C,煙囪高32.5m,直徑為1.524m,支架鐵塔高23m,基礎6m2,頂部3 m2。為適應環保要求,煙囪將增高到45.7m,鋼塔增高到38.1m。
         3、粗鉛精煉
         該廠有兩個35t、一個15t及一個5t的精煉鍋。精煉鍋襯里均為230mm厚的高鋁磚和75mm厚的澆鑄保溫磚組成,采用噴咀式混合天然氣加熱。每臺鍋裝有一支熱電偶測溫。精煉鍋上安裝有攪拌裝置,分別是35t鍋棗葉輪轉速124轉/min,葉輪直徑560mm,5.6Kw,液壓傳動;15t鍋棗葉輪轉速290轉/min,葉輪直徑267mm,2.2Kw,齒輪傳動;5t鍋棗葉輪轉速290轉/min,葉輪直徑254mm,1.12Kw,齒輪傳動。每臺鍋上方裝有一個密封罩,35t鍋和15t鍋上方的密封罩由電動鏈吊車垂直提升,5t鍋上方的煙罩由氣動汽缸提升。精煉后鉛液由圓盤澆鑄機澆鑄。產品有不同品位的硬鉛及少量的電纜鉛、印刷鉛學有特殊合金鉛。
         4、排出物的處理
         全部廢水流入地糟后泵到60m3的橡膠襯里濃密機,濃密底流過濾后濾餅運會回轉窯,水返回循環使用。廢鉛蓄電池的廢酸經石灰乳中和調PH值后進行過濾,濾渣棄去。
         在所有廢氣排放點裝有抽風罩,吸風收集后與回轉窯煙氣合作并收塵后排放。
         該技術屬火法熔煉工藝,重點考慮了煙塵對環境的影響,采用了密閉性較好的回轉窯進行熔煉,并采用多處吸風罩,凡是煙氣均經袋式收塵后煙囪排放,廢水經石灰中和后排放,窯渣進行天然坑洞埋放。對廢鉛蓄電池僅進行人工破碎,意在排去廢酸,既不考慮塑料再生利用,也不進行板柵與硫酸鉛膏泥的分離,更未考慮SO3污染問題。因此,這是一個初步考慮了環境保護的再生鉛技術。
         二、彼德里克城再生鉛冶煉廠[3]
         該廠位于美國新澤西州彼德里克城(Pedricktown),離費城約32公里,主要處理廢鉛蓄電池。其七十年代的生產情況見下。
         1、 廢鉛蓄電池的破碎
         原料廢鉛蓄電池由卡車運至廠區的卸車平臺,卸車時利用高度落差,大部分蓄電池被摔裂,流出的廢酸順著堆料廠地勢匯集在廢酸槽內進行回收利用。摔裂后的蓄電池入剪切破碎機破碎,破碎后物料大小約50mm見方。破碎機有兩個對輥的棍子,輥面為耐酸鋼制的切齒,齒輥轉速為30轉/min,用100馬力高扭矩低速電機帶動。齒輥靠液壓系統帶動,當扭矩超過一定限度時,齒輥可自動后退,這樣一旦遇到硬雜物仍可順利用排出。破碎機能力為1200 1600個蓄電池/h。
         2、 圓筒篩分
         破碎后物料入Φ1.84x4.03m的圓筒篩內過篩,篩孔Φ8mm,轉速10.7轉/min,傾角70,電機功率25馬力。篩下物為硫酸鉛膏泥、小于8mm的蓄電池外殼塑料、板柵碎屑和隔板屑,經螺旋分級機和平板篩處理,膏泥經濃縮、過濾、干燥(含水6 8%)后送大回轉窯熔煉,塑料碎塊和隔板碎屑也入大回轉窯,板柵碎屑送小回轉窯熔煉。圓筒篩篩上物送重介質分選機處理。
         3、 重介質分選
         重介質為磁鐵礦,介質比重1.6 1.8,葉輪分選機分選面積1.25m2,篩上物經分選后,輕質物料蓄電池的塑料外殼和隔板碎屑浮在液池上面,并排出送分選篩,水力沖洗后出售給塑料回收廠。分選后的重質物料板柵碎塊沉于底部,靠葉輪排出分選機后入另一分選篩,水力沖洗后送火法精煉鍋,8 25mm物料與重介質磁鐵礦一同從分選機另一出口排出,入單獨的分選篩進行水力篩分,篩下磁鐵礦漿經磁選后返回重復使用,篩上料收集后送小回轉窯熔煉。
