铅蓄电池行业清洁生产审核技术的探讨

程 城

（江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036）

铅蓄电池行业清洁生产审核技术的探讨

程 城

（江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036）

铅蓄电池行业所属的行业为机械及器材制造。不过铅蓄电池的生产过程会对环境造成一定的影响，主要生产过程中会产生一定的铅尘废气和铅烟废气，对大气环境和人体都有一定的危害，所以在铅蓄电池企业实施清洁生产不仅可以降低能耗、物耗，更重要的是有助于改善大气环境和最大限度地降低对员工健康的威胁，企业通过产品结构升级，加快转变方式，淘汰落后工艺，采用先进技术，提高电池行业发展质量和效益，成为铅蓄电池行业寻求发展之路的重要方式。

清洁生产；铅蓄电池行业；铅尘废气

近年来，我国多地频发严重雾霾天气，亟待解决，这背后折射出的是以石化能源为主宰的发展方式已经超出了环境的承载负荷，发展风电行业、光伏行业迫在眉睫。预计到2020年，风电装机将达到2亿千瓦，光伏装机达到1亿千瓦左右。“各种相关政策已经对市场释放出积极信号”，中国电池工业协会理事长韩作梁表示，“储能电池行业未来市场潜力不可限量。”因此铅蓄电池的生产在寻求新能源开发中具有举足轻重的作用。目前国内铅蓄电池企业较多，大部分生产水平较高，本文详细探讨一下如何做好铅蓄电池行业清洁生产审核工作。

1 铅蓄电池行业清洁生产审核行业依据

（1）《铅蓄电池行业规范条件》中华人民共和国工业和信息化部，2015年12月15日；（2）电池行业清洁生产评价指标体系，国家发展改革委、国家环境保护部、国家工业和信息化部，2015年第36号公告；（3）《电池工业污染物排放标准》（GB 30484-2013）；（4）《铅蓄电池厂卫生防护距离标准》（GB 11659-89）；（5）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）；（6）《职业性接触毒物危害程度分级》（GBZ230-2010）；（7）《生产过程安全卫生要求总则》（GB12801-91）；（8）《铅作业安全卫生规程》（GB 13746-2008）。

2 铅蓄电池行业通用工艺流程介绍

（1）铅粉制造过程。将仓库铅锭通过轨道式自动运输线送至铅粉生产工序—熔化—铸铅球—磨粉—铅粉。

具体工艺过程为：首先将铅锭在熔铅炉中熔化，控制铅液的温度在400℃～450℃之间，已熔的铅液经出料口自动流入铸铅球机，从铸铅球机中得到铅球，制得的铅球再经过铅粉机的研磨和氧化而形成铅粉。

熔铅炉熔化过程产生铅烟以及铅渣，球磨机球磨过程产生铅尘。

（2）板栅铸造。将仓库铅锭经过轨道式自动运输线送至板栅生产工序，将正负极板栅所用的铅合金，分别投入自动铸板机合金锅中融化、保温、通过封闭自动定量输送、注模、成型、脱模、自动裁切等连续重复动作，完成蓄电池用板栅有规律的生产。熔铅炉熔化过程产生铅烟以及铅渣，板栅铸造过程产生铅烟。

（3）铅膏、涂片制造。将正负极板栅利用叉车、铅粉通过密闭的螺旋搅龙送至全自动和膏机组，将铅膏制造所需要的铅粉、稀硫酸、纯水、各种添加剂等经过自动称量，封闭输送加入和膏机内，按照工艺要求设定自动程序，依照自动程序所规定的先后顺序完成充分混合的和膏过程，生产出半成品铅膏，将铅膏均匀送入涂板机，涂到板栅表面，压制成极板。在涂片的同时进行淋酸，以防止黏连，涂片以后的生极板进干燥窑进行表面干燥。采用真空和膏机，不产生铅尘，涂片过程产生铅泥，设备冲洗产生含铅废水。因生极板上淋的稀硫酸已与极板上的氧化铅进行反应，极板表面没有硫酸，因此，干燥过程仅有水蒸汽，没有硫酸雾。

