再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)

再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)時(shí)間：2011-08-1016:03來(lái)源:未知作者:李富元王進(jìn)點(diǎn)擊：260次近年來(lái)，我國(guó)再生鉛工業(yè)取得了快速發(fā)展。再生鉛產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，從1999年的9.74萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到2010年的135萬(wàn)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(lái)，我國(guó)再生鉛工業(yè)取得了快速發(fā)展。再生鉛產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，從1999年的9.74萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到2010年的135萬(wàn)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(guò)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(shí)，也屬?lài)?guó)家嚴(yán)格控制的危險(xiǎn)廢物。因此，采用先進(jìn)的冶煉技術(shù)安全處置這些含鉛物料，對(duì)減少社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，消除回收利用過(guò)程中的重金屬鉛二次污染具有重要的意義。近年來(lái)，我國(guó)再生鉛冶煉技術(shù)取得了較大進(jìn)展，引進(jìn)的廢鉛酸蓄電池破碎分選生產(chǎn)線(xiàn)增多，為再生鉛冶煉技術(shù)提升提供了較好的基礎(chǔ)，但是，國(guó)內(nèi)再生鉛冶煉技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)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(yán)重、能耗高、生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)過(guò)程二次污染仍相當(dāng)嚴(yán)重。2008年以來(lái)，重金屬污染事件頻發(fā)，使我國(guó)再生鉛工業(yè)整體技術(shù)水平低的矛盾進(jìn)一步顯現(xiàn)，成為制約再生鉛發(fā)展的主要問(wèn)題之一。在全球倡導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)的今天，研究開(kāi)發(fā)新的再生鉛冶煉技術(shù)，提高冶煉技術(shù)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(dāng)前國(guó)內(nèi)再生鉛行業(yè)面臨的重要課題。1國(guó)內(nèi)外再生鉛技術(shù)冶煉現(xiàn)狀再生鉛冶煉技術(shù)的起步借鑒了原生鉛的生產(chǎn)，大量使用鼓風(fēng)爐冶煉技術(shù)，以及原生鉛中用于處理浮渣的反射爐冶煉技術(shù)，現(xiàn)在，這些技術(shù)通過(guò)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(shù)也取得了重大的進(jìn)展，各類(lèi)火法和濕法冶煉技術(shù)均在再生鉛工廠中得到實(shí)踐應(yīng)用。1.1國(guó)外先進(jìn)再生鉛冶煉技術(shù)及特點(diǎn)國(guó)外先進(jìn)的再生鉛冶煉技術(shù)可以分為三類(lèi)：短窯冶煉技術(shù)、反射爐/鼓風(fēng)爐/轉(zhuǎn)爐組合冶煉技術(shù)、濕法冶煉技術(shù)。1.1.1短窯冶煉技術(shù)以歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家為代表，普遍采用短窯冶煉技術(shù)，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(shù)，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(guò)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(shù)特點(diǎn)是機(jī)械化程度高，作業(yè)靈活，生產(chǎn)過(guò)程清潔。1.1.2反射爐和鼓風(fēng)爐/轉(zhuǎn)爐組合冶煉技術(shù)以美國(guó)為代表，普遍采用反射爐和鼓風(fēng)爐/轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)，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(fēng)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(shù)特點(diǎn)是規(guī)模大、生產(chǎn)效率高，運(yùn)行成本低。1.1.3濕法冶煉技術(shù)近年來(lái)，對(duì)再生鉛濕法冶煉技術(shù)研究取得進(jìn)展，主要技術(shù)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(kāi)發(fā)出有代表性的Placid技術(shù)、Plint技術(shù)、Ginatta技術(shù)、RSR技術(shù)等，但都還沒(méi)有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。1.2國(guó)內(nèi)再生鉛冶煉技術(shù)現(xiàn)狀自上世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)始在再生鉛冶煉技術(shù)方面進(jìn)行研究并取得進(jìn)展，如“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“無(wú)污染再生鉛技術(shù)”等。近年來(lái)，一些新的再生鉛冶煉技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用，但是，國(guó)內(nèi)整體再生鉛冶煉技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在先進(jìn)的技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)并存，并且傳統(tǒng)的再生鉛冶煉技術(shù)形成的產(chǎn)能占據(jù)相當(dāng)大的比重。國(guó)內(nèi)再生鉛冶煉技術(shù)主要有五大類(lèi)：傳統(tǒng)的采用沉淀冶煉工藝、簡(jiǎn)陋的小反射爐冶煉技術(shù)、廢鉛酸蓄電池破碎分選后鉛屑和鉛膏分開(kāi)冶煉（短窯冶煉/反射爐冶煉）技術(shù)，廢鉛酸蓄電池破碎分選，鉛屑單獨(dú)冶煉/鉛膏進(jìn)入原生鉛系統(tǒng)的冶煉技術(shù)，還處于研究階段的濕法/火一濕聯(lián)合冶煉技術(shù)（如固相電解法還原技術(shù)、鉛膏直接制備超細(xì)氧化鉛技術(shù)），再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)。