《废铅酸蓄电池铅料特点和冶炼技术选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《废铅酸蓄电池铅料特点和冶炼技术选择（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、科技园地 Science & Technology19我国每年大约有五、六百万只废铅酸蓄电池产生，含铅金属量约为三、四十万吨，估计到2012年时，废旧蓄电池所含的金属铅量将达到50万吨。数量将明显增长，规格也变得更为多样。对废铅酸蓄电池进行综合回收利用，虽然取得了多项重大成绩，但仍然是当前国内再生铅行业面临的重要课题。一、废铅酸蓄电池的成分有代表性的废铅酸蓄电池各部分的组成数据如下：在整个废铅酸蓄电池中约含有60%的铅。纯铅料的物理组成一般数据为：铅连接板占13.8%，板栅占38.2%，填料占到48%。板栅金属约含3%Sb和极少量的其他金属。在总铅料中铅含量约87%。在板栅上脱除下来的混合填料
2、在生产中称为铅膏或铅泥，铅品位约70%80%，其余为硫和氧。板栅碎屑进入填料，会提高填料的铅含量。填料的含硫品位约7%，总铅料的含硫量约为3.5%，铅硫之比为100：4。填料中硫酸铅占到填料总铅量的60%以上，而金属铅也占到其铅量的1/3，还有少量的氧化铅。废铅酸蓄电池铅料是一种含铅量极高、成分简单、杂质含量很少的、以金属铅和硫酸铅为主的高铅物料，包括少量的金属锑、氧化铅，硫含量约3%4%。废铅酸蓄电池各组成部分的综合利用和铅料的冶炼过程具有典型的循环型经济的特征。二、主要冶炼方法1. 沉淀熔炼法目前我国再生铅企业约300家，大多数厂家的生产能力为几百吨到几千吨，只有少数几家冶炼厂的生产能力达
3、到万吨或2万吨以上，包括铅合金。铅料的冶炼方法普遍采用加铁屑的沉淀熔炼法，生产设备主要是炉顶加料的间断熔炼反射炉，也有小型鼓风炉，有的甚至是冲天炉、坩埚炉等。废铅酸蓄电池的破碎主要采用人工拆解的方法。废铅酸蓄电池铅料的沉淀熔炼法借鉴了早期铅精矿的沉淀熔炼法或铅冰铜的反射炉处理技术。每次加铅料约几吨到15吨左右，铅料以极板组形式入炉，铁屑用量为铅料的8%18%，白煤用量约5%，没有准确的计量和炉料的混合。约几小时到16小时的一次熔炼周期结束后，渣、铅一次放出。每吨再生铅约需铁屑150kg，相应地产渣包括冰铜300kg，耗燃煤约500kg。铅回收率约85%90%，渣含铅高于11%。年产1万吨再生铅
4、，约需铁屑1 500吨，产出炉渣3 000吨。有些工厂的反射炉熔炼有所改进，如扩大反射炉的炉床面积，加深熔池，改变铅和渣的放出方式，在炉侧的加料口用机械分两次进料，减少铁屑用量，增加布袋收尘和提高收尘效率，采用较好的耐火材料，使用煤气燃烧供热等。有的小型工厂在对废铅酸蓄电池人工分选后，仅将铅膏加入反射废铅酸蓄电池 铅料特点和冶炼技术选择Characters of the Waste Lead Acid Storage Battery and Its melting Technology Options文/周洪武科技园地 Science & Technology20炉熔炼，金属铅块、屑使用化铅锅
5、低温熔化；以及在反射炉内先熔化铅膏，产出部分铅，再加入少量的还原剂和铁屑熔炼等等。而鼓风炉直接熔炼铅料，虽可以减少铁屑用量，但要使用冶金焦炭，而且产出一定数量的铅冰铜；冲天炉冶炼更是频繁地开停炉，铅损失较多。所以国内再生铅行业的生产技术仍处于落后、分散和环境污染比较严重的状态。2. 氧化还原熔炼法传统的铅精矿的冶炼方法是烧结鼓风炉熔炼法，而硫化铅精矿直接熔炼法（氧化还原熔炼）得到了迅速的发展，已有多种冶炼工艺用于生产，富氧在铅冶炼中也得到较为广泛的应用。铅精矿直接熔炼过程一般分为氧化熔炼和还原熔炼。氧化熔炼时产出含硫低（S99%。废铅酸蓄电池的氧化还原熔炼法有：反射炉鼓风炉熔炼法和反射炉两段熔
