铅蓄电池生产过程风险控制技术

2015-12-24张正洁

蓄电池 2015年2期

杨乔，张正洁

（1.中国环境科学学会，北京 100082；2.沈阳环境科学研究院，辽宁沈阳 110016）

0 前言

随着近年来国家对铅蓄电池及再生行业进行规范引导，实行环保核查及行业准入制度，对涉铅行业的治理取得了明显成果[2]。然而，该行业对环境污染的风险识别、风险控制关注度不够，还没有真正进行深入系统的研究。

铅酸蓄电池生产对环境的主要风险是铅污染物通过各种途径进入大气、地表（下）水、土壤，并累积到一定程度，从而直接影响人体健康。本课题任务之一就是对铅蓄电池生产行业进行污染风险识别，并对风险类别进行分类，在风险识别的基础上，进行风险控制关键技术研究。

1 铅蓄电池生产过程环境风险识别

1.1 生产工艺环节环境风险识别

风险识别是风险评价的基础，它是通过定性分析及经验判断，识别评价系统的危险源或事故源、危险类型和可能的危险程度及确定其主要危险源。铅蓄电池生产工艺过程繁多，只有严格按工艺过程进行风险识别，才能彻底避免风险识别遗漏。现按照工艺环节识别风险如下。

1.1.1 铅粉生产、铅粉分选、输送、储存

由于不恰当的正、负压风量配比，正压风量过大或者负压风量小，会导致铅粉机入口的铅粉因风量作用而泄露，从而产生空气中铅尘的暴露；由于铅粉输送设备风机停运、法兰、密封垫封闭不严等引起铅尘的泄露；在铅粉分选过程，由于分选设备出现故障、或负压过小等引起的铅尘飘移等。具体风险如下：

● 将铅锭加入熔铅炉时可能会因操作过程产生铅暴露。

● 铅粉尘可能从耳轴密封圈、轴承密封圈、输送系统和物料转运点等处产生泄露。

● 当从铸铅球熔铅锅除渣时或者进入铅粉机进行清扫等维护操作时可能导致铅尘暴露。

● 在设备调试或者铅粉转运操作过程中铅粉可能泄露。

● 铅粉的采样和测试时会导致铅尘暴露。

● 当操作工人打扫铅粉生产线时可能有铅尘暴露。

● 铅粉输送设备可能会产生泄露，尤其是在法兰、密封垫和转移点。

● 接受设备泄露及桶槽除尘器或袋式除尘器的损坏。

● 铅尘可能从开放的输送系统产生，如接收点、卸料端、输送机外部、法兰连接处、沿着输送带的泄露。

● 铅尘可能从螺旋式输送机的卸料端产生。

1.1.2 和膏

主要的暴露来自设备的泄漏，如铅粉的输送、过磅料斗或者和膏机门封。设备的通风能力可能不够，因为潮湿的物料可能会堵塞系统，这可能会导致铅尘进入空气中，或者允许上升的气流将悬浮铅尘带入操作工人的呼吸区。铅粉的采样和测试过程可能增加操作工人对铅的暴露。将含铅膨胀剂加入和膏机时可能产生铅暴露。人工打扫和膏机或者更换铅膏时可能导致铅的颗粒物进入空气。存积在储存器、锥形进料器或者其他设备上干燥的铅尘产生二次扬尘时会增加暴露水平。在通风罩外面折叠装过铅膨胀剂的包装袋时铅尘可能进入空气。干燥的铅粉从手套和工具上脱落时可能进入空气。当锥形进料器空置时，来自和膏机的热气流产生烟囱效应，从而可能使铅粉干燥，并随上升气流飘散于空气中。

1.1.3 板栅和铅零件的铸造

铅锅除渣时可能增加铅尘和铅烟暴露水平。当火焰接触到铅，如切断冻结锅时，会产生较大的铅烟污染。由燃气驱动的叉车或者运输工具排放尾气会导致沉积在地面和设备上的铅尘产生二次扬尘。将铅锭送入铅锅时会将铅锅上表面保护层破坏，从而产生大量铅烟尘。空气中的铅尘可能从其他区域迁移过来，这取决于工厂的布局。当用铜刷清理模具时铅尘可能进入空气。当在集气罩之外清理除渣勺或者存储铅渣时，积聚于勺内的铅粉可能进入空气中。