2再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)2.1再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)的提出再生鉛生產(chǎn)過(guò)程中，重金屬鉛的排放是造成二次污染的突出問(wèn)題，這些問(wèn)題僅通過(guò)末端治理技術(shù)很難得到妥善解決，再生鉛冶煉新技術(shù)必須將鉛污染防治作為主要問(wèn)題之一，從工藝上進(jìn)行解決。傳統(tǒng)的再生鉛生產(chǎn)過(guò)程中，鉛污染主要來(lái)自四個(gè)方面:在廢鉛酸蓄電池人工拆解過(guò)程中，隨著廢酸水的排放，重金屬鉛進(jìn)入水體污染環(huán)境；傳統(tǒng)的再生鉛高溫冶煉過(guò)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(guò)簡(jiǎn)易的除塵設(shè)備進(jìn)行末端治理，排放廢氣中的鉛濃度仍達(dá)100mg/m3以上，嚴(yán)重超標(biāo)，即使采用較完善的除塵設(shè)備，鉛排放濃度也很難保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；傳統(tǒng)的再生鉛冶煉技術(shù)采用鐵屑沉淀冶煉工藝，再生鉛生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢渣，廢渣率高達(dá)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(dá)10%左右，對(duì)環(huán)境造成二次污染。傳統(tǒng)的再生鉛技術(shù)采用簡(jiǎn)易的小型反射爐間歇熔煉，熱效率低，高強(qiáng)度的人工作業(yè)，設(shè)備密閉性差，敞開(kāi)式的作業(yè)，設(shè)備周?chē)鸁煔饪澙@，鉛煙、鉛塵大量排放，對(duì)操作工作形成危害，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)從工藝本身削減了上述環(huán)節(jié)鉛的排放：采用機(jī)械破碎分選技術(shù)、鉛膏脫硫技術(shù)、副產(chǎn)品回收技術(shù)，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(shù)，占廢鉛酸電池32%的鉛屑不進(jìn)入1300°C以上的高溫冶煉系統(tǒng)，僅需在400C進(jìn)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?xún)?nèi)，從而減少了鉛在冶煉過(guò)程中的高溫?fù)]發(fā)；采用氧燃技術(shù)，冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣量降低60%以上。同時(shí)配置先進(jìn)的除塵及淋洗等末端治理技術(shù)和設(shè)施，使廢氣中的鉛排放量大幅度削減；鉛物料在冶煉之前進(jìn)行工藝脫硫，在低溫連續(xù)熔煉過(guò)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(guò)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(guò)對(duì)生產(chǎn)裝備的研究，生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)，再生鉛冶煉過(guò)程在密閉狀態(tài)下進(jìn)行，通過(guò)機(jī)械化程度的提高，減少人與鉛的接觸，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。2.2再生鉛低溫連續(xù)熔煉工藝過(guò)程再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)是在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主研究的一項(xiàng)新的再生鉛冶煉技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的再生鉛冶煉技術(shù)，該技術(shù)具有冶煉溫度低、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)、三廢排放低和節(jié)能等特點(diǎn)。再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)是通過(guò)廢鉛酸蓄電池機(jī)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(zhuān)用的鉛屑熔煉轉(zhuǎn)爐中，在400C下進(jìn)行低溫連續(xù)熔煉，產(chǎn)出再生鉛及鉛灰，鉛灰進(jìn)入連續(xù)熔煉爐的配套系統(tǒng);鉛膏進(jìn)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(guò)嚴(yán)格計(jì)量配料后，通過(guò)上料機(jī)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(jìn)行還原冶煉，產(chǎn)生再生鉛和含鉛小于2%殘?jiān)?.3低溫連續(xù)熔煉技術(shù)機(jī)理2.3.1廢鉛酸蓄電池的物料構(gòu)成來(lái)自專(zhuān)業(yè)再生鉛廠的經(jīng)驗(yàn)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(yīng)機(jī)理碳酸鉛的分解，當(dāng)碳酸鉛加熱到315C，即開(kāi)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(yīng)。利用鉛化合物之間的相互反應(yīng)，在脫硫鉛膏及其他含鉛物料進(jìn)行連續(xù)熔煉過(guò)程中，生成金屬鉛及氧化鉛渣。由于氧化鉛具有強(qiáng)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(chēng)軟鉛），可以直接精煉成99.985%的精鉛。在還原冶煉過(guò)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(chēng)硬鉛，直接用于生產(chǎn)鉛合金產(chǎn)品）。