（4）固化、干燥制造。将填涂好的极板用叉车送入由全自动程序控制温度、湿度和时间的专用房间（固化、干燥室）中，按照工艺要求在一定的湿度、温度条件下，通过控制各阶段的时间对极板完成物理和化学变化的过程，使经过固化干燥后的极板满足生产和技术的要求，此过程对极板的强度、活性物质的寿命、电池的放电初始容量会产生较大的影响。固化过程蒸汽冷凝产生含铅废水。

（5）极板化成干燥。将固化干燥结束后的连片生极板，通过化成生产线，在稀硫酸里面进行化成充电。然后化成结束后的极板进入无氧干燥机进行干燥。化成过程中稀硫酸会产生硫酸雾。干燥过程中间会产生蒸汽冷凝的含铅废水。无氧干燥机的好处是从化成槽取出的极板直接干燥，从而减少了大量的冲洗废水。

（6）刷耳分片抛光。将固化干燥结束后的连片生极板，通过轨道式自动运输线送至分板滚切刷板工序，经全自动滚切机切成小片，然后再将小片极板的四周残留的毛刺和干铅膏用钢丝轮打磨干净的过程。部分极板经过分片机分成小片，然后再将小片极板的四周残留的毛刺和干铅膏用钢丝轮打磨干净。滚切刷板以及分片抛光的过程产生铅尘。

（7）熟极板包极群。极板通过轨道式自动运输线送至包片工序，使用规定尺寸的超细玻璃纤维隔板纸在人工或者半自动包片机上将正负极板机械隔开包裹，装入极群盒。包片过程产生铅尘。

（8）电池装配入槽。用全自动焊接设备将装入夹具的极群，利用焊接工具，完成锁紧、定位，将极耳牢固熔焊在一起并自动进行装槽。铸焊过程产生铅烟。

（9）电池封装。通过密封胶将上盖与底槽黏接在一起，放入干燥线进行干燥。再将干燥好的电池，用O形密封圈套入极柱上，并压装到位，用电烙铁把极柱与接线片焊接在一起，然后用色胶将正负极区分干燥。

（10）制水。将自来水通过一级过滤、二级过滤、电渗析处理、阴阳离子交换树脂处理，最终将水中对蓄电池有害的金属离子元素去除的过程，使被处理后的纯水达到满足蓄电池技术和生产的要求。制水过程产生离子交换浓水。

（11）配酸。将分析纯的浓硫酸和纯水，根据工艺规定的密度要求，按照（酸和水）规定的比例，通过封闭管道定量注入自动配酸机中混合、冷却、微调密度，使生产的半成品为符合生产技术要求的稀硫酸。配酸系统为密封管道操作，不产生无组织排放。

（12）加酸。将组装完成的电池通过轨道式自动运输线送至加酸工序，接通电源和气源，将配制好的稀硫酸抽入加酸机储酸箱中，开启加酸机电源（真空泵处于关断状态），真空加酸机的酸泵开始工作，从储酸箱上酸，调整加酸机前面的电脑面板上的工艺编号到所需号码，将电池对应定位于加酸机注液头下方，将稀硫酸注入电池内。加酸过程是在封闭环境中自动化加酸，不产生酸雾。

（13）充电。将加酸完成的电池通过履带式自动运输线送至充电工序。加酸后的蓄电池，使用专用充放电机进行充电，经过3阶段充电2阶段放电，充电后抽酸等工序，使极板和硫酸充分反应，积蓄符合工艺要求的化学能量。然后将蓄电池容量检验数据做好记录，容量符合出厂标准。化成过程有少量氢气从电池中排出，带出极少量硫酸雾，化成过程产生放热反应，电池需放入水槽用循环冷却水冷却，产生少量排水，抽出的废酸进入污水处理站处理。

（14）配组包装。蓄电池经过充放电后，按照静置时间要求静置，根据充放电容检记录将蓄电池容量基本一致，开路电压基本一致的蓄电池配成电动车需要的电池组。蓄电池配组完成后采用自动电池清洗机对电池进行表面清洁，然后进行日期喷码，按照同组蓄电池装入同一包装箱，包装箱内附有合格证、说明书等相关文件，经检验用胶带封箱。

3 铅蓄电池行业清洁生产推广技术

（1）降低铅回收环节环境污染；（2）铅尘、铅烟处理效率的提高；（3）研发生产过程中的铅渣酸气的控制技术；（4）大力开展中水回用，使生产废水达到零排放；（5）极板制造过程中会产生不良极板处理后回用到生产。

