铅蓄电池行业废气重金属污染物(铅)治理技术优化*

邓林　吴俊锋　任晓鸣　凌虹　王向华

(江苏省环境科学研究院，江苏省环境工程重点实验室　南京 210036)



铅蓄电池行业废气重金属污染物(铅)治理技术优化*

邓林吴俊锋任晓鸣凌虹王向华

(江苏省环境科学研究院，江苏省环境工程重点实验室南京 210036)

摘要结合江苏省铅蓄电池行业环保现状，立足现有企业发展现状和废气治理技术，在综合考虑投资成本、技术稳定性、技术实施难易度等多方面因素的基础上，提出经济技术可行的废气重金属污染物(铅)治理技术优化方案，建立优化方案信息库，促进企业废气治理技术的提升，推动整个行业建立良好、可持续发展道路。

关键词铅铅蓄电池废气重金属污染物废气治理技术

0引言

目前我国已成为全世界最大的铅蓄电池生产国和最主要出口国之一，铅蓄电池产量超过世界总量的四分之一。但在铅蓄电池行业高速发展的背后，由于入行门槛低，造成同时存在小企业占绝大部分、行业监管乏力、自动化程度低、工艺和设备落后、环保设施投入不足、环境污染严重、职业卫生管理缺失、回收再利用率低、再生铅技术水平低等一系列的问题，随之引发的以血铅为代表的重金属污染问题已引起社会民众的高度关注，有些地区甚至还引发了民众群体事件，影响到了社会的稳定。

铅蓄电池行业主要的环境污染集中在铅冶炼、极板制造、极板化成等工段，近年来内化成工艺的广泛使用大大的减少了铅蓄电池生产中废水排放对环境的影响。相对废水环境污染问题而言，环境空气的流动性和复合型污染更为复杂，使得废气特别是含铅废气的环境污染问题成为关注的焦点。

本文结合江苏省铅蓄电池行业环保现状，立足现有企业发展现状和废气治理技术，在综合考虑投资成本、技术稳定性、技术实施难易度等多方面因素的基础上，提出经济技术可行的废气重金属污染物(铅)治理技术优化方案，建立优化方案信息库，促进企业废气治理技术的提升，推动整个行业建立良好、可持续发展道路。

1先进的生产工艺和设备优化方案

先进的生产工艺和设备是行业前进和发展的动力，是行业整体提升的必经过程。在环境治理方面属于源头控制技术，是污染物治理技术中首先推荐使用的方式之一。近年来随着铅蓄电池行业的迅速发展，先进的生产工艺和设备层出不穷。结合技术稳定性、适应性、投资成本等因素，本文重点论述连铸连轧板栅制造工艺、冷切机铅粒制造技术以及板栅分板、刷片、叠片一体化技术的使用。

1.1连铸连轧板栅制造工艺

板栅制造工段一直是铅蓄电池行业生产中的重要污染环节之一。目前国内广泛采用的板栅制造技术为重力浇铸技术，即：铅锭在熔铅炉中加热融化、注入模具冷却凝固成型得到单个的板栅，产出的板栅再经过打磨、浇注零件等工序形成最终的板栅，此过程会产生相当量铅烟和铅尘。

连铸连轧板栅制造属于连续板栅制造技术，该技术采用特定的连铸连轧技术和设备制造出连续铅带，再将连续铅带通过不同切/拉(模具)设备，然后将铅带扩张制备成有特定网孔结构的连续板栅。目前连铸连轧生产线主要为国外采购，国产化比例较低，投资费用千万元以上。

连铸连轧板栅制造技术和重力浇铸板栅制造技术工艺对比详见表1。

表1　连铸连轧板栅制造技术和重力浇铸板栅制造技术对比

由表1可知，连铸连轧板栅制造技术不仅能提升产品的性能，还能有效的减少板栅制造过程对环境的影响。首先，连铸连轧板栅制造技术生产出的板栅厚度薄，因此减少了铅的使用量；其次，减少了熔铅的停留时间即减少了铅烟的产生量、无需表面平整打磨过程减少了烟尘的产生环节；最后，生产效率的提高和低废品率，减少了含铅固废的产生。

工信部2011年发布的《电池行业清洁生产实施方案》(工信部[2011]614号)要求：“推动电池行业清洁生产技术进步，重点支持连铸连轧板栅制造工艺”。工信部和环保部2012年第18号公告《铅蓄电池行业准入条件》中又明确要求：“新建、改扩建项目如采用重力浇铸板栅工艺最迟于2013年12月31日前实现集中供铅(指一台熔铅炉至少为两台以上铸板机供铅)”。

1.2冷切机铅粒制造技术

除了板栅制造外，铅粉制造工段也是铅蓄电池行业的重污染环节之一。常用的铅粉制造技术描述如下：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。

冷切机铅粒制造技术直接采用冷切机设备将铅锭切成铅粒，因此减少了常用铅粉制造技术的前半段熔铅和制铅粒的过程，也就减少了铅烟和铅尘的产生量，属于污染物源头控制技术。冷切机设备铅粉制造工艺与常用铅粉制造工艺流程对比详见图1。