6、炼法，或者短窑与鼓风炉、反射炉等配合使用。反射炉与鼓风炉熔炼法有报道称，美国17个厂家的主要熔炼设备中14个有反射炉，其中9个还建有鼓风炉。这17个厂家中，有3个只有鼓风炉。设备的年生产能力一般可达4万7.5万吨；有的1台21.8m2反射炉年产铅4万吨；或只用1台0.92m2鼓风炉，年产铅1万吨以上。大多数厂家以反射炉为主要的冶炼炉，反射炉采用燃油或燃气加热熔炼，基本上不用煤。但少数冶炼厂只使用一台鼓风炉。采用反射炉鼓风炉联合流程为废蓄电池的收集、破碎、重介质选别、反射炉熔炼，反射炉渣和精炼炉渣加入鼓风炉再熔炼。反射炉熔炼时炉料中不配入还原剂，铅料中的铅大约有45%左右进入粗（软）铅，渣的成分
7、以氧化铅为主，合金元素进入氧化铅渣；反射炉渣配入焦炭、石灰石、铁屑、石英砂等，在鼓风炉进行第二段还原熔炼，产出铅锑合金。两段熔炼适合冶炼原料的特点，熔炼产物可用于精炼以及配制合金，比较适合蓄电池工业的需要。反射炉熔炼法据介绍台湾泰铭公司实际处理废铅酸蓄电池约为每年3.8万吨，其预处理步骤中将废铅蓄电池投入粉碎设备中，利用各组成之比重不同进行各组成部分的分选。铅原料投入反射炉中进行初炼，软铅投入精炼炉中进行二次冶炼，成品铅纯度高达99.99%。氧化铅炉渣则循环投入反射炉冶炼贫化，废渣交由厂商固化后掩埋。废铅酸蓄电池铅料的氧化还原熔炼还可以采用顶吹式的熔池熔炼（或称沉没熔炼）方式进行，在同一个炉内
8、进行氧化和还原两段熔炼。3. 反应熔炼法奥地利铅矿山联合公司的加伊利茨冶炼厂采用旋转环形坩埚熔炼法（即BBU法）用于高品位铅精矿（含铅应70%，不含银和铋）和废铅酸蓄电池铅料的冶炼；德国鲁奇公司采用短窑自熔熔炼处理高铅精矿。铅精矿的处理铅精矿球团连续加入环形坩埚炉，铅精矿的焙烧以及焙烧产物与硫化铅之间的交互反应生成了金属铅，料层的温度为7001 000。在熔炼过程中，约有10%15%的铅成为干浮渣，返回熔炼车间处理。干浮渣实际上是一种很纯的硫化铅，在环形炉中作为反应剂是一种理想的原料。含锌炉渣用回转窑挥发处理。 废蓄电池的处理工厂对废蓄电池进行分选，废铅蓄电池的破碎和重介质分选完全实现了机械化
9、。各种形式的废铅酸蓄电池都能处理，金属铅、填充糊、塑料隔板和外壳材料都能分类回收。填充糊的成分为：Pb72%75%、Sb0.5%0.8%、S约6%，含有较高的硫酸铅，在旋转环形炉中采用与精矿完全相同的焙烧反应法熔炼；分选出的金属铅部分在短窑中熔炼。废蓄电池铅料与铅精矿相比，含硫低，并含有氧化铅，产出的粗铅含硫量低。每天可处理43吨电极物料。仅在开炉时使用焦炭，开炉以后由电池盖的胶木和硬橡胶作燃料。所产粗铅精炼成精铅或电缆铅皮。高铅物料自熔熔炼德国鲁奇化学冶金公司曾将铅精矿（Pb72%、S11%13%），与烟灰和硫酸铅矿泥配料，不需加入熔剂。经鼓风烧结，烧结块含铅最高可达80%，其中1/3呈金属
10、铅存在，铅精矿中的部分硫化铅焙烧成PbO和PbSO4。烧结块在1 000的温度下加入短窑内，多次加料，多次放铅后进入渣熔炼阶段。渣含铅品位1%2%。铅在粗铅、炉渣和烟尘中的分配率分别为：87%92%、2%、6%7%。铅料的氧化还原熔炼也属于自熔熔炼。21科技园地 Science & Technology4. 碱性熔炼法铅精矿的碱性熔炼是铅冶炼无污染冶炼方法的研究课题，碱性熔炼可以采用电炉或反射炉进行。据试验报道，铅直收率很高，渣和钠冰铜经水浸和碳酸化处理，碳酸钠再生可回收耗碱量的88%95%。或者，对浸出液蒸发浓缩结晶，可回收91%的钠（呈Na2S和NaOHNa2SO3状态），可作为选矿厂的浮
11、洗药剂使用。多年来，国内一些小型铅厂对高铅精矿采用碱性熔炼的方法，烟气中的SO2也很少。英国马诺尔炼铅厂对废铅酸蓄电池经破碎除去外壳及其他物料后，蓄电池极板再配入焦炭、铁屑和Na2CO3（三者为铅极板量的6%7%）进回转炉熔炼，辅料用量也比较少，炉渣含铅一般为2%。其他试验也表明，对废铅酸蓄电池铅料进行碱性熔炼，碳酸钠用量2%4%，温度1 1001 150，控制一定的还原剂用量，铅直收率可以达到94%以上，从水浸渣中还可以回收部分铅。生成的Na2S可经水浸浓缩产出硫化钠产品。5. 脱硫转化熔炼法对废铅酸蓄电池进行破碎分选、综合回收，铅膏脱硫转化再用短窑或反射炉熔炼的方法在欧洲和美国有较好应用，
