再生鉛冶煉過程鉛物質流核算及污染負荷控制策略研究

吳曉毛

（銅陵有色設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、危險物質包裝的制作，而隨著重工的發展，鉛在工業生產中的消耗量顯著提高，國內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。

根據相關調查統計，隨著全球原生鉛產量的逐漸降低，為了滿足市場消費需求，再生鉛的產量逐漸上升，很多重工發達的國家已將再生鉛生產列為國家級項目，西方很多發達國家再生鉛產量已超過原生鉛產量，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流核算和污染負荷控制，以降低再生鉛生產的生態環境成本，提高再生鉛生產和利用的社會效益。

1 再生鉛工藝介紹

我國再生鉛產業發展較為迅速，通過引進、學習和創新現階段我國再生鉛工業生產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，不同工藝的物質流特征和污染負荷不同，因此在環保生產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的金屬礦物再加工技術，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，根據是否有前置處理環節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，冶煉的技術投入較低，環境成本較高，是污染負荷較高的一種再生鉛冶煉工藝。這種工藝的技術投入較少、建設成本較低，適合我國國情，也是我國當前最主要的再生鉛生產工藝。我國采用火法冶金工藝進行再生鉛加工期間，實現了技術上的突破與創新，將傳統再生鉛生產工藝和現代冶金生產脫硫脫硝技術結合后，降低了再生鉛生產的污染負荷。

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，是一種適用于絕大多數金屬物質再加工的冶煉工藝。在再生鉛生產中，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，現階段在我國主要用于鉛泥或用于制造含鉛化工產品，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領域應用并不廣泛。

2 物質流的核算

本文中物質流的核算和環保生產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工藝流程和儀器設備配置為依據進行討論，以確保核算結果的普遍性。首先需要對火煉法下再生鉛的主要生產流程進行分析，從我國重工生產實況來看，再生鉛生產主要包含了五個環節，即破碎-脫硫-煅燒熔煉-火法精煉-合金精煉。物質流核算則需要追蹤鉛的走向進行計算。

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

從我國再生鉛火煉生產現狀來看，我國再生鉛生產中鉛回收率普遍在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中主要的污染負荷形式。

根據污染負荷的一般算法和我國再生鉛生產實際情況來看，再生鉛生產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，在再生鉛生產的各個環節均有可能產生,我國再生鉛生產中污染負荷在90%左右，遠高于國際平均水平。根據生產經驗來看，我國再生鉛火煉生產中合金工序是浮渣產生量最大的生產環節，而熔煉則是鉛塵產生量最大的生產環節，因此再生鉛生產中污染負荷的控制不妨從這兩個環節開始進行加強，具體來說就是降低合金工序中浮渣的產生量和熔煉過程中鉛塵的散逸量。

表1 我國再生鉛生產鉛物質流分布特征

表2 不同工序流程中再生鉛生產污染負荷

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，考慮到再生鉛生產屬于高排放的重工產業，工廠選址應當遠離城區同時配合城鄉建設發展規劃和功能區劃分，居于城市居民區的下風向，避開地震斷層、滑坡、泥石流、沼澤、流沙、隱落區等不良下墊面地區，確保污染對居民不會造成影響且工廠生產秩序能夠保證。

3.2 硫酸霧的處理

脫硫技術能夠有效降低熔煉環節鉛塵污染，但在再生鉛冶煉的破碎分選和冶煉環節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，如果不處理脫硫產生的硫酸霧則可能導致部分地區大氣酸性提升，遇到雨雪天氣則會引發酸雨問題，從而造成大范圍的生態環境污染。

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境和下一道生產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、循環槽、儲液槽、高位槽等處將產生酸霧或堿霧，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生顆粒物和重金屬，在鉛電解工序過程中熔鉛鍋將產生顆粒物和重金屬污染物，電解將產生酸霧，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 組織結構優化

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

其次由于企業對于管理工作的重視程度不夠，導致相關人員沒有足夠的積極性和主動性開展污染防治的相關工作，環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。

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

4 總結

在未來的生產和發展中，隨著原生鉛產量的降低再生鉛生產規模將會不斷提高，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業的科學發展，因此我們要致力于再生鉛污染負荷控制的優化與提升。而從再生鉛各生產工序中物質流和污染負荷來看，我們要從降低熔煉環節鉛塵和合金工序中鉛渣兩個角度入手，通過收集、回收、中和等技術來降低鉛塵和鉛渣的排放量以實現環保生產。