废旧Trojan蓄电池邱健电瓶回收处理工艺浅析

摘要：本文介绍了废旧铅酸蓄电池处理回收铅的各种工艺，比较得出经过自动破碎分离系统预处理后采用全湿法电解铅工艺优势较多。该工艺成熟，流程简单，且具有投资小、生产能耗低、金属回收率高、环境污染小的特点，对提升企业生产能力，提高企业市场竞争力的具有深远意义。

关键词：铅酸蓄电池；自动破碎分离系统；湿法电解

0前言

铅酸蓄电池是世界上各类电池产量最大，用途最广的一种电池，它所消耗的铅占全球总耗铅量的85%左右。而世界已探明铅矿贮量为8700万吨（金属量），主要分布在澳大利亚、中国、俄罗斯、秘鲁等国家，每年开采量为570万吨（金属量），按此计算全球开采铅资源年限为15年左右，因此，回收废旧铅酸蓄电池实现铅资源的再生和循环使用是一个必然之举。

同时废旧铅酸蓄电池是一种危害废物，如将其随意抛置，其所分解出的重金属和废酸液体对环境带来严重污染，极度危害人体健康和周边环境，同时随着汽车和电动车的拥有量的增加，废旧铅酸蓄电池将越来越多，据统计：全国年产废旧蓄电池约400万吨，且每年不断递增，因此集中回收废旧铅酸蓄电池，提炼成再生铅，循环利用，是解决其污染的根本之路。

1铅酸蓄电池拆解工艺比较

中国的废旧电池处理众多的个体、集体小企业，生产规模小，技术水平低，绝大部分厂家采用小型反射炉、水套炉冶炼，一些小企业，个体户甚至采用原始的土炉土窑冶炼。全国只有豫光公司等5 家规模再生铅企业采用先进处理生产工艺，全国再生铅工业整体技术水平偏低。发达国家主要采用CX、MA等机械

作者简介：党愔（1990.11-），女，工程师，中山大学毕业，学士，研究方向：冶金工程，E-mail：dangyin@youser.cc                     

 

破碎系统分选，对含硫铅膏进行脱硫等预处理技术，再分别采用火法、湿法、干湿联合法工艺回收铅及其它有价物质，其中大约有20套CX系统在运行，总处理废蓄电池能力达到几百万吨。

再生铅预处理，其目的是将蓄电池中的硬铅物料，铅膏物料和有机物完全分离出来。目前国内的基本情况是：大多数再生铅厂仍采用人工分解的方法。人工分解劳动强度大，生产效率低，作业环境差；仅有极少数厂家采用自动破碎分离，目前，蓄电池预处理全自动处理技术主要有意大利和美国两国的技术，我国豫光公司独家引进意大利CX集成破碎分离系统，湖北的金洋公司、上海的飞轮公司以及江苏的春兴公司等都是引进美国MA公司工艺技术。美国MA公司处理系统属上世纪八九十年代的产品，存在产物分离不彻底、各物料相互夹杂，不便于下道工序作业的缺点，其次该系统年处理能力只有3-5万吨，仅适合小规模投入使用，不宜大规模生产。意大利安吉泰克公司是专门从事再生铅生产工艺技术设备开发与生产的专业公司，该公司研发的产品90%以上用以出口，其中CX废旧电池集成系统工艺技术世界领先，该设备畅销全球，每年该设备可处理几百万吨的废旧蓄电池。据对该设备使用厂家：意大利ECO-BAT公司及法国Muldenhutten公司进行的考察，两家公司投入生产时间分别有20年、10年，实践证明CX集成系统设备性能稳定，工艺设计合理，自动化水平高，能耗低，环境效益好，技术不断改进，始终保持着世界领先水平。其处理能力为5～60t/h不等，适合于大型再生铅厂。

国内方面，湖南江冶机电科技股份有限公司开发了拥有自主知识产权的铅酸蓄电池破碎集成处理系统，该系统设备性能稳定，工艺设计合理，自动化水平高，能耗低，环境效益好，技术不断改进，始终保持着同行业领先水平。其处理能力为5～60t/h不等，可根据客户要求选择而定，特别适合于大型再生铅厂。

按照循环经济发展的要求，要实现高效回收利用，必须从规模化、规范化发展要求考虑，目前国内多采用该集成自动破碎分离系统。该工艺技术的特点：

（1）处理能力大，选择余地大：其处理能力为5～60t/h不等，根据客户要

                  

 

求选择而定，特别适合于大型再生铅厂；

（2）自动化水平高：该系统破碎、分选系统集中配置，占地面积小，操作自动化程度高，特别适合大规模处理；

（3）分离效果好，回收率高：人工破碎或小规模机械处理，由于铅膏的黏附性，与板栅、塑料的分离难度大，因而铅的回收率也不高，该系统能有效地将带壳的废蓄电池击碎至小于60mm的粒度后排出，因而分离彻底，铅的回收率也大大提高，可达到99.5%。

（4）投资省，国产化设备的价格约为引进的设备价格的70%。

（5）再生铅加工成本低，金属回收率高（达98～99%），高于我国中小型再生铅厂处理废旧蓄电池的实际铅回收率平均值90~93%。

（6）铅及塑料产品可实现深加工，提高了再生资源利用率和产品附加值。

2铅膏处理工艺比较

根据目前一些针对废旧铅蓄电池拆解后得到的低硫铅膏的研究成果表明，其回收处理的主要方法有直接熔炼

、短窑熔炼、富氧侧吹、湿法电解铅工艺。

2.1直接熔炼工艺

现代铅冶炼直接熔炼是利用工业氧气强化冶金过程，通过PbS+O2=Pb+SO2反应。直接熔炼有两类方法，一类是把精矿喷入灼热的炉膛空间，在悬浮状态下进行氧化熔炼，然后在沉淀池中进行还原和澄清分离，如基夫赛特法。一类是把精矿直接加入鼓风翻腾的熔体中进行熔炼，如水口山法、奥斯麦特法和艾萨法，这种熔炼方式又称熔池熔炼。水口山法是我国自行开发的氧气底吹直接炼铅方法。熔池熔炼都有一个显著特点，一次成铅率与铅物料品位有关，品位越高，一次粗铅产出率越高。此工艺方法利用液态有色金属或锍对元素的捕集，以液态有色金属或锍作为载体，富集回收有价元素。