         4、 回轉窯熔煉
         大回轉窯直徑4.5m,長54m,窯轉速0.3 1.1次/min,窯的進料和預熱區砌高鋁轉,反應區砌煅燒鉻鎂磚。襯磚后窯體內徑在加料端為Φ2.44m,排料端為Φ1.22m。窯排料端設有一個燃油燒嘴。在窯的排料端附近用堿性磚砌成一個擋堰,在此窯體內徑收縮成Φ1.9m,以便聚集窯內的金屬熔體。入窯物料除廢鉛蓄電池解離物膏泥和碎屑外,還配有雜鉛,碎石油焦,蘇打和鐵屑,在燃燒加熱到13200C下進行還原熔煉,使膏泥中的PbSO4、PbS、PbO2、PbO還原成金屬鉛,液態金屬鉛鑄成粗鉛后送精煉鍋。煙氣經集塵室、V形冷卻管、擴大煙道和袋式收塵器后煙囪放空。收集的煙塵返回大回轉窯處理。大回轉窯渣的處理未見報道。
         小回轉窯處理板柵料,粗鉛產出率為85%,浮渣率為15%,粗鉛送精煉,浮渣送大回轉窯。
         5、 粗鉛火法精煉
         在90t容量的熔鉛鍋內進行粗鉛熔煉,精煉鍋用美國材料試驗局A285c火箱鋼制成,壁厚38mm,在5930C退火后使用,精煉時用燃油加熱。粗鉛精煉過程包括吹風氧化、加金屬去雜質、用苛性納和硝酸鈉混鹽處理、自動撈渣機撇除浮渣。鉛精煉后澆鑄成錠出售。
         該廠工藝技術突出了環保和綜合利用功能。濕法物理解離廢鉛蓄電池,先機械破碎電池,用Φ8mm篩孔的圓筒篩進行第一次篩分,隨后通過重介質分選及螺旋分級機和平板篩分,分別得到板柵塊料、塑料、膏泥和碎屑料進行回轉窯熔煉,粗鉛精煉,生產出金屬鉛。該工藝沒有考慮膏泥還原熔煉帶來的SO2污染問題,各組分的分離不徹底,有待改進和完善。
         三、新薩明公司(NUOVA SAMIM SPA)再生鉛冶煉廠[4]
         1、該公司有兩座再生鉛冶煉廠,一座在意大利那不勒斯市,能力為4.5萬tPb/a,另一座在意大利米蘭市,能力為8萬tPb/a。九十年代該公司在米蘭地區建第二座廠時,總結了第一座廠生產經驗和出現的問題,對原有工藝和設備進行了較大的改進和完善。第二條再生鉛生產線的建成和成功投產體現了當今世界廢鉛蓄電池再生冶煉的先進水平。其生產過程見下。
         1) 破碎工序
         原料廢鉛蓄電池由專用車運到再生鉛廠的料倉。工人用爪斗行車將原料裝入給料斗,由此自動進入不銹鋼錘式破碎機,蓄電池被解離,連續地機械輸送進入分選工序。
         2)水力分選工序
         解離料進入不銹鋼水力振動篩組合裝置,在水力和機械振動兩種力的作用下,膏泥經篩孔(Φ0.6mm)與塑料和板柵分開,篩下膏泥去轉化工序。篩 上物料繼續在水力作用下通過斜坡分離槽,分離出大塊料和中小塊料,大塊料返回破碎機,中小塊料進入柱式水力分級機。柱式水力分級機由工程塑料焊接而成,上部為擴大段,下部是直通園管,水從底部泵入,控制上升水流速度,使聚氯乙烯輕質物料上浮經三個放置牙棒翻動后由螺旋輸送機送出,并由皮帶送至露天堆場。合金板柵重質物料落入底部,經螺旋輸送機送出,并由卡車運到短窯熔煉工序。而密度稍重的塑料混合物從該設備的上部側口隨水流出,經沉降處理,水被返回使用,塑料混合物被卡車運至塑料再分工序。
         3)塑料再分工序
         中等密度的塑料混合物在水力壓碎分離裝置內進一步處理,分離出聚丙烯,硬膠木及少量的聚乙烯混合碎屑。
         4)轉化工序
         篩下膏泥漿料先進臥式離心機過濾,然后在漿化槽內進行碳酸鈉的碳酸化脫硫處理。所得碳酸鉛漿料進行廂式壓濾機過濾,濾液和廢酸被合成、濃縮和結晶,副產硫酸鈉。本工序實行自動化控制機械作業。