4 铅蓄电池行业审核过程中关注点

（1）铅蓄电池行业属于涉及重金属的行业，需重点关注企业废气中的铅尘、铅烟等是否超标排放和是否超环评总量和排污许可证总量。（2）铅蓄电池行业废气排放源较多，主要污染物为铅尘、铅烟，审核过程中重点关注废气污染物排放量大、无组织排放较多的生产环节和有组织排放废气的处理情况。（3）对照电池行业清洁生产评价指标体系，分析企业的生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、产品指标、污染物产生指标、废水回用率、废物回收利用指标、环境管理要求等。（4）根据《铅蓄电池厂卫生防护距离标准》，描述防护距离内有无居民等防护对象，评述企业有无环境违法违规事项发生。

5 电池行业清洁生产评价指标体系

中华人民共和国环境保护行业标准《清洁生产标准-铅蓄电池工业》（HJ447-2008）已于2015年12月废除，这里对照电池行业清洁生产评价指标体系，国家发展改革委、国家环境保护部、国家工业和信息化部，2015年第36号公告。

铅蓄电池行业清洁生产评价指标体系的各评价指标、评价基准值和权重值见电池行业清洁生产评价指标体系中的表1、表5。

表1内容包括生产工艺及设备要求、资源和能源消耗指标、资源综合利用指标、产品特征指标、污染物控制指标；表5内容包括清洁生产管理指标。

根据《铅蓄电池行业规范条件》（中华人民共和国工业和信息化部，2015年12月15日），Y值必需≥85分，限定性指标全部满足Ⅱ级基准值要求及以上，才能够达到国内先进水平。

6 电池行业清洁生产典型方案

6.1 自主研发铸板铅渣全密闭过滤回收装置

6.1.1 方案内容

某公司的废气主要是生产过程中产生铅尘，铸板铸焊车间是铅尘排放的主要车间，根据前面预评估的介绍，铅尘主要的处理方式是通过回转反吹布袋除尘器进行处理，除尘效果达到99.2%。对于蓄电池生产的企业，减少铅尘的排放是主要的，因为铅是有毒的重金属，经验表明，多提高0.1%的处理效率，就能够减少对人体和周围环境的影响。

公司领导经过商量决定，准备自主研发铸板铅渣全密闭过滤回收装置来提高除尘效率，球磨熔铅改造为铅尘冷却，过滤不良极板膏栅分离回用设备，安装挂条冷压回用设备，挂条冷压回用设备的型号Y83-3150、产地江阴、功率30KW，还有两台广东生产的震动筛，功率为3KW，实现了铸板铅渣在打捞、收集、过滤过程的全密闭作业。

6.1.2 主要设备及投资

投入52万元，安装一台挂条冷压回用设备，安装两台震动筛。

6.1.3 效果

除尘效率由99.2%提高到99.5%，铅尘的减少量为0.014t/ a，较明显地减少了对人体的危害和对环境的污染。

能够使铅渣过滤后30%进行回用，根据板栅铸造工段会产生245t/a的铅渣计算，能够回用73.5t/a铅渣。

6.2 球磨熔铅改造为铅锭冷切造粒

6.2.1 方案内容

某公司熔铅过程一直采用的是球磨熔铅，长期运行下来会带来一些不足：铅烟排放较大、用电量较大、电解铅的利用率还有提高的空间。

为了不断地向高水平蓄电池生产企业看齐，使本公司能够进一步达到国际先进水平，公司领导经过市场调研和内部讨论，决定将球磨熔铅改造为铅锭冷切造粒，具体投入的设备为安徽华鼎公司生产的铅锭冷切机，型号为HDG-2。

6.2.2 主要设备投入

投入55万元，安装一台铅锭冷切机设备。

6.2.3 效果

铅烟的排放量为0.018t/a，减少量在50%左右，这样可以减少铅烟的排放量为0.009t/a，电解铅的利用率将提高0.8%，这样可以减少铅渣的产生约18t/a。

使电解铅的利用率将提高0.8%，根据2014年电解铅的使用量9200t/a，可以节约电解铅的使用7.36t/a，根据电解铅的价格3.6万元/t计算，能够产生效益26.49万元/a，还可以节约用电约95万度/t，根据电的价格0.7元/度，可以节约66.5万元/a，一共能产生经济效益92.99万元/a。

