再生铅冶炼过程铅物质流核算及污染负荷控制策略研究

吴晓毛

（铜陵有色设计研究院有限责任公司合肥分公司，安徽 合肥 230000）

铅属于金属矿物的一种，也是地球上不可再生的矿物资源之一。铅在重工业中有着极其广阔的应用前景，铅能够有效屏蔽辐射，对于放射性较强的原子能也具有较强的屏蔽效果，因此广泛应用于屏障、保护材料、危险物质包装的制作，而随着重工的发展，铅在工业生产中的消耗量显著提高，国内铅市场的资源空缺也越来越大，再生铅冶炼成为弥补金属市场铅空缺的重要工艺。

根据相关调查统计，随着全球原生铅产量的逐渐降低，为了满足市场消费需求，再生铅的产量逐渐上升，很多重工发达的国家已将再生铅生产列为国家级项目，西方很多发达国家再生铅产量已超过原生铅产量，占到市场消费额的60%以上。但是再生铅冶炼工艺和原生铅冶炼工艺有着较大差异，再生铅是将成品铅护套、铅管、铅板等进行机械破碎后进行的二次冶炼和加工，其在工艺流程上更长，具有更高的污染负荷，因此要做好再生铅的物质流核算和污染负荷控制，以降低再生铅生产的生态环境成本，提高再生铅生产和利用的社会效益。

1 再生铅工艺介绍

我国再生铅产业发展较为迅速，通过引进、学习和创新现阶段我国再生铅工业生产常用工艺主要有三种，分别是火法冶金工艺、固相电解还原工艺和湿法冶炼工艺三种，不同工艺的物质流特征和污染负荷不同，因此在环保生产上的措施存在一定差异。

1.1 火法冶金工艺

火法冶金工艺是一种较为传统的金属矿物再加工技术，简单来说就是采用简单粗暴的方法将铅制品进行二度熔融和冶炼，根据是否有前置处理环节又可分为无预处理混炼、无预处理单独冶炼和预处理单独冶炼，这种再生铅制造工艺能够回收铅制品中80%～90%的铅成分，但也连得到的铅纯度上相对较低，冶炼的技术投入较低，环境成本较高，是污染负荷较高的一种再生铅冶炼工艺。这种工艺的技术投入较少、建设成本较低，适合我国国情，也是我国当前最主要的再生铅生产工艺。我国采用火法冶金工艺进行再生铅加工期间，实现了技术上的突破与创新，将传统再生铅生产工艺和现代冶金生产脱硫脱硝技术结合后，降低了再生铅生产的污染负荷。

1.2 固相电解还原工艺

固相电解还原工艺是一种较为新型的再生铅冶炼方法，通过电解的形式获取纯度较高的金属物质，是一种适用于绝大多数金属物质再加工的冶炼工艺。在再生铅生产中，固相电解还原工艺有效提高了铅的回收率和回收纯度，最高回收率可达99%，回收纯度可在99.5%以上，通过固相电解还原回收的铅可直接利用。但相对于传统火炼法而言，电解获得一顿铅大约要小号700KW的电，从成本上来说提高了大约2倍左右。

1.3 湿法冶炼工艺

湿法冶炼工艺虽然也可用于再生铅加工，但湿法冶炼的局限性较高，现阶段在我国主要用于铅泥或用于制造含铅化工产品，如三盐基硫酸铅、丹和硬脂酸铅等。由于其应用的局限性在我国再生铅生产领域应用并不广泛。

2 物质流的核算

本文中物质流的核算和环保生产的方法以我国广泛应用的火法冶炼为代表进行分析，以一般的再生铅生产工艺流程和仪器设备配置为依据进行讨论，以确保核算结果的普遍性。首先需要对火炼法下再生铅的主要生产流程进行分析，从我国重工生产实况来看，再生铅生产主要包含了五个环节，即破碎-脱硫-煅烧熔炼-火法精炼-合金精炼。物质流核算则需要追踪铅的走向进行计算。

根据质量守恒定律，物质流的核算总是与输入、贮存和输出的铅物质量维持平衡，通过分析输入、贮存和输出的物质流可以分析出投入和产出的比值，能够计算出生产效率，这对污染负荷的计算具有一定的参考价值。此外追踪物质流时可以明确各个环节中铅的分流和去向，从而记录物质流的使用总量和使用强度。

从我国再生铅火炼生产现状来看，我国再生铅生产中铅回收率普遍在80%～85%之间，总金属回收率则在95%-99.9%之间，其中物质流未追踪到的部分以浮渣、铅尘、炉渣、烟气等形式散逸，这些散逸的铅也是再生铅生产中主要的污染负荷形式。