         5)短窯熔煉工序
         置有兩座短窯(回轉式),以天然氣和工業氧氣為燃料和還原劑,一座處理合金板柵料,另一座處理碳酸鉛料,采用布袋收塵器處理煙氣,得到的粗鉛經精煉后鑄成鉛錠。
         6)廢水處理工序
         廠區雨水和廢液集中處理,采用硫化沉淀法,實現廢水無污染排放。
         2、意大利新薩明公司8萬tPb/a再生鉛廠冶煉技術的先進性表現為:
         1) 先不銹鋼錘式破碎,后用全濕法水力解離技術,使廢鉛蓄電池充分解離,分別得到廢硫酸、聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、硬木、膏泥、合金板柵料,并使這些不同物料間互含率降到較低,達0.5%。既提高了各組分的回收率,又消除了它們進一步處理時的二次污染(銻的揮發和SO2的產生,以及有機物塑料的再生)。在此,篩孔Φ0.6mm的水力一機械振動篩起著關鍵作用。
         2) 采用碳酸化轉化技術,使膏泥中的PbSO4 變成PbCO3,并副產硫酸鈉。從而徹底清除了SO2的污染。電池破碎時得到的廢硫酸液也一并生成硫酸鈉。
         3) 采用短窯熔煉技術分別處理合金板柵料和PbCO3料,使用天然氣和工業氧作為燃料和還原劑,其中板柵料直接生成鉛銻合金,這些都使煙氣煙塵量大為降低。
         4) 解離工序實現機械化連續操作,膏泥轉化工序實現全自動化遙控操作,短窯熔煉這現爐前密閉操作室人工遙控操作。
         5) 廠區廢水廢液全部集中進行硫化沉淀處理,實現廢水無污染排放。
         6) 本技術為無污染工藝,實現了金屬回收率達95%以上,塑料回收率達95%,同時也增加了30%的投資,出于國家環保政策好,企業利潤可觀。
         四、全濕法工藝技術的研究
         為了進一步消除回轉窯熔煉和粗鉛精煉帶來的含鉛煙塵,國外冶煉工作者進行了作濕法工藝的研究。
         1、美國Rolla研究中心的電解精煉和電積沉積工藝研究[5]
         將廢鉛蓄電池物理解離,廢酸用活性炭柱處理濃密后再生;外殼塑料分離后再生;橡膠燒掉;金屬板柵熔鑄成陽極,進行常規的硅氟酸電解精煉;膏泥進行碳銨轉化,由PbSO4變為PbCO3后再硅氟酸溶解,并用鍍PbO鈦板作陽極電解沉積得金屬鉛,兩種電解金屬鉛純度達99%。目前進展情況不清。
         2、意大利“G.S”法工藝研究[5]
         將廢鉛蓄電池物理解離,放出硫酸用石灰中和;分離出塑料出售;板柵和膏泥用氟硼酸溶解后進行電積,陽極為石墨,電解液組成Pb40g/l,HBF4200g/l,H3BO330g/l添加劑苯酚酞和X 100Triton,溫度400C,陽極電流密度800A/m2,陰極電流密度為400A/m2。目前進展情況不清。
         五、結語
         隨著時代的發展,各國環保政策的嚴格化和規范化及各國自身經濟實力的增強,目前許多國家已普遍采用新薩明公司無污染再生鉛工藝為代表的廢鉛蓄電池處理技術,只是在設備選用上和機械化自動化操作程度上有所不同,廢水處理方面或用硫化沉淀,或用石灰乳中和沉淀,短窯熔煉和鉛精煉鍋仍是常用的技術設備。我國是發展中國家,工業發展迅速,廢鉛蓄電池污染現狀嚴重,因此,借鑒國外再生鉛技術和回收管理經驗,采用世界先進技術來改造和發展我國的再生鉛工業是必要的。

      【上一個】 重視廢鉛的回收與再生 【下一個】 世界鉛鋅資源開發現狀及其利用