目前冷切机设备国产化程度较高，一般投资在几十万元左右，设备安装简便、使用简易、适应性强。

1.3分板、刷片、叠片一体化技术

分板、刷片、叠片三个工段生产过程由于极板运

输、物料起落操作产生一定量的铅尘，由于操作度较为频繁，此部分运输和操作过程对铅尘的收集效率不高，因此造成的环境污染也不可忽视。分板、刷片、叠片三个工段前后相连，将三个工段作为一个整体设计，实施密闭式作业可以大大增强铅尘收集率和处理率。此部分技术难点在于三个工段的良好衔接、人工部分和自动化部分的衔接、确保生产效率。该技术需要根据车间布置、生产工艺流程、设备和工艺自动化程度等各个企业的实际情况进行，国产化程度高，实施费用从几十万元至几百万元不等。

图1　常用铅粉制造工艺及冷切机设备铅粉制造工艺流程对比

2铅闭路循环和再利用优化方案

铅闭路循环理念属于先进的清洁生产管理理念，重点关注铅流出企业外的环节，其核心是生产过程的自动化以及铅在整个企业内部的循环再利用问题，减少流出环节和流出量。该理念的提出推进了整个行业设备自动化和密闭性的发展，推动企业采用先进生产工艺和采取高效的管理体制。

在铅闭路循环和再利用方面，国内外现状对比情况详见表2。

表2　国内外在铅闭路循环和再利用方面的现状情况对比

3高效末端治理技术优化方案

为了控制生产活动对环境的影响，高效的末端治理技术是必不可缺的，因此先进、高效的末端治理技术研究一直是污染物治理的主要发展方向之一。

3.1合理恰当的收集和处理技术的选择

铅蓄电池行业含铅废气主要以铅烟和铅尘的形式存在，由于铅烟和铅尘如密度、浓度等特性存在着明显的差异，有针对性的采取废气收集和处理技术，提高效率，在经济技术方面取得最优化。例如装配工段的前半段焊接产生的主要污染物为铅烟，而后半段总装产生的主要污染物则为铅尘，若将整个装配工段作为一个整体设计废气处理系统，处理效果不太理想。

总体来说，熔铅炉、焊接枪产生的主要污染物类型为铅烟；打磨、装配、运输等工段产生的主要污染物类型为铅尘。若混合处理，由于铅烟和铅尘密度差异大，气流不稳定，会对处理设施的处理效率造成较大影响，不能得到稳定高效的处理效果。对于烟气气流量差异较大的两股废气、弯管设置较多、工艺线较长、工位点数多的情况，应注意分级分段收集和处理，确保气流的流畅，以保证处理设施的良好处理工况。

3.2关注治理设施的稳定性及次生污染问题

目前常用的含铅废气污染物治理方案包括：湿法喷淋、水浴、布袋、静电、滤筒和高效细颗粒过滤网技术。其中湿法喷淋和水浴处理设施运行的稳定性较差，若用于处理微小细颗粒物不仅不能收到满意的处理效果，还可能将废气中的含铅颗粒转移到废水中，造成次生污染，加大处理的难度和成本。

应定期关注废气处理系统的处理效率，设置必要的监控设备，定期进行清理和保养。持续稳定的保证处理设施的处理效率是铅蓄电池行业废气处理关注的重点。

3.3高效多级处理技术的实施

铅蓄电池行业废气重金属污染物处理技术分为一级处理、二级处理、三级处理、多级处理。目前国内绝大部分企业采取的是二级处理方式，一般采用喷淋/水浴+布袋/滤筒的二级处理方式居多，采取二级处理方式后，在环保设施稳定运行的前提下，废气排放浓度基本能达到《电池工业污染物排放标准》(GB 30484—2013)0.5 mg/m3标准限值要求。外资企业基本采用三级及以上的高效废气处理技术，采用高效细颗粒过滤网作为最后一道防线，一般其废气排放浓度能稳定在0.01～0.02 mg/m3(不足国内企业常规排放浓度的十分之一)，处理后的尾气可直接作为新鲜空气向车间补给。

废气高效处理系统是由收集系统(包括管道和风机)和过滤系统组成，要想得到高效率的处理效果，整个系统是一个不可分割的整体。整套系统由专业的废气处理设计公司设计和实施，目前主要以外资企业居多，整套系统的价格根据废气处理量、厂区平面布置、管线分布等因素价格在百万元至上千万元不等，属于国际顶级的废气处理技术，也是行业未来废气处理的发展方向。

4结论与展望

我国铅蓄电池行业虽然经过近几年的整改和提升，行业整体水平有一定的提高，长期存在的问题得到了一定程度的缓解。但整个行业长期累积的一系列问题并没有得到全面的解决，行业未能建立良好、可持续发展道路。进一步推动整个行业环保行为的提升，推进可持续发展道路仍然任重而道远。

*基金项目：江苏省环保科研课题项目(2013011)。

作者简介邓林，女,四川眉山人,博士,高级工程师,主要研究方向为环境空气污染学。

(收稿日期：2014-12-31)

The Optimization of Heavy Metal Waste Gas Pollution Treatment Technology in Lead Battery Industry

DENG LinWU JunfengREN XiaomingLING HongWANG Xianghua

(JiangsuProvincialAcademyofEnvironmentalScience,JiangsuProvinceKeyLaboratoryofEnvironmentalEngineeringNanjing210036)

AbstractAccording to the current situation of lead battery industry and waste gas treatment technology in Jiangsu Province, this article puts forward the optimization scheme of treatment technology, based on considering investment cost, technology stability and difficulty and sets up database, to promote waste gas treatment technology and help the whole industry to go a good and sustainable development way.

Key Wordsleadlead batteryheavy metal waste gaswaste gas treatment technology