根据污染负荷的一般算法和我国再生铅生产实际情况来看，再生铅生产过程中污染负荷主要以三种形式存在，铅渣、铅尘和无名损失，其中铅渣和铅尘是最主要的污染负荷形式，在再生铅生产的各个环节均有可能产生,我国再生铅生产中污染负荷在90%左右，远高于国际平均水平。根据生产经验来看，我国再生铅火炼生产中合金工序是浮渣产生量最大的生产环节，而熔炼则是铅尘产生量最大的生产环节，因此再生铅生产中污染负荷的控制不妨从这两个环节开始进行加强，具体来说就是降低合金工序中浮渣的产生量和熔炼过程中铅尘的散逸量。

表1 我国再生铅生产铅物质流分布特征

表2 不同工序流程中再生铅生产污染负荷

3 再生铅冶炼过程中污染负荷控制措施

3.1 工厂选址

污染负荷虽然是个绝对概念但污染影响却是个相对概念，考虑到再生铅生产属于高排放的重工产业，工厂选址应当远离城区同时配合城乡建设发展规划和功能区划分，居于城市居民区的下风向，避开地震断层、滑坡、泥石流、沼泽、流沙、隐落区等不良下垫面地区，确保污染对居民不会造成影响且工厂生产秩序能够保证。

3.2 硫酸雾的处理

脱硫技术能够有效降低熔炼环节铅尘污染，但在再生铅冶炼的破碎分选和冶炼环节加入脱硫工序后则会导致硫尘排放的增加，其与空气中水汽结合后会形成硫酸雾，因此虽然脱硫能够降低铅尘污染使整个生产工艺的污染负荷降低，但其会带来新的污染物类型，如果不处理脱硫产生的硫酸雾则可能导致部分地区大气酸性提升，遇到雨雪天气则会引发酸雨问题，从而造成大范围的生态环境污染。

3.3 熔炼车间的污染负荷控制

熔炼车间的工序包括配料、加料、出渣、出铅、排气等，在这些工序中可能产生颗粒物、重金属、二氧化硫、二噁英等污染物，将这些污染物收集并集中避免其进入开放环境和下一道生产工序是避免污染扩散的主要思路。

颗粒物、重金属、二氧化硫废气可通过布袋、电-袋复合技术收尘和钠碱法或石灰石膏法脱硫进行净化，二噁英主要采用烟气急冷+布袋除尘+活性炭吸附进行控制和净化，烟气急冷可以有效阻止二噁英的再次生成，活性炭吸附可以有效去除尾气中的二噁英；熔炼烟气制酸工序制酸尾气主要污染物为二氧化硫、硫酸雾、重金属；湿法冶炼工序的浸出槽、电解槽、循环槽、储液槽、高位槽等处将产生酸雾或碱雾，可以采用吸收洗涤措施进行处理；在火法精炼工序精炼炉将产生颗粒物和重金属，在铅电解工序过程中熔铅锅将产生颗粒物和重金属污染物，电解将产生酸雾，酸雾通过碱洗去除，颗粒物和重金属采用除尘进行净化。

3.4 组织结构优化

首先在人员选择上，由于对环保工作的重视性不够强，因此管理人员和专业人员的综合素养不够高，无法有效的发现工作当中存在的环保问题，更无法有效的对问题进行解决，问题发生之前的风险防范意识不够充足，无法严格按照相关的管理制度开展环境保护工作。整体环境保护系统不够完善，影响着企业的健康稳定发展。

其次由于企业对于管理工作的重视程度不够，导致相关人员没有足够的积极性和主动性开展污染防治的相关工作，环境污染破坏程度日益严重。而且由于管理重视程度不够，导致资金投入不够充足，整体工作较为制动和被动。

最后对于环境保护工作来讲，其工作质量有着非常高的要求，因此需要安排专业的人员对环境保护工作进行严格的监督和管理，但由于企业的重视程度不够，导致人员配备不够充足，各个岗位的人员变动情况较大，对岗位的工作产生了非常大的影响。

4 总结

在未来的生产和发展中，随着原生铅产量的降低再生铅生产规模将会不断提高，但从整体上看我国再生铅的污染负荷仍处于较高水平，每年投入的再生铅污染物处理中的资金成本基本与再生铅的市场效益相持平，这种情况不利于我国再生铅产业的科学发展，因此我们要致力于再生铅污染负荷控制的优化与提升。而从再生铅各生产工序中物质流和污染负荷来看，我们要从降低熔炼环节铅尘和合金工序中铅渣两个角度入手，通过收集、回收、中和等技术来降低铅尘和铅渣的排放量以实现环保生产。