吳曉毛

（銅陵有色設(shè)計研究院有限責任公司合肥分公司，安徽 合肥 230000）

鉛屬于金屬礦物的一種，也是地球上不可再生的礦物資源之一。鉛在重工業(yè)中有著極其廣闊的應用前景，鉛能夠有效屏蔽輻射，對于放射性較強的原子能也具有較強的屏蔽效果，因此廣泛應用于屏障、保護材料、危險物質(zhì)包裝的制作，而隨著重工的發(fā)展，鉛在工業(yè)生產(chǎn)中的消耗量顯著提高，國內(nèi)鉛市場的資源空缺也越來越大，再生鉛冶煉成為彌補金屬市場鉛空缺的重要工藝。

根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計，隨著全球原生鉛產(chǎn)量的逐漸降低，為了滿足市場消費需求，再生鉛的產(chǎn)量逐漸上升，很多重工發(fā)達的國家已將再生鉛生產(chǎn)列為國家級項目，西方很多發(fā)達國家再生鉛產(chǎn)量已超過原生鉛產(chǎn)量，占到市場消費額的60%以上。但是再生鉛冶煉工藝和原生鉛冶煉工藝有著較大差異，再生鉛是將成品鉛護套、鉛管、鉛板等進行機械破碎后進行的二次冶煉和加工，其在工藝流程上更長，具有更高的污染負荷，因此要做好再生鉛的物質(zhì)流核算和污染負荷控制，以降低再生鉛生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)境成本，提高再生鉛生產(chǎn)和利用的社會效益。

1 再生鉛工藝介紹

我國再生鉛產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速，通過引進、學習和創(chuàng)新現(xiàn)階段我國再生鉛工業(yè)生產(chǎn)常用工藝主要有三種，分別是火法冶金工藝、固相電解還原工藝和濕法冶煉工藝三種，不同工藝的物質(zhì)流特征和污染負荷不同，因此在環(huán)保生產(chǎn)上的措施存在一定差異。

1.1 火法冶金工藝

火法冶金工藝是一種較為傳統(tǒng)的金屬礦物再加工技術(shù)，簡單來說就是采用簡單粗暴的方法將鉛制品進行二度熔融和冶煉，根據(jù)是否有前置處理環(huán)節(jié)又可分為無預處理混煉、無預處理單獨冶煉和預處理單獨冶煉，這種再生鉛制造工藝能夠回收鉛制品中80%～90%的鉛成分，但也連得到的鉛純度上相對較低，冶煉的技術(shù)投入較低，環(huán)境成本較高，是污染負荷較高的一種再生鉛冶煉工藝。這種工藝的技術(shù)投入較少、建設(shè)成本較低，適合我國國情，也是我國當前最主要的再生鉛生產(chǎn)工藝。我國采用火法冶金工藝進行再生鉛加工期間，實現(xiàn)了技術(shù)上的突破與創(chuàng)新，將傳統(tǒng)再生鉛生產(chǎn)工藝和現(xiàn)代冶金生產(chǎn)脫硫脫硝技術(shù)結(jié)合后，降低了再生鉛生產(chǎn)的污染負荷。

1.2 固相電解還原工藝

固相電解還原工藝是一種較為新型的再生鉛冶煉方法，通過電解的形式獲取純度較高的金屬物質(zhì)，是一種適用于絕大多數(shù)金屬物質(zhì)再加工的冶煉工藝。在再生鉛生產(chǎn)中，固相電解還原工藝有效提高了鉛的回收率和回收純度，最高回收率可達99%，回收純度可在99.5%以上，通過固相電解還原回收的鉛可直接利用。但相對于傳統(tǒng)火煉法而言，電解獲得一頓鉛大約要小號700KW的電，從成本上來說提高了大約2倍左右。

1.3 濕法冶煉工藝

濕法冶煉工藝雖然也可用于再生鉛加工，但濕法冶煉的局限性較高，現(xiàn)階段在我國主要用于鉛泥或用于制造含鉛化工產(chǎn)品，如三鹽基硫酸鉛、丹和硬脂酸鉛等。由于其應用的局限性在我國再生鉛生產(chǎn)領(lǐng)域應用并不廣泛。

2 物質(zhì)流的核算

本文中物質(zhì)流的核算和環(huán)保生產(chǎn)的方法以我國廣泛應用的火法冶煉為代表進行分析，以一般的再生鉛生產(chǎn)工藝流程和儀器設(shè)備配置為依據(jù)進行討論，以確保核算結(jié)果的普遍性。首先需要對火煉法下再生鉛的主要生產(chǎn)流程進行分析，從我國重工生產(chǎn)實況來看，再生鉛生產(chǎn)主要包含了五個環(huán)節(jié)，即破碎-脫硫-煅燒熔煉-火法精煉-合金精煉。物質(zhì)流核算則需要追蹤鉛的走向進行計算。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，物質(zhì)流的核算總是與輸入、貯存和輸出的鉛物質(zhì)量維持平衡，通過分析輸入、貯存和輸出的物質(zhì)流可以分析出投入和產(chǎn)出的比值，能夠計算出生產(chǎn)效率，這對污染負荷的計算具有一定的參考價值。此外追蹤物質(zhì)流時可以明確各個環(huán)節(jié)中鉛的分流和去向，從而記錄物質(zhì)流的使用總量和使用強度。

從我國再生鉛火煉生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，我國再生鉛生產(chǎn)中鉛回收率普遍在80%～85%之間，總金屬回收率則在95%-99.9%之間，其中物質(zhì)流未追蹤到的部分以浮渣、鉛塵、爐渣、煙氣等形式散逸，這些散逸的鉛也是再生鉛生產(chǎn)中主要的污染負荷形式。

