再生铅冶炼过程铅物质流核算及污染负荷分析.pdf

6 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第8 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 1 8 再生铅冶炼过程铅物质流核算及污染负荷分析 万文玉 湖南有色金属研究院，长沙4 1 0 1 0 0 摘要对再生铅的脱硫预处理结合短窑熔炼工艺进行全面的数据调研，并对各个工序的铅物质流进行了 核算，明确了铅在各种物料中的分配量，并整理成物质流平衡图，在此基础上进行了污染负荷的计算和 评价。结果表明，铅污染主要来自短窑熔炼工序炉渣和铅尘的排放。 关键词再生铅；铅物质流；污染负荷；短窑熔炼 中图分类号T F 8 1 2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 0 8 0 0 6 6 0 4 L e a dM a t e r i a lF l o wC h e c k i n ga n dP o l l u t i o nL o a dA n a l y s i so f S e c o n d a r yL e a dS m e l t i n gP r o c e s s W A N W e n y u H u n a nR e s e a r c hI n s t i t u t ef o rN o n f e r f O U SM e t a l s ，C h a n g s h a4 1 0 1 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o m p r e h e n s i v ed a t ao fs e c o n d a r yl e a dd e s u l f u r i z a t i o np r e - t r e a t m e n ta n ds m e l t i n gi ns h o r tk i l n s m e l t i n gw e r ei n v e s t i g a t e d ．L e a dm a t e r i a lf l o wo ne a c hp r o c e s sw a sc h e c k e d ．T h ed i s t r i b u t i o nv o l u m eo f l e a di nv a r i o u sm a t e r i a l sw a sd e t e r m i n e da n do r g a n i z e di n t om a t e r i a lf l o wd i a g r a m ．P o l l u t i o nl o a dw a s c a l c u l a t e da n de v a l u a t e db a s e do nt h i sd i a g r a m ．T h er e s u l t ss h o wt h a tl e a dp o l l u t i o nm a i n l yc o m ef r o m d i s c h a r g i n go fs l a ga n dl e a dd u s ti ns m e l t i n gp r o c e s so fs h o r tk i l ns m e l t i n g ． K e yw o r d s s e c o n d a r y1 e a d ；l e a dm a t e r i a lf l o w ；p o l l u t i o nt o a d ；s h o r tk i l ns m e l t i n g 近年来，全球原生铅的产量逐渐下降，但再生铅 的产量逐年上升，许多国家再生铅的产量已超过了 原生铅产量。目前发达国家再生铅占本国精炼铅产 量和消费量比例在6 0 ％以上。再生铅的原料包括 废铅酸蓄电池、电缆护套、铅管、铅板及铅制品在加 工过程中产生的废碎料等【1 ] ，其中主要原料是废蓄 电池r2 | 。 目前发达国家的铅酸蓄电池铅再生工艺主要是 采用机械破碎分选和对含硫铅膏进行脱硫等湿法预 处理技术，然后再用火法、湿法、干湿联合工艺回收 铅及其它有用物质口] 。