6.3 生产过程中不良极板在密闭状态下进行膏栅分离回用

6.3.1 方案内容

本公司极板制造过程中会产生不良极板，产生不良极板的量为63.5t/a，这部分都作为固体废弃物外卖给有关单位的，外卖的价格比较低，更重要的是这些不良极板都没有回用到生产，这些都是非常好的生产原料。

公司领导发现了这个问题，决定将不良极板处理后回用到生产。具体购买了两台膏栅分离回用设备，型号为XYGSFL-4，产地为浙江长兴，这样能够在密闭状态下进行膏栅分离后能够达到98%回用，提高利用率达到18%，大大提高原材料的利用率。

6.3.2 主要设备及投资

投入35万元，安装两台膏栅分离回用设备。

6.3.3 效果

在密闭状态下进行膏栅分离后能够达到98%回用，能够减少不良极板的产生98%，根据产生量63.5t/a，这样可以减少不良极板的产生62.2t/a。

减少不良极板的产生62.2t/a，根据改造前外卖的价格0.7万元/t，而方案实施后不良极板回用能够节约大约1.9万元/t，根据差价1.2万元/t，能够产生效益74.64万元/a。

6.4 涂板危险固废的综合利用

6.4.1 方案内容

涂板过程具体工艺介绍为：在涂片的同时进行淋酸，以防止黏连，涂片以后的生极板进干燥窑进行表面干燥。本公司采用真空和膏机，不产生铅尘，涂片过程产生铅泥，设备冲洗产生含铅废水。因生极板上淋的稀硫酸已与极板上的氧化铅进行反应，极板表面没有硫酸。这个过程最大的产污是产生危险固废铅泥，产生量较大，虽然铅泥是固体废物，不过含铅量不低，是可以经过处理得到有用的物质。经过商量决定，准备对涂板淋酸产生的危险固废，在含有大量的硫酸的提下，经过沉淀，打入酸碱中和罐内进行中和反应，反应方程式为：PbSO4+2NaOH=Pb（OH）2+Na2SO4，经过两台高速剪切机进行剪切，剪切后打入沉淀罐，经过自然沉淀后，将表面溶液排出，然后经过多次水洗，洗掉水中一部分硫酸钠，当水中的硫酸铅和硫酸钠含量小于≤1.5%时，将铅泥用两台水泵提升至一台压滤机内进行压滤处理除水，得到块状的铅泥。然后按照一定的比例添加到和膏机中再次利用。

6.4.2 主要设备及投资

投入50.9万元，安装两台高速剪切机、两台水泵、一台压滤机等设备。

6.4.3 效果

能够较明显地减少危险固废铅泥的产生，根据前面描述，铅泥的产生量减少为840t，达到了铅危险废物的再生利用和减少了铅危险固废的运输，降低了铅危险固废对环境的影响风险。

本方案能够减少铅泥的产生量840t/a，根据铅泥回收的价格是纯铅的50%（纯铅的价格为1.4万元/t），铅泥的回收效益为0.7×840=588万元/a，另外还可以减少铅泥的处置费用，根据处置价格0.12万元/a，能够节约100.8万元/a，一共能产生经济效益688.8万元/a。

Discussion on Clean Production Audit Tecһnology of Lead Battery Industry

Cһeng Cһeng
（Environmental Science Researcһ Institute of Jiangsu Province，Nanjing 210036，Cһina）

Lead acid storage battery industry belongs to tһe macһinery and equipment manufacturing industry. However，tһe production process of lead acid battery will cause a certain impact on tһe environment as exһaust fumes including lead dust and lead smoke are һarmful to environment and һuman. So tһe implementation of cleaner production in lead acid battery enterprise can not only reduce energy consumption and material consumption，but more importantly һelp to improve tһe atmospһeric environment and furtһest decrease tһe tһreat to tһe һealtһ of employees. Enterprises could conduct several measures，sucһ as tһe upgrading of tһe product structure，tһe speeding up of tһe transformation way，tһe elimination of backward tecһnology and tһe using of advanced tecһnology，to improve tһe development quality and efficiency of battery industry. Tһat could become an important way of seeking sustainable development in lead acid storage battery industry.

cleaner production； lead acid battery industry； exһaust fume of lead dust

程城（1980— ），男，江苏盐城，本科，工程师；研究方向：清洁生产审核和环境影响评价。