根據(jù)污染負荷的一般算法和我國再生鉛生產(chǎn)實際情況來看，再生鉛生產(chǎn)過程中污染負荷主要以三種形式存在，鉛渣、鉛塵和無名損失，其中鉛渣和鉛塵是最主要的污染負荷形式，在再生鉛生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)均有可能產(chǎn)生,我國再生鉛生產(chǎn)中污染負荷在90%左右，遠高于國際平均水平。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗來看，我國再生鉛火煉生產(chǎn)中合金工序是浮渣產(chǎn)生量最大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而熔煉則是鉛塵產(chǎn)生量最大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因此再生鉛生產(chǎn)中污染負荷的控制不妨從這兩個環(huán)節(jié)開始進行加強，具體來說就是降低合金工序中浮渣的產(chǎn)生量和熔煉過程中鉛塵的散逸量。

表1 我國再生鉛生產(chǎn)鉛物質(zhì)流分布特征

表2 不同工序流程中再生鉛生產(chǎn)污染負荷

3 再生鉛冶煉過程中污染負荷控制措施

3.1 工廠選址

污染負荷雖然是個絕對概念但污染影響卻是個相對概念，考慮到再生鉛生產(chǎn)屬于高排放的重工產(chǎn)業(yè)，工廠選址應當遠離城區(qū)同時配合城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃和功能區(qū)劃分，居于城市居民區(qū)的下風向，避開地震斷層、滑坡、泥石流、沼澤、流沙、隱落區(qū)等不良下墊面地區(qū)，確保污染對居民不會造成影響且工廠生產(chǎn)秩序能夠保證。

3.2 硫酸霧的處理

脫硫技術(shù)能夠有效降低熔煉環(huán)節(jié)鉛塵污染，但在再生鉛冶煉的破碎分選和冶煉環(huán)節(jié)加入脫硫工序后則會導致硫塵排放的增加，其與空氣中水汽結(jié)合后會形成硫酸霧，因此雖然脫硫能夠降低鉛塵污染使整個生產(chǎn)工藝的污染負荷降低，但其會帶來新的污染物類型，如果不處理脫硫產(chǎn)生的硫酸霧則可能導致部分地區(qū)大氣酸性提升，遇到雨雪天氣則會引發(fā)酸雨問題，從而造成大范圍的生態(tài)環(huán)境污染。

3.3 熔煉車間的污染負荷控制

熔煉車間的工序包括配料、加料、出渣、出鉛、排氣等，在這些工序中可能產(chǎn)生顆粒物、重金屬、二氧化硫、二噁英等污染物，將這些污染物收集并集中避免其進入開放環(huán)境和下一道生產(chǎn)工序是避免污染擴散的主要思路。

顆粒物、重金屬、二氧化硫廢氣可通過布袋、電-袋復合技術(shù)收塵和鈉堿法或石灰石膏法脫硫進行凈化，二噁英主要采用煙氣急冷+布袋除塵+活性炭吸附進行控制和凈化，煙氣急冷可以有效阻止二噁英的再次生成，活性炭吸附可以有效去除尾氣中的二噁英；熔煉煙氣制酸工序制酸尾氣主要污染物為二氧化硫、硫酸霧、重金屬；濕法冶煉工序的浸出槽、電解槽、循環(huán)槽、儲液槽、高位槽等處將產(chǎn)生酸霧或堿霧，可以采用吸收洗滌措施進行處理；在火法精煉工序精煉爐將產(chǎn)生顆粒物和重金屬，在鉛電解工序過程中熔鉛鍋將產(chǎn)生顆粒物和重金屬污染物，電解將產(chǎn)生酸霧，酸霧通過堿洗去除，顆粒物和重金屬采用除塵進行凈化。

3.4 組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化

首先在人員選擇上，由于對環(huán)保工作的重視性不夠強，因此管理人員和專業(yè)人員的綜合素養(yǎng)不夠高，無法有效的發(fā)現(xiàn)工作當中存在的環(huán)保問題，更無法有效的對問題進行解決，問題發(fā)生之前的風險防范意識不夠充足，無法嚴格按照相關(guān)的管理制度開展環(huán)境保護工作。整體環(huán)境保護系統(tǒng)不夠完善，影響著企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

其次由于企業(yè)對于管理工作的重視程度不夠，導致相關(guān)人員沒有足夠的積極性和主動性開展污染防治的相關(guān)工作，環(huán)境污染破壞程度日益嚴重。而且由于管理重視程度不夠，導致資金投入不夠充足，整體工作較為制動和被動。

最后對于環(huán)境保護工作來講，其工作質(zhì)量有著非常高的要求，因此需要安排專業(yè)的人員對環(huán)境保護工作進行嚴格的監(jiān)督和管理，但由于企業(yè)的重視程度不夠，導致人員配備不夠充足，各個崗位的人員變動情況較大，對崗位的工作產(chǎn)生了非常大的影響。

4 總結(jié)

在未來的生產(chǎn)和發(fā)展中，隨著原生鉛產(chǎn)量的降低再生鉛生產(chǎn)規(guī)模將會不斷提高，但從整體上看我國再生鉛的污染負荷仍處于較高水平，每年投入的再生鉛污染物處理中的資金成本基本與再生鉛的市場效益相持平，這種情況不利于我國再生鉛產(chǎn)業(yè)的科學發(fā)展，因此我們要致力于再生鉛污染負荷控制的優(yōu)化與提升。而從再生鉛各生產(chǎn)工序中物質(zhì)流和污染負荷來看，我們要從降低熔煉環(huán)節(jié)鉛塵和合金工序中鉛渣兩個角度入手，通過收集、回收、中和等技術(shù)來降低鉛塵和鉛渣的排放量以實現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)。