2.1.3　行业典型生产工艺

目前再生铅冶炼行业主要生产工艺可以分为四类,包括废铅膏和矿产铅混合冶炼工艺、废铅膏预脱硫还原冶炼工艺、废铅膏湿法冶炼工艺、栅板废铅膏混合冶炼工艺。其中,因铅资源回收效率偏低且环境污染较重等,栅板废铅膏混合冶炼工艺已被产业政策列入淘汰限制工艺类型,目前国内已没有该类工艺生产型企业。

2.1.3.1　废铅膏和矿产铅混合冶炼

废铅膏和矿产铅混合冶炼生产工艺,主要是将废铅膏与铅精矿按一定比例混合后进行冶炼。废铅酸电池经机械破碎后分为废电解液和固体物料,废电解液可浓缩生产稀硫酸,固体物料进入水力分选系统,通过调整供水压力使密度大的金属粒子等重质部分沉入分级箱底部,经洗涤后用于生产铅锑合金,产生的铅渣返回熔池熔炼。密度小的轻质部分(即氧化物和有机物)流过水平筛,筛下氧化物部分经除膏、浆化、压滤后形成废铅膏,与铅精矿一起进熔池熔炼,滤液送往循环水池。筛上有机物再次进入水力分选系统,将密度小的塑料部分和密度大的橡胶部分分开,分别由各自的螺旋机卸出后储存。铅精矿和废铅膏混合配料,经过氧气底吹熔炼—鼓风炉还原熔炼—电解精炼,生产精铅产品(见图2.8)。

图2.8　废铅膏和矿产铅混合冶炼生产工艺

2.1.3.2　废铅膏预脱硫还原冶炼

废铅酸蓄电池由储料运输车倒入给料仓,再经由振动进料器送入输送带输送至破碎机内进行破碎。破碎后的物料进入湿式转鼓筛,加入专用絮凝剂将废铅膏与塑料分离。其余物料进一步通过水力分选,栅板从水力分选器底部取出,皮带送至转鼓筛进行二次清洗,纯净的栅板直接用皮带送到栅板转炉处理,洗出的废铅膏送至铅膏处理系统,塑料隔板清洗后进入料仓。

废铅膏进入预脱硫工序。首先,废铅膏泵至脱硫反应槽,在碳酸盐存在的条件下发生以下反应:PbSO₄+Na₂CO₃ PbCO₃+Na₂SO₄。

其次,反应后液体被泵至压滤机将废铅膏与脱硫液分离,滤饼经水洗后进入熔炼炉冶炼工序。废酸及滤液经压滤机处理,纯净的滤液再泵至蒸发装置,硫酸钠被逐步分离出来。经离心处理后,硫酸钠在热气流中干燥并输送至料仓中包装。栅板在转炉中熔炼,产出合金铅。合金铅和粗铅进入精铅冶炼工序生产再生铅产品。所有废酸均收集至废酸储槽,经泵送至过滤机除去固体成分后,再送入电解液储槽(见图2.9)。

图2.9　废铅膏预脱硫还原冶炼生产工艺

2.1.3.3　废铅膏湿法冶炼

废铅膏湿法冶炼生产工艺是指废铅酸电池经解体分离、填料破碎、栅板和废铅膏分离、栅板熔铸、废铅膏脱硫滤液蒸发结晶、滤液浸出等工序,利用不溶阳极电解沉积最终生产电解铅。废铅酸电池中的硫酸铅脱硫处理后,加入过氧化氢、氟硅酸等液体,使废铅膏中含铅化合物全部转化为可溶性铅盐液体,其中硫元素以硫酸钠形式进入溶液,废铅膏通过电解沉积方式直接生产电铅。废铅膏湿法冶炼工艺可分为电解沉积和固相电解两种(见图2.10)。

图2.10　废铅膏湿法冶炼生产工艺

根据有色金属协会再生金属分会统计,中国再生铅冶炼工艺仍然以废铅膏还原冶炼精炼为主,目前该技术行业产能占比达到87%。因此,本书物质代谢及协同优化研究将重点围绕废铅膏还原冶炼工艺展开(见图2.11)。

图2.11　2016年中国再生铅冶炼行业主导生产工艺产能占比