楊小春

【摘要】：本文對廢舊鉛酸蓄電池從預(yù)處理、鉛膏脫硫、硫酸鈉凈化及結(jié)晶、鉛膏及極板熔煉、酸性廢水凈化回收、酸霧凈化及熔煉煙氣處理等方面進(jìn)行了簡要介紹，并結(jié)合其工藝思想及應(yīng)用實(shí)例指出采用此套回收處理工藝具有自動化程度高、處理效果好，鉛回收率高等優(yōu)點(diǎn)，有著重大的理論意義和實(shí)用價值。

【關(guān)鍵詞】：鉛酸蓄電池，鉛膏，火法冶煉

鉛酸蓄電池是目前世界上各類電池中生產(chǎn)量最大、使用途徑最廣的一種電池，它以其性價比高、高低溫性能優(yōu)越、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)在儲能領(lǐng)域占有重要的地位，在交通運(yùn)輸、通訊、電力等國民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[2]。近年來，隨著汽車消費(fèi)量的加大，車用鉛酸蓄電池用量也急劇上升，隨之而來的是報(bào)廢蓄電池的數(shù)量也在劇增。廢舊鉛酸蓄電池中含有大量的重金屬和高濃度硫酸溶液，其無論是裸露在大氣中還是深埋在地下，其重金屬成分及硫酸溶液都會隨滲濾液溢出，造成地下水和土壤的污染，日積月累，會嚴(yán)重危害人類健康。鉛能夠引起人體神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)衰弱、手足麻木、消化系統(tǒng)的消化不良、血液中毒和腎損傷。各種鉛廢料如不加以回收，都將成為環(huán)境的污染源，尤其是廢鉛酸蓄電池，只有充分回收利用，才能避免其中的鉛膏和硫酸污染環(huán)境?；厥諒U鉛酸蓄電池可充分利用再生鉛廢料，減少原生鉛礦石的開采量，延長其開采年限，有效的利用鉛資源，是鉛工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然之路[4]。因此從保護(hù)環(huán)境和資源角度講，回收處理廢鉛酸蓄電池都具有重要意義。

1.廢舊鉛酸蓄電池的預(yù)處理

廢鉛酸蓄電池主要由極板、電解液、隔板及殼體、鉛膏等組成，首先通過破碎機(jī)的錘頭上的刀口將廢舊鉛酸電池破碎至50-60mm以下的碎片后進(jìn)入振動篩，在振動篩內(nèi)設(shè)置有多道噴水噴頭，在水力和振動的雙重作用下，電池碎片中的鉛泥通過篩板的網(wǎng)口被沖入鉛泥沉淀機(jī)，再往鉛泥沉淀機(jī)內(nèi)加入適當(dāng)比例的絮凝劑后，促使鉛泥成團(tuán)，便于刮板機(jī)輸送機(jī)輸送給壓濾機(jī)壓濾后形成鉛膏。同時經(jīng)過振動清洗分離后的聚丙烯、重塑料和鉛柵由振動篩送至水力分離器，根據(jù)物料的比重不同將上述三種物料分別從水力分離器的上、中、下三個出口分別送出，為了能保證各種物料清洗分離徹底又對鉛柵和重塑料進(jìn)行了第二次清洗分離，從而保證了各種物料清洗干凈，分離徹底[1]。該系統(tǒng)采用全屏監(jiān)控，自動控制，自動化程度高，主體設(shè)備采用316L不銹鋼材料，耐腐蝕性能好；整個預(yù)處理過程中產(chǎn)生的含酸廢水、酸液、設(shè)備及地面沖洗廢水集中收集后進(jìn)入含酸廢水處理系統(tǒng)（采用中和+絮凝沉淀+斜板沉淀+氣浮+生物接觸氧化+砂濾+活性炭過濾+膜處理工藝）處理后全部循環(huán)使用；整個預(yù)處理過程各分體設(shè)備的頂部都有酸霧收集管道將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸霧抽到酸霧洗滌塔（堿液噴淋）對酸霧進(jìn)行凈化處理后再排放到大氣中，從而防止造成空氣污染，滿足環(huán)保要求。

2.鉛膏脫硫預(yù)處理

鉛膏主要成分是PbSO4，其中還含有一部分PbO、PbO2和少量雜質(zhì)，脫硫是因?yàn)殂U膏中主要成分PbSO4在高溫條件下能生成硫氧化物，腐蝕設(shè)備及污染環(huán)境，可以采用濕法脫硫技術(shù)，即在鉛膏中加入碳酸鈉，將其中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛從而達(dá)到脫硫的目的[4]。主要反應(yīng)如下：

PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4

3.硫酸鈉溶液凈化及結(jié)晶

針對鉛膏預(yù)脫硫得到的硫酸鈉溶液中含有機(jī)物、汞、鉛、鎘等重金屬雜質(zhì)，必須凈化才能使硫酸鈉產(chǎn)品純度大于99%，采用鐵炭合金微電解質(zhì)催化技術(shù)進(jìn)行凈化，具體電解原理：催化微電解材料是基于電化學(xué)中原電池反應(yīng)，當(dāng)鐵和碳浸在電解質(zhì)溶液中，由于鐵和碳之間存在1.2V的電極電位差，因而形成無數(shù)原電池系統(tǒng)，其作用空間形成一個電場，陽極反應(yīng)產(chǎn)生新生態(tài)二價鐵離子，具有較強(qiáng)的還原能力，可以將某些有機(jī)物及重金屬離子還原，也可以使某些不飽和基因的雙鍵打開，使部分難降解環(huán)狀及長鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物，提高可生化性，此外，二價和三價鐵離子有良好的絮凝性，特別是新生態(tài)的二價鐵離子有更高的吸附絮凝活性，調(diào)節(jié)廢水pH值使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附廢水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子使其得到凈化。