12、我国已建有几条生产线。德国布劳巴赫冶炼厂的短窑熔炼废铅酸蓄电池进入预处理工序破碎分选，叶片式回转圆筒洗涤分离出来的泥浆送中和槽，用Na2CO3处理，使PbSO4转变为PbCO3，脱硫率大约90%。泥浆再送板框压滤机，滤渣（称之为“铅膏”）和碎铅片送短窑熔炼。熔炼时加入适量的Na2CO3、铁屑、木灰、石英。短窑密封性好，对环境无污染，全厂总体通风防尘良好。铅的总回收率98.5%99.0%，熔炼铅的直接回收率97%。滤液经蒸发结晶生产硫酸钠，可作为洗涤剂出售；残酸可与洗水一起送中和槽生产硫酸钠。美国道朗公司铅膏反射炉熔炼美国道朗公司的铅厂于1991年从原生铅转产处理废蓄电池产出再生铅，能回收处理废
13、铅酸蓄电池、其他含铅废料，被污染的土壤、电脑上的铅材料、废电缆等，主要产品是合金，工厂有员工250人。主要工艺过程由废电池破碎分选、脱硫、副产品回收、铅屑熔炼、铅膏熔炼、鼓风炉熔炼、精炼、合金生产等系统组成。有7个天然气富氧烧嘴的反射炉用于熔炼铅膏，电脑控制，连续进料。放铅槽用天然气加热。炉气自动监测。铅屑用短窑熔炼，渣水淬。氧化渣鼓风炉熔炼。破碎分选，脱硫及副产品回收：采用意大利安吉泰的CX系统。装载机将废电池送到预破碎机进行解体放酸，废酸收集（用于中和脱硫母液），预破碎的电池用振动加料的方式送入破碎机。国内的预脱硫转化熔炼湖北金洋冶金股份有限公司1994年从美国引进了M.A.31SS破碎/
14、分选系统和熔炼短窑，其他设备厂内配套，建成废铅酸蓄电池破碎分选铅膏浆料湿法转化脱硫碳酸铅短窑熔炼无污染再生铅生产线，生产技术由国内单位合作研究。设计年产再生铅1.51万吨，铅总回收率96.8%；年需NH4HCO3 3 600吨，或需（NH4）2CO3 2 200吨；年副产（NH4）2SO4 2 500吨，可作为肥料出售。铅膏送短窑熔炼，短窑产铅量占总金属量的65%，铅直收率81.5%。几年来，无污染再生铅技术处于试生产阶段。江苏春兴集团也是无污染再生铅项目完成单位之一。2002年8月为赶超国际再生铅先进水平，该集团准备将生产能力从4万吨扩建为年产铅和合金铅10万吨。新生产线从工艺上改变传统的燃
15、煤法，采用煤气转化、直接加热和低温熔炼的办法，使 废 铅 蓄 电 池 破碎分选脱硫转化到精铅和合金铅，整个过程均处于封闭型无污染状态，综合回收率大大提高。当时预期两年建成投产。上海飞轮有色金属冶炼厂也利用澳大利亚的政府间贷款，引进主要设备，总投资6 500万元，建立了无污染22科技园地 Science & Technology再生铅生产线。河南豫光金铅股份有限公司2004年计划采用与上述相同的国际先进工艺，采用先进和稳定的设备，建成年产10万吨再生铅的生产厂。目前可能是将处理废铅酸蓄电池与矿铅冶炼相结合，将铅膏部分转入矿铅冶炼流程。国内还有若干厂家称已掌握了无污染再生铅生产技术。6. 固相电解
16、还原法国内外对废酸蓄电池铅料的固相电解还原技术均有研究，我国从上世纪70年代末期就开始用固相电解还原法处理废铅酸蓄电池渣泥。生产过程可实现铅与酸的循环，无废渣、无污染，被认为是较成熟的废蓄电池（物料）循环（使用）技术。2005年河北省徐水县永安铅业公司在当时的中国科学院化工冶金研究所的大力支持下，采用了“固相电解处理废铅蓄电池”的技术，经多年实践，铅回收率达到95%，产品纯度达到99.99%，电耗600kwh/tPb。金属块和板栅合金熔化回收率达到80%（浮渣固相电解回收率达95%）。项目建成后，年处理废铅酸蓄电池1.2万吨。7. 其他回收新技术国外对废铅酸蓄电池的回收新技术还有对金属铅进行电解，对铅膏进行电积的全湿法流程；还有名为铅酸蓄电池综合回收法的CX-EW技术，用NaOH对铅膏脱硫，氧化铅造液电积；对硫酸钠溶液进行电解，产出的NaOH可循环使用，产出的H2SO4可用于蓄电池制造等。三、冶炼方法的选择处理废铅酸蓄电池铅料有多种方法，同一种方法可采用不同的生产工