連續(xù)熔煉機(jī)理廢鉛酸蓄電池上的鉛屑，主要成份是金屬鉛，通過(guò)鉛屑輸送帶直接將鉛屑輸送到專(zhuān)用的鉛屑熔煉轉(zhuǎn)爐中熔化，通過(guò)“一種鉛屑轉(zhuǎn)爐的出料系統(tǒng)裝置”使鉛金屬與渣灰自動(dòng)分離，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、出料，產(chǎn)生金屬鉛及固體粉狀鉛渣，鉛渣進(jìn)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(guò)計(jì)量配料系統(tǒng)配料后，由螺旋式進(jìn)料機(jī)采用連續(xù)進(jìn)料方式，輸送到連續(xù)熔煉爐上熔煉，爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)冶煉溫度穩(wěn)定，冶煉氣氛穩(wěn)定，料層經(jīng)過(guò)交互反應(yīng)、靜置、層析過(guò)程后，通過(guò)液位控制，超過(guò)液位的鉛自動(dòng)流出，氧化渣在爐內(nèi)積存，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)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(shí)現(xiàn)連續(xù)出鉛，間歇出渣的作業(yè)方式。低溫熔煉機(jī)理金屬鉛熔點(diǎn)為327C，可直接在400C的溫度下熔化，減少45%以上含鉛物料進(jìn)入1300C的高溫冶煉系統(tǒng)，實(shí)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(yīng)，而碳酸鉛在315C就分解成氧化鉛，PbO、PbSO4、PbS之間的相互反應(yīng)在850C就可完成，實(shí)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(yīng)在700C之前已進(jìn)行劇烈反應(yīng)，工業(yè)實(shí)踐證明，在1000°C之前，以上冶煉反應(yīng)即全部完成，冶煉溫度從高于1300C以上降到1000C以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)了鉛料的低溫冶煉。2.4低溫連續(xù)熔煉核心技術(shù)組成再生鉛低溫熔煉技術(shù)由以下核心技術(shù)組成：廢鉛酸蓄電池破碎分選技術(shù)。引進(jìn)先進(jìn)的破碎分選技術(shù)，利用重力分選和篩選技術(shù)，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(shù)。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(shù)。采用熱效率更高的轉(zhuǎn)爐，熔化溫度約400C，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。氧燃技術(shù)。采用氧燃技術(shù)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?？蓪?shí)現(xiàn)液態(tài)鉛和固體粉狀鉛渣自動(dòng)分離，無(wú)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(shù)裝備再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)主要由3臺(tái)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(tái)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(shí)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(guò)輸送帶與破碎分選系統(tǒng)相連，包括爐體、驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)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(jìn)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(dòng)裝置、一套氧燃系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)；輔助設(shè)施：物料烘干系統(tǒng)、配料及計(jì)量系統(tǒng)、供氧站、供能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。2.6技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)鉛屑連續(xù)熔煉轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)生產(chǎn)能力：2.5--3.2t/h，可調(diào)整，應(yīng)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(jìn)入下道工序冶煉)連續(xù)熔煉爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(shù)特點(diǎn)再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)采用更加合理的冶煉工藝，占30%以上的鉛屑料不需進(jìn)入高溫冶煉系統(tǒng)，直接在低溫下進(jìn)行熔化，同時(shí)鉛膏料的冶煉溫度降低了300-400°C，實(shí)現(xiàn)了再生鉛的低溫熔煉。該技術(shù)采用專(zhuān)用的冶煉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了再生鉛冶煉過(guò)程連續(xù)作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平，再生鉛低溫連續(xù)熔煉技術(shù)具有以下特點(diǎn)：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?xún)?nèi)。3.2生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)熔煉過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，熔煉爐保持衡定的冶煉溫度和冶煉氣氛，單臺(tái)設(shè)備進(jìn)料、出料連續(xù)進(jìn)行，工序間物料轉(zhuǎn)運(yùn)連續(xù)進(jìn)行。熔煉過(guò)程在密閉、微負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行，無(wú)煙氣泄漏，生產(chǎn)過(guò)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?gòu)U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(shù)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?gòu)U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(shù)，降低再生鉛冶煉溫度，同時(shí)設(shè)備熱效率提高，降低了能耗，冶煉綜合能耗平均為129kgce/t鉛，遠(yuǎn)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(guò)程可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，具有較高的生產(chǎn)效率，機(jī)械化程度高，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的冶煉