凈化后的硫酸鈉溶液經(jīng)過換熱器，用離心機(jī)與濃密器分離得到的低溫低濃度母液預(yù)冷，低溫母液升溫返回破碎機(jī)，作為系統(tǒng)補(bǔ)充水。硫酸鈉溶液進(jìn)入稠厚器，稠厚器中設(shè)置刮板和冷卻盤管，外配保溫層，冷卻盤管中循環(huán)制冷劑，由制冷機(jī)組產(chǎn)生冷量。硫酸鈉在稠厚器中降溫結(jié)晶，底部的濃相進(jìn)入濃密器，進(jìn)行初步濃縮，母液進(jìn)入母液池，濃相進(jìn)入離心機(jī)，離心機(jī)出來的固體進(jìn)入烘干窯脫去結(jié)晶水，離心機(jī)的母液也進(jìn)入母液池，母液池中的母液經(jīng)泵輸送至換熱器預(yù)冷硫酸鈉溶液。母液池保溫處理。烘干窯用天然氣或余熱作為熱源，在50-100℃熱煙氣作用下，使十水硫酸鈉晶體脫去結(jié)晶水得到無水硫酸鈉，硫酸鈉進(jìn)入儲倉，降溫后進(jìn)入包裝機(jī)。

4.熔煉

采用密閉負(fù)壓冶煉工藝，采用短窯熔煉技術(shù)[38]，以天然氣為燃料將極板等加熱熔化至320-350℃左右，將廢鉛熔化，反應(yīng)一定時間后除去表面浮渣，再加入適量的赤磷除銅，經(jīng)除銅后的鉛液在熔煉鍋中進(jìn)一步加熱至550-600℃加入硝酸鈉和氫氧化鈉，利用硝酸鈉受熱分解放出活性氧，使鉛中的雜質(zhì)氧化，雜質(zhì)氧化物再與加入的氫氧化鈉反應(yīng)，生成不溶于鉛液的鈉鹽，浮在鉛液表面最終得到精鉛。熔煉過程產(chǎn)生的煙氣經(jīng)多管除塵器+布袋除塵器+雙堿法脫硫塔處理后排入大氣。

5.實(shí)際應(yīng)用

某年處理10萬噸廢鉛酸蓄電池綜合利用項(xiàng)目采用上述工藝進(jìn)行鉛酸蓄電池處理后鉛回收率達(dá)到%，破碎分選段產(chǎn)生的酸霧經(jīng)堿噴淋塔處理后排放硫酸霧濃度<15mg/m3，熔煉產(chǎn)生的廢氣經(jīng)多管除塵器+布袋除塵器+雙堿法脫硫塔處理后顆粒物濃度<10mg/m3，SO2濃度<50mg/m3，NOx濃度<100mg/m3，鉛及其化合物濃度<0.016mg/m3，鉻及其化合物濃度<0.00036mg/m3，砷及其化合物濃度<0.0006mg/m3，銻及其化合物濃度<0.0001mg/m3，鎘、錫未檢出，均符合《再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31574-2015）相關(guān)要求[4]；破碎分選產(chǎn)生的各類酸性廢水經(jīng)中和+絮凝沉淀+斜板沉淀+氣浮+生物接觸氧化+砂濾+活性炭過濾+膜處理工藝處理后全部循環(huán)使用，不外排。

6.存在的問題

（1）收集過程中，個體商販低價收購，賣到廢品站，再被利用廠家運(yùn)走，整個過程沒有任何防護(hù)措施，使一些廢鉛酸蓄電池硫酸電解液泄漏。

（2）拆解過程中，有些個體收購點(diǎn)直接拆解，酸液直接在滲坑中存放，塑料殼直接出售給塑料制品廠再加工或隨意扔掉，嚴(yán)重污染環(huán)境。

（3）在利用過程中，一些非正式的小作坊式再生鉛利用企業(yè)采用傳統(tǒng)的小反射爐、鼓風(fēng)爐或沖天爐等原始冶煉爐具進(jìn)行熔煉，這些設(shè)備能耗高、鉛回收率低，且無任何污染防治設(shè)施，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。

（4）在收集、拆解、利用過程中，各環(huán)節(jié)相互缺少統(tǒng)一的組織系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一的調(diào)配，未按照《廢鉛酸蓄電池處理污染控制技術(shù)規(guī)范》、《廢鉛酸蓄電池收集、貯存與運(yùn)輸規(guī)范》及危險(xiǎn)廢物處置的相關(guān)要求執(zhí)行，造成整個回收規(guī)模小、拆解過程簡單、處置利用工藝水平不高、市場管理不規(guī)范，造成環(huán)境隱患[2]。

7.建議及對策

（1）加大宣傳力度，提高全民環(huán)境意識。

（2）建立完善的回收制度，采取先進(jìn)的回收工藝，減少環(huán)境污染。

（3）加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，提高鉛回收率、硫酸鈉純度，最大限度減少廢物產(chǎn)生。

（4）進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，延長鉛酸蓄電池使用壽命，從源頭上減少廢舊鉛酸蓄電池的產(chǎn)生量。

（5）建立產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)模式，嚴(yán)格執(zhí)法，嚴(yán)懲散亂污非法煉鉛企業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】：

1注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)教材 中國環(huán)境科學(xué)出版社 2008

2于同雙 鉛酸蓄電池的回收與環(huán)保進(jìn)程 資源再生 2009（1）

3《廢鉛酸蓄電池處理污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ519-2009）

4鉛酸蓄電池回收利用項(xiàng)目竣工驗(yàn)收監(jiān)測報(bào)告 銀川市環(huán)境監(jiān)測站 2017