1.1.4 极板制造

极板制造是将铅膏涂在板栅上，而且铅膏与板栅牢固结合在一起，为电池装配做准备。此工序包括板栅涂膏、固化、分片、包装、运输。

1.1.4.1 涂板

在设备和其他区域，如和膏机、锥形进料器、铅膏输送设备、余铅膏回程皮带、涂膏机、地面以及临近区域等上面干燥的铅膏，由于设备振动或者被以下情形扰动时，可能进入空气中：在打扫和卸料过程中，使用刮擦工具将铅粉从进料斗内、外表面刮擦时；干燥炉上排气通风不够时；积聚在马达外壳和马达冷却风扇上的铅粉；对积聚在地板或其他表面的铅膏不正确地处理和处置；在呼吸区域操作设备的时候，扰动设备、操作装置和手套上干燥的铅尘；地面或其他表面干燥的铅粉被工人、运输车辆和气流扰动。

1.1.4.2 启动操作

当出现以下情况，铅粉尘可能进入空气：处理干燥的极板或者将极板运进/运出操作间时；来自设备、货架或者地面积聚的铅尘；当操作工人在分片的过程中打磨极板时；当操作工人从托盘中不规范地处理废极板或铅粉时；捣固极板过程中集气罩风力不够时；出现非正常状态或者打扫设备出现阻塞时；来自受污染的手套、衣服、鞋子和工具上的铅尘。

1.1.4.3 固化

处理和转移干燥极板时，铅粉可能进入空气中；在放置极板的货架处，铅尘可能从接近气流和热对流的地方进入空气中；当用来盖极板的粗麻布受铅氧化物污染时，如果处置不当，会有铅暴露。

1.1.4.4 极板分片

操作工人在分片机进料口和出料端不正确操作时铅粉可能进入空气中，另外，当处理未密封的分片机时由风箱效应带来铅暴露；积聚在设备、支架和地面上的铅粉可能产生铅暴露；当操作工人倚靠在受污染的设备上时，铅可能会污染衣服；当操作工人在没有通风系统的地方（如支架上）搬动极板时铅尘暴露会增加。

1.1.4.5 处理和运输

处理和转移物料时可能产生铅尘；运输工具和气流可能使积聚在设备表面和地面的铅尘产生二次扬尘。

1.1.5 电池装配

电池装配包括将极板、槽和其他部件装配成一个工作电池。电池充电也是装配过程的一个重要部分。电池装配包括叠片、焊极群、电池注液、封口、化成等几个步骤。

1.1.5.1 叠片

在未密封的封套中对极板进行不正确的处理时会产生铅尘暴露；当操作工人在没有通风系统的地方（如支架上）填充铅膏时会产生铅尘，铅暴露会增加；积聚在设备、支架和地板上的铅氧化物可能产生铅暴露；打扫叠片设备的堵塞物时会产生铅暴露；当操作工人对废极板处理不当时可能产生铅暴露（如将其扔入无通风设施的废物桶时）；倚靠在受污染的设备上时，铅可能会污染衣服；在无通风系统的地方倒空或打扫储物桶时会增加铅暴露；如果铰链式面板没有密封好，则铅尘可能从叠片机处逃逸。

1.1.5.2 焊极群

极板配组之后，则用焊具将铅零件与极群组烧焊在一起形成电池组。焊极群可以在烧焊台采用手工操作或者使用铸焊机进行。此过程的主要铅暴露源来自操作，工人可能会吸入以下操作过程中产生的铅烟：铸焊机、人工焊极群、清洗模具、调试和维修设备。采用铸焊机时，①人工将干燥的极板在工作场所搬运时会产生铅暴露；②积聚在支架、设备和地面的铅粉可能进入空气；③将极群放进盒子时铅颗粒物会进入空气；④当用钢丝刷清洁或打磨时铅尘会进入空气；⑤当除渣或给铅锅进料时会产生铅暴露。手工烧焊极群时，①用焊枪烧焊时会有铅烟暴露；②将极板在操作区与烧焊室转移时会有铅尘暴露；③在手工烧焊的过程中，在叠片区与烧焊区之间会产生铅的交叉污染；④将极板丢进盒子里时会产生铅尘污染；⑤气动系统的排气口可能导致沉积下来的铅尘产生二次扬尘。用压缩空气清扫模具时可能有铅尘进入空气。调试和维修设备时，或者更换生产装备时可能有铅暴露。

