环保新质生产力|再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术
- 2025/1/13 10:26:34
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- 来源：中国环保产业协会
- 关键词:固废回收再生资源
生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
生态环境保护实用技术
2023-J-31
申报单位
湖南锐异资环科技有限公司
推荐单位
湖南省环境保护产业协会
一、技术简介
适用范围
废铅酸蓄电池等处理处置及资源化
技术原理
本工艺将铅膏、铅渣等含铅物料与铁矿石、石灰石、石英石、纯碱和粒煤以一定比例配料混合后，在富氧侧吹氧化炉中进行氧化熔炼。除此之外，铅膏加入炉内还会经历分解及其他反应。炉料中的脉石成分则发生造渣反应，钠盐与铁硅钙结合成四元渣。高铅渣中的PbO在富氧侧吹还原炉中被还原成粗铅，从虹吸口出料；炉渣从排渣口排出，并在高速水流下快速冷却成颗粒状水淬渣，水淬渣直接外售作为生产水泥的原料。
工艺路线
配料工序：废铅蓄电池经拆解、破碎和分选得到的铅膏按比例配入铁矿石、石灰石、钠盐和水处理石膏渣，各种物料按照预定配比定量连续均匀给料到混合上料皮带，经皮带输送至氧化炉或者还原炉。
熔炼工序：熔炼过程由鼓入的富氧与还原剂燃烧放热，氧气与压缩空气按一定比例混合后鼓入熔池内，炉渣中Pb以PbO的形式与硅铁钙结合成四元渣，所产生的粗铅由放铅口放出，直接流入到粗铅精炼锅内精炼或铸成粗铅锭。高铅渣由氧化炉放渣口自流进入还原炉中。高铅渣中的PbO被还原成粗铅，从虹吸口2——3 h出料一次。氧化熔炼过程和还原熔炼过程所产生的烟灰采用制粒机制成球粒并自动落到上料皮带，与其他还原炉物料一起进入还原炉熔炼。还原炉渣从排渣口排出并快速冷却成水淬渣，水淬渣直接外售作为水泥生产原料。
烟气处理工序：由氧化炉来的含SO2高温烟气，进入SNCR脱硝装置去除大量NOx后再进入余热锅炉除尘降温至360 ℃以下，经静电除尘器除尘后使尘含量降至≤0.3 g/Nm³，温度约300±20 ℃后，余热锅炉收尘及电收尘烟尘经造粒机造粒后进入还原炉熔炼，烟气则进入制酸系统进行制酸。由还原炉来的含少量SO2高温烟气，进入余热锅炉除尘降温，然后经表面冷却器将烟气温度降低到150 ℃左右后，进入布袋除尘器除尘，净化后通过离子液吸收SO2，最后达标排放。
应用效果
1.技术效果
本技术处理废铅酸电池得到产品1#铅，满足《再生铅及铅合金锭》(GB/T 21181-2017)标准，铅综合回收率达99.8 %以上，最终产排的水淬渣为一般固废可用于水泥生产，资源化率达99.8 %以上，无害化率达100 %。相比传统再生铅冶炼技术，金属直收率提高10 %，烟气量减少50 %，尾渣含铅低于1 %，综合能耗降低30 %。
2.二次污染情况
(1)废水：该技术产排的废水满足《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(GB 31574-2015)的排放要求，且全部送入污水处理车间，处理达标后排放，满足《城市废水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)。
(2)废气：该技术产排的烟气，包括点源形式产排的氧化炉和还原炉烟气和面源形式产排的烟气(原料库、配料及上料系统产尘点)等，经处理后，颗粒物浓度<10 mg/Nm3、二氧化硫<100 mg/Nm3、氮氧化物<100 mg/Nm3，满足《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(GB 31574-2015)的排放要求。
(3)废渣：精炼车间产生的精炼渣含铅、锡、锑等，为危险废物，定期返回熔炼工序，不外排；最终产生的水淬渣为玻璃体，主要含Fe、SiO2等，属于第Ⅰ类一般工业固体废物，满足《固体废物玻璃化处理产物技术要求》(GB/T 41015-2021)，外售至水泥厂。
综上所述，本技术处置废旧铅蓄电池，产出的精炼渣等返回生产系统进行资源化回收，最终的尾渣(水淬渣)为一般固废可用于生产水泥，生产过程产出的废气和废水经处理后达标排放。因此，本技术可实现100 %的无害化，无二次污染，对环境的影响较小。
研发背景
再生铅冶炼与原生铅冶炼相比，具有能耗低、污染物排放少、符合节能环保要求等优点。此外，废旧铅蓄电池的回收再利用可有效节约能源开采，降低填埋焚烧成本，减少大气污染等，从废旧铅蓄电池中回收铅具有重要意义。
国内外普遍采用火法冶炼对铅进行再生，其原理是直接将铅膏投入到侧吹炉、反射炉、鼓风炉等炉内，加入还原剂进行高温还原熔炼产出再生铅，该方法简便、容易操作，但熔炼过程中，在强还原性气氛下硫酸铅的分解较难，造成熔炼温度一般在1300℃以上，能耗大、烟尘率高，而且烟气二氧化硫浓度低、难以治理、环境污染大。目前再生铅冶炼应用较为广泛的工艺为底吹熔炼和侧吹熔炼，具有热利用率高、环保效益好、熔炼强度高等优点，但底吹富氧熔池熔炼单独处理铅膏未见工业应用，而传统富氧侧吹熔池熔炼的床能力较低，单炉工艺烟气二氧化硫浓度波动大，工艺还需进一步优化。
总体而言，火法工艺具有处理能力大、原料适应性强及资源综合利用率高等优点，通过开发新型熔炼成套技术及装备，降低熔炼能耗和烟尘率，提高铅的回收率，解决熔炼烟气污染问题后，其应用前景十分广阔。
技术特点
针对废铅酸电池火法回收铅膏的处理难题，本项目开发出“再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术”的新工艺和成套装备，突破了铅膏富氧侧吹熔池熔炼技术的制酸难题和低温熔炼瓶颈，各项经济技术指标及处理成本都呈现显著优势。
①构建了“铁-硅-钙-钠”四元低熔点渣型体系。通过添加少量助熔剂显著降低了熔炼渣温，将火法炼铅温度从传统工艺的1300℃以上降低至1150℃以下，大大降低了熔炼能耗，具有节能、环保的优势。
②研发了新型富氧侧吹炉装备。采用低搅拌负荷新型氧枪并将其高密度优化布局，以及配置高铅位、深炉缸设计，烟尘率降低至14%以下，铅直收率达到98%以上，实现单次炉龄可达到24个月以上。
③开发了再生铅连续富氧侧吹低温熔炼与离子液辅助制酸成套装备系统，出炉烟气的SO2浓度稳定在3%左右，能够稳定制酸，解决了传统工艺二氧化硫难治理的问题。
二、典型应用案例
案例名称
太和县大华能源科技有限公司20万t/a再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术示范工程
案例简介
本项目处置废旧铅蓄电池、铅渣、铅泥等危险废物，采用再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术回收精铅，按精铅产能计的处理规模为20万t/a，实际危险废物处置规模为29万t/a，包括废旧铅蓄电池25.5万t/a、铅膏2.1万t、铅泥1.4万t/a.