2.2短窑熔炼工艺

该工艺首先要将硫酸铅通过转化，使之成为碳酸铅，再加加入铁屑、焦炭及熔剂后进入连续低温转炉进行还原熔炼，生成粗铅。粗铅再通过精炼，生产出产

               

 

品再生精铅。但是，该项技术铅泥预脱硫成本高，短窑产出炉渣含铅高，炉渣无害化处理也是较大的难题。

2.3富氧侧吹熔炼工艺

密闭富氧侧吹熔炼炉加密闭富氧侧吹还原炉为我国现代铅冶炼一成熟新冶炼工艺。将物料与熔剂和焦炭一同投入密闭富氧侧吹炉中强化冶炼。采用密闭富氧双侧吹炉进行熔炼、还原两阶段过程。富氧侧吹熔炼过程中完成硫的脱出和硫酸铅的分解。还原熔炼的目的是使物料中的金属氧化物在高温下与还原剂作用，同时利用铅是良好的金属扑集剂，与锡、金、银等金属形成固熔合金。干燥产生的烟气经表面冷却器冷却后进行收尘、脱硫处理，达标排放。

2.4湿法电解铅工艺

由于电池铅膏含铅高，其它杂质少，且以硫酸铅形态存在为主，无法实现自热熔炼，故使用富氧侧吹熔炼工艺与直接熔炼工艺均存在能耗较大的缺点，且火法炼铅排放二氧化硫，存在环境污染问题。

目前，国内的祥云高鑫循环科技有限责任公司在回收废旧铅酸蓄电池上研究开发出了一套具有完全自主知识产权的技术和工艺及装备，即采用湿法电解铅工艺，杜绝了二氧化硫的排放，解决了环境污染问题，完全符合国家节能减排，发展循环经济的总体规划。该工艺技术具有如下特点：

（1）工艺流程简洁，投资省。

（2）无废气废水废渣，环境保护好。

（3）金属回收率达到99%以上，为世界最好水平。

（4）综合能耗低（113千克标准煤/t产品铅），为国内先进水平。

（5）利用全新工艺技术，实现湿法脱硫并生产化肥，实现无污染的生产作业环境。

3全湿法电解铅工艺处理铅膏基本原理及过程

全湿法电解铅工艺处理铅膏主要包括以下几个工艺过程：

（1）转化工序

                     

 

废旧铅酸蓄电池经拆解工艺后所得铅膏滤饼通过皮带输送机送到过渡槽浆化，浆化之后通过泵泵至反应槽，再将双氧水通过输送泵从双氧水储罐加入反应槽中进行还原。反应完成后送入压滤机进行压滤，所得还原渣输送至还原料干燥场地。还原滤液利用流槽进入中和反应槽，用氨水中和后过滤，滤液进入电解液。

铅膏滤饼进行双氧水还原，其主要化学反应如下：

PbO2+H2O2═PbO+H2O+O2↑   

PbO+H2SO4═PbSO4+H2O

（2）电解工序

来自还原料干燥场地的还原渣送入电解车间的电解槽，将还原后的物料在直流电的作用下进行电解。各种铅的化合物在阴极得到电子，被还原成金属，阳极板放出氧气。

其反应式示意如下：

阴极：PbO+2e-+H2O═Pb+2OH-

      PbSO4+2e-═Pb+SO42-

      PbO2+4e-+2H2O═Pb+4OH-

阳极：2OH-+2e-═½O2↑+H2O

（3）中和工序

电解所产生的废液加入中和反应槽，反应完后通过中和液过滤机压滤，滤渣外运堆存。滤液中的一部分进入电化学除铅；其余返回电解系统。

经过中和之后的中和后液因其含有少量的Pb2-（5-40mg/L），需进行电化学除铅，产出电铅，电化学除铅后的液体进入除杂工序。

该电化学除铅工艺操作条件如下：

PH值（控制PH=6.5～7.5）；阳极采用纯铁板，阴极为不锈钢网，同极距为90mm，电压0.5v，电流密度为150A/m2；可将电解废液含铅由40mg/L降至1mg/L。

电化学除铅后的液体加入除杂工序中的反应槽，并加入Na2S进行反应，反

                     

 

应完成后压滤。

电化学除铅工艺涉及的主要化学反应：

阳极反应：Fe-2e-═Fe2+

阴极反应：Pb2++2e-═Pb

   Fe3++3OH-═Fe(OH)3

4结语

面临铅资源日益枯竭的危机，废旧铅酸蓄电池中铅资源的回收利用具有环保效益及经济效益。祥云高鑫循环科技有限责任公司自主研发的全湿法工艺处理废旧铅酸蓄电池回收铅技术具有工艺成熟，投资小、流程简单、生产能耗低、回收率高的特点，同时本身作为再生资源高效清洁回收项目，在有效的治理废旧铅酸电池对环境污染的同时，减少污染物的排放，防止产生二次污染。随着环境质量要求日渐提高

，该工艺在废旧铅酸蓄电池回收处理技术的应用，不论从经济、社会效益、资源的综合利用率及环境保护等多个角度，都具有重要的现实意义，在我国建设绿色可持续发展循环经济之路上起到了极为积极、重要的作用。