1.1.5.3 穿壁焊接与跨桥焊接

手工烧焊过程会产生铅烟，采用穿壁焊接方式产生的铅暴露较少；维修电池时有高水平铅暴露；由于从车间的其他区域排来过多的空气，则其他区域受污染的空气可能会污染本作业区；如果烧焊的火焰压力过高，则铅尘可能进入空气中。

1.1.5.4 化成

将极板放进化成槽时会有酸雾暴露；用刷子清洗极耳时铅尘可能进入空气；将极板从化成槽取出进行干燥时会产生高水平铅暴露。

2 环境风险识别分类

经过风险识别后进行风险分类，将环境污染风险源分为三类。

（1）Ⅰ类污染风险源部位：在制造过程中产生有害因素主要是铅的粉尘类污染物且污染治理难度最大及对操作者伤害最大的工作场所、材料、产品、设备和装置。

（2）Ⅱ类污染风险源部位：在制造过程中产生有害因素主要是铅液、铅膏及硫酸液体类污染物且污染治理办法比较成熟及对操作者伤害能够控制在一定有效范围内的工作场所及设施。

（3）Ⅲ类污染风险源部位：在制造过程中自身不产生有害因素，系外部污染源所造成污染且污染治理办法相对简单及对操作者伤害较轻的工作场所及设施。

对于污染风险源部位，按工艺技术类别、装备技术类别、污染源防控技术、污染物排放标准进行分类，具体见表1～表4。

3 铅蓄电池生产过程环境风险控制技术

过程风险控制是防范环境风险的重要组成部分，过程控制好，才能防患未然。铅蓄电池生产过程环境风险控制主要在于铅粉制造、和膏、管式极

板灌粉、固化、干燥、内化成、焊接、蓄电池清洗及环保设施运行等过程。具体分述如下：

表1 工艺技术类别污染风险源部位分类情况

表2 装备技术类别污染风险源部位分类情况

表3 污染源防控技术类别污染风险源部位分类情况

表4 污染物排放标准类别风险源分类情况

3.1 铅粉制造环境风险控制技术

铅粉制造厂房由主控系统与主机系统两个厂房组成，两者之间应有相对密封独立空间，工作通道应设有两道常闭门，主机系统应严格密封且具有负压环境和除尘系统及加湿系统，进料门应独立且常闭。主机系统厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准规定，同时厂房外部环境应符合 GB 16297 标准要求，主控系统厂房内环境应符合 GBZ 2.1 标准要求；铅粉制造厂房防护距离应符合环评书的要求。

铅粉机主机应全密封，主机与料仓铅粉输送的连接应密封，造粒机熔铅锅应连接铅烟处理系统（巴顿铅粉机除外）。铅粉机主控系统应与操作者处于同一空间，不能接触任何含铅的物质且有清洁换气系统。铅粉收集系统应密封并连接铅尘处理系统，铅粉贮存应密封，输送系统与和膏系统连接且密封。

3.2 板栅制造工序环境风险控制技术

铸板厂房应封闭有送新风系统、明亮、干净，地面应涂覆绿色环氧树脂地坪漆，厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准规定，内部环境应符合 GBZ 2.1 标准要求，外部环境应符合 GB 16297 标准要求，厂房防控距离应符合环评书要求。

铸板设备中熔铅锅应密封，加料口在不加料时关闭，熔铅锅及铸板机铅勺应与铅烟处理系统连接。对生产过程中产生的不合格板栅和边角料，及时定点收集存放，铅渣应有专用容器盛装，以便及时回用。铅零件铸造装置中的熔铅锅应密封并与铅烟处理系统连接，铅渣应有专用容器盛装。

3.3 和膏过程环境风险控制技术

和膏厂房应通风良好、明亮、干净，地面应防酸和防水，厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准规定，内部环境应符合GBZ 2.1 标准要求，外部环境应符合 GB 16297 标准要求，厂房防护距离应符合环评书要求。

和膏机应在密封条件下进行混料、加酸、加水并与铅尘处理系统连接，铅膏应通过管道输送至涂板机，和膏过程中如有铅泥外泄，应及时回收。

3.4 涂片、挤膏过程环境风险控制技术

涂膏、挤膏厂房应通风良好、明亮、干净，地面应防酸和防水，厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准的规定，内部环境应符合 GBZ 2.1 标准的要求，外部环境应符合GB 16297 标准要求，厂房防护距离应符合环评书要求。