本项目以某公司为案例，进 行了全面的数据调研，并对铅的物质流进行了核算， 收稿日期2 0 1 4 0 2 2 8 基金项目环保部公益性行业科研专项 2 0 1 2 0 9 0 1 4 作者简介万文玉 1 9 8 1 一 ，女，硕士，工程师． 对污染负荷进行了分析和评价。 1 数据调研 某公司采用铅锌冶炼行业清洁生产技术推行方 案中的富氧短窑还原熔炼技术，采用全自动预处理、 硫酸铅膏湿法碳酸化转化和富氧熔池还原熔炼等国 内外先进工艺，实现了废旧铅酸蓄电池拆解分离、转 化、熔炼的清洁生产过程，进而完成了对废旧铅酸蓄 电池中铅、塑料等成分的综合回收再利用。整个工 艺流程包括破碎分选处理、铅膏脱硫、富氧还原熔 炼、火法精炼与合金配制等5 个环节，工艺流程图如 图1 所示。 万方数据 2 0 1 4 年第8 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n ’6 7 放窄1 气体洗涤器I1． J I 一1上l J ‘上 ■循环水池 一级破碎F - , q 刮板机 预热器 ，1． ● ● 0 ◆ ‘ f ．一 浆化槽 结晶塔 石灰乳废酸液 二级破碎卜H I ‘ N a C O ．， - 0 1r ◆ 离心机 I 上J 刊中和1 r 。I 脱硫反应器 r ● 叫筛分清洗H 母液晶体 陌法丰几 r厂T 0◆ 筛下物 压滤机气流下煤 j r 滤液滤饼 筛l 物 ◆◆ ．二F ’ 脱硫膏泥滤液 - q 水力分级k 土． 硫酸钠 ，I 上 臣困 { 芏心 ，r 一，一‘⋯一一一I 金植、板栅。 1 E 匹圃氧气、天燃气 广■；‘孓 ◆ 上 f √ 一I 熔炼炉 ●铅浮渣● ’ 筛L 物筛下物 负I ‘ ， 膳I一一一 ．1 一一一一一f 一一一一一一，’- 一1 悭掣 0 抽 裂 ， _ 一水力分级 风I “。。。0 料铅合金铅 Ll袋式除半好％上0 聚丙烯 ‘上J r J | 烟气 一I l I 拦J 重质部分轻质部分 山 浆化炳半 上● 1 L I 螺掣料l 芸笨_ 一袋式收伞 广Jn u 碱精炼L ◆铸锭 L ．．．． 负胝抽胤 图1短窑熔炼工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s sf l o wd i a g r a mo fs h o r tk i l ns m e l t i n gp r o c e s s 根据企业的生产流程，对每个生产工序进行产 品、物料及三废排放的采样监测，监测因子为铅，连 续检测3 天，每天1 次。主要监测的生产环节、监测 地点和检测物如下 1 破碎分选环节的监测地点为分选机和压滤机， 检测物分别为铅膏、板栅、废塑料、聚丙烯和滤饼； 2 铅膏脱硫环节的监测地点为脱硫塔，检测物 分别为脱硫铅膏和硫酸钠； 3 富氧短窑熔炼环节的监测地点为短窑出料 口、收尘口和短窑出渣口，检测物分别为粗铅、烟尘、 炉渣和浮渣； 4 火法精炼环节的监测地点为精炼锅和精炼收 尘口，检测物分别为精铅、浮渣和烟尘； 5 合金精炼环节的监测地点为精炼锅和精炼收 尘口，检测物分别为合金铅、浮渣和烟尘。 2 物质流核算 根据质量守恒定律，物质流分析的结果总是能 通过其所有的输入、贮存及输出过程来达到最终的 物质平衡。通过物质流分析，对再生铅行业典型工 艺的生产过程中铅的输入输出情况进行平衡核算， 了解各股物流中铅的分流及去向，分析物质流的使 用总量和使用强度，构建再生铅冶炼过程重金属物 质流图，通过物质流平衡图的方式来直观表述生产 过程中铅的动态。 根据数据调研结果，对破碎分选工序、短窑熔炼 万方数据 6 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第8 期 工序、精炼工序和合金工序进行了铅物质流平衡图的构建，结果如图2 所示。 外售外售合会配制短窑熔炼 精炼渣库 无名损失 ．2 I ％ 外排烟气 ㈨X X 1 2 ％ l a 破碎分选r 序 h 富氧铤窑熔炼1 序{ c 精炼r 序I d 合会r 序 图2 不同工序铅物质流平衡图 F i g ．2E q u i l i b r i u md i a g r a mo fl e a dm a t e r i a l sf l o wo fd i f f e r e n tp r o c e s s 根据图1 ，经过计算可以得出，整个工艺的铅直 收率为8 2 ％，总回收率为9 9 ．