工程总承包单位：湖南锐异资环科技有限公司
设计单位：湖南锐异资环科技有限公司、湖南中大设计院
施工单位：阜阳市国瑞建设有限公司
运行单位：太和县大华能源科技有限公司
本项目2018年3月完成设计并启动建设，2020年5月点火投产，由太和县大华能源科技有限公司自主运行，湖南锐异资环科技有限公司提供技术服务，生产线已连续稳定运行近三年，累计处置废旧铅蓄电池、铅渣、铅泥等危险废物约72万t，回收精铅50万t，创造直接经济效益近80亿元。
达到的标准或性能要求
《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(GB 31574-2015)
《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB 9078-1996)
《城市废水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)
《固体废物玻璃化处理产物技术要求》(GB/T 41015-2021)
《再生铅及铅合金锭》(GB/T 21181-2017)
《再生铅单位产品能源消耗限额》(GB 25323-2010)
业主单位
太和县大华能源科技有限公司
投运时间
2020年9月27日
工艺流程
本项目废旧铅蓄电池回收的包括全自动拆解系统、富氧侧吹熔炼系统、粗铅精炼系统，其中富氧侧吹熔炼系统采用“再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术”。
①全自动拆解系统
废旧铅蓄电池通过振动给料机和皮带输送机送到破碎机，破碎后的物料经筛分和水力分离得到废酸、铅泥、铅栅和废塑料，废酸送至污酸处理车间生产工业硫酸，废塑料外售，铅栅送至低温熔炼系统生产精铅，铅泥经沉淀、压滤得到铅膏送至富氧侧吹熔炼系统生产精铅。
②富氧侧吹熔炼系统
将铅膏与碳酸钠、铁矿石和石灰石、还原煤送入氧化炉进行氧化熔炼得到一次粗铅和高铅渣。热高铅渣流入还原炉进行还原熔炼得到二次粗铅和水淬渣。氧化炉和还原炉产生的含铅烟尘制粒后投入还原炉熔炼，除尘后的净化烟气送至制酸系统生产工业硫酸。
③粗铅精炼系统
将富氧侧吹熔炼系统产出的粗铅在精炼锅中熔化得到粗铅液，加入硝酸钠和氢氧化钠进行碱性精炼，捞出浮在铅液上面的含锑精炼渣，然后降温加入硫磺进行熔析除铜，捞去浮在铅液上面的含铜精炼渣后得到精铅(含铅大于99.992 %)；将精铅加工成阳极板，以铅始极片为阴极、PbSiF6和H2SiF6组成的水溶液为电解液进行电解精炼，得到2#铅和含贵金属的阳极泥。
运行情况
①技术应用效果
本项目可实现废旧铅蓄电池的无害处置和有效资源化利用，达到减量化率和无害化率100 %、资源化率99.8 %的污染治理效果。
②二次污染控制情况
危险废物经治理后，Pb、SO2、NOx等污染物排放显著降低。
③运行稳定性
本项目于2020年5月投产运行，截至2022年12月，共处置危险废物72万t，包括废旧铅蓄电池64万t、铅膏5万t、铅泥3万t，累计生产再生铅50万t、水淬渣17万t。运行至今，未发生重大事故，废水和尾气排放达标，排放数据上网公开，生态环境部门监督性检查合格，运行检测数据见附件。
技术应用产生的碳减排效果
本项目的能源消耗主要为电力、燃煤和燃气。以年处理25.5万t废旧铅蓄电池计，拆解工序能源消耗约0.79 kgce/t，熔炼工序能源消耗(燃气折算标煤)约195.75 kgce/t，电解工序直流电耗110.17 kgce/t。
本项目各项能耗指标均优于再生铅单位产品能耗国家标准先进值，节能效果显著，其中：
废电池破碎工序(废电池——铅膏)能耗指标比先进值低73.7 %。
铅膏冶炼工序(铅膏-再生铅)能耗指标比先进值低11.0 %。
铅电解能耗指标比先进值低8.2 %。
三、技术申报单位联系信息
单位名称：湖南锐异资环科技有限公司
单位地址：湖南省长沙市岳麓区学士街道玉莲路32号联东优谷工业园一号地10栋裙楼二层
联系人：何东祥
原标题：环保新质生产力 |再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术
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