涂板机、挤膏机工作区域地面应低于其它非生产区域，其工作区域内有独立废水收集系统，收集后废水应在沉淀池内静止不少于 8 h，之后方可经过密闭专用管路排入到污水站，统一处理。涂板机和传送装置在生产过程中清洗、维护时会产生铅膏，这些铅膏应妥善回收处置；如有铅膏外泄，与淋酸废水、冲洗水一并收集进入废水处理站；淋酸废水收集操作出现覆桶时，及时采取有效措施，防止废水流入工作车间。

3.5 管式极板灌粉过程环境风险控制技术

管式极板灌粉厂房应有相对密封独立空间，且具有负压环境和除尘系统及加湿系统，进料门应独立且常闭，厂房地面应涂覆绿色环氧树脂地坪漆且地面高度低于厂房外部的地面，厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准规定，同时外部环境应符合 GB 16297 标准要求，厂房防护距离应符合环评书要求。

每台（套）灌粉机（装置）应在密闭条件下工作，所用铅粉是由管道输送，设备内部有独立吸尘口与铅尘处理系统连接。

3.6 固化、干燥过程环境风险控制技术

固化室、干燥室应密封运行，地面应防酸和防水且内部低于外部，同时固化室、干燥室内的气体应通过专用管道收集并连接到酸雾处理系统。

3.7 内化成过程环境风险控制技术

内化成装置上部应与酸雾处理系统连接。首先时常检查连接处是否有泄漏，酸雾处理系统是否处于正常运行状态。

3.8 极板加工过程环境风险控制技术

极板加工厂房应有相对密封独立空间且具有负压环境和除尘系统及加湿系统，进料门应独立且常闭，厂房地面应涂覆绿色环氧树脂地坪漆且地面高度低于厂房外部的地面，厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准规定，同时外部环境应符合 GB 16297 标准要求，厂房防护距离应符合环评书要求。

每台极板分片机应有独立吸尘口，装备采用下出吸尘或侧吸尘方式，并与铅尘处理系统连接，产生的废极板及时回收。每台极板刷理机应有独立吸尘口，装备采用下出吸尘或侧吸尘方式并与铅尘处理系统连接，产生的废极板及时回收。

3.9 装配包板、焊接过程环境风险控制技术

装配厂房应有相对密封独立空间且具有负压环境和除尘系统及加湿系统，进料门应独立且常闭，厂房地面应涂覆绿色环氧树脂地坪漆且地面高度低于厂房外部的地面，厂房应设置职业病危害警示标识，其内容应符合 GBZ 158 标准规定，同时外部环境应符合 GB 16297 标准要求，厂房防护距离应符合环评书要求。

包板机及包板工作台应采用下部吸尘装置并与铅尘处理系统连接。焊接机及手工焊接工作台应采用下部吸尘上部吸烟装置并与铅尘、铅烟处理系统连接，废极耳和铅渣集中收集处置。

3.10 蓄电池清洗过程环境风险控制技术

蓄电池的清洗应在密封条件下进行，产生的废水应收集并连通废水处理站。

3.11 环保设施运行过程环境风险控制技术

生产废水与生活污水分别处理；含铅废水一般采用中和絮凝沉淀法，生活污水一般采用活性污泥法；废水处理使用的构筑物应进行防渗、防腐处理，厂区内淋浴水和洗衣废水应作为含铅废水处理，不得排入生活污水管网。

产生废水的厂房内部应设置收集污水的管线及沉淀池，其容量应满足一个工作日所产生废水的量，生产中产生的污水经集中收集后应在沉淀池静止不少于 8 h，之后方可经过密闭专用管路通入到污水处理站，统一处理，厂区污水收集和排放系统等各类污水管线设置清晰，生产过程中杜绝跑、冒、滴、漏现象。

各类防控部位厂房外部都应该设有初级雨水收集管线，管线通入初级雨水池，雨水池的容量能收集 5 a 内最大雨量 0.5 h 的量，雨水池应该与污水站连接。

有毒、有害废物贮存应符合 GB 18597 标准的规定。贮存场应建立日常检查维护制度；暂存场都必须完成地面硬化以及具有防渗效果的排水沟及收集池，防止有毒有害废物污染土壤，要加盖雨篷和围墙（高度不小于物料堆积高度的 1/4），防止雨水冲刷，确保污染物不扩散；在有毒、有害废物贮存库外按相关要求设置明显标识。