1 3 ％，生产过程中产生 大量的铅尘及浮渣均返回熔炼工序重新熔炼。重金 废蓄电 f l f H l ％ 无名损失 ⋯l S ％ 外排烟气 [ J Ⅸ砌1 4 ％ 属铅污染主要以炉渣和烟气的形式进入环境。全流 程物质流平衡图如图3 所示。 浮渣烟尘 { 2 l ％“1 1 { ％ 损失外排 ．0 4 2 ％ 0 ．0 I g 0 5 ％ 图3 全流程铅物质流平衡图 F i g ．3E q u i l i b r i u md i a g r a mo fl e a dm a t e r i a l sf l o wo fw h o l ep r o c e s s 精铅 6 9 9 I ％ 失 一 善飞％器蕊 无j 一 ～外川 万方数据 2 0 1 4 年第8 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 9 3 污染负荷评价 根据环境统计相关数据处理原则及项目实际情 况，对调查、实测企业各工序的产排污负荷的计算方 法如下。 产污负荷 L 口一P ／∑P 。 排污负荷 R “一E 口／∑E 式中L i 为污染物歹在工序i 的产污负荷；P 4 为工序i 的污染物J 的产生量；R d 为污染物歹在工序 i 的排污负荷；E 为工序i 的污染物J 的排放量。 各工序产排污负荷计算结果见表1 。 表1 各工序产污排污负荷 T a b l e1P o l l u t a n t sp r o d u c t i o na n dd i s c h a r g i n g o fd i f f e r e n tp r o c e s s e s ／％ 根据表1 可以看出，铅渣的排放量主要受短窑 熔炼工序的影响，其排污负荷为9 3 ．1 3 ％。铅尘的 排放量主要受短窑熔炼工序的影响，其排污负荷为 8 0 ．0 2 ％。总铅污染物排放量主要受短窑熔炼工序 的影响，其排污负荷为9 3 ．0 4 ％。各股物流在各工 序中的产生量见表2 。 表2 各股物流在各工序中的产生量 T a b l e2M a t e r i a l sp r o d u c e do nd i f f e r e n t p r o c e s s e s／t 从表2 可知，预处理工序铅重金属废物的产生 主要受外排铅渣 即滤饼 的影响，影响程度为 9 9 ．9 9 ％，熔炼工序铅重金属废物的产生主要受炉渣 及铅尘的影响，影响程度分别为8 3 ．3 1 ％和 1 6 ．3 9 ％，精炼工序铅重金属废物的产生主要受浮渣 的影响，影响程度为9 4 ．7 ％，合金工序的重金属排 放主要受浮渣的影响，影响程度为9 9 ．3 6 ％。 综合表1 ～2 结果，脱硫预处理一短窑熔炼工艺 的铅污染主要由短窑熔炼工序造成的，该工序的污 染主要来源于炉渣和铅尘的排放。因此，熔炼工序 中应加强烟尘的处理，改进、更新除尘工艺及设备， 提高烟尘的捕收率，改进熔炼工艺，提高铅的直收 率，或使用减渣剂，降低炉渣的产生量。 合金工序中的浮渣的产生量较大，占进料总量 的1 2 ．8 ％左右，占合金工序铅重金属废物产生量的 9 9 ．3 6 ％，虽然浮渣返回转窑循环利用，但是如此大 的产生量大大增加了回转窑的处理量，增加了处理 成本，也无形中加大了回转窑的废物排放。因此，应 控制合金精炼工序的浮渣处理量、提高铅的直收率， 或使用减渣剂、降低浮渣的产生量。 4 结论与建议 脱硫预处理一短窑熔炼工艺的铅污染主要来源 于短窑熔炼工序炉渣和铅尘的排放，以及合金工序 中的浮渣。因此，应加强熔炼工序中烟尘的处理，改 进、更新除尘工艺及设备，提高烟尘的捕收率，改进 熔炼工艺，降低合金精炼工序的浮渣量，提高铅的直 收率，或使用减渣剂，降低炉渣和浮渣的产生量。 参考文献 E 1 ] 何蔼平，郭森魁，郭迅．再生铅生产[ J ] ．上海有色金属， 2 0 0 3 ，2 4 1 3 9 - 4 2 ． E 2 3 胡宇杰，唐朝波，唐谟堂，等．一种再生铅低温清洁冶金 的绿色工艺[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 8 1 - 4 ． [ 3 3 马红周，王成军，刘勇，等．I S P 冶炼过程含铅烟尘排放 环节及其治理[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 3 5 8 6 1 ． 万方数据