7从废铅蓄电池生产再生铅

电解液流出，流入盛酸容器。穿孔机由液压传动。破碎机采用“钩”型重锤式结
构，能有效地将一个个带壳的废蓄电池击碎并粉碎至小于 20mm 的粒度后排出。
采用湿式破碎，没有粉尘飞扬。一台水平螺旋输送机连续将破碎料送往水力分级
箱，按碎料各组分密度的差别以及通过调整供水压力的大小，将碎料按密度分级。
密度大的“金属”部分沉入分级箱底部，由一台螺旋机取走。密度小的“氧化物”
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部连接烟气冷却和收尘系统，以便余热利用并收集铅尘。
反射炉熔炼加铁屑和煤粉作还原剂，其炉料配比一般是废蓄电池(去壳)：煤 粉：铁屑=100：2~3：10~12。熔炼温度不低于 1200℃。熔炼过程中需不断搅拌 熔池以保证反应完全。
熔炼产物有粗铅、难熔浮渣、炉渣和烟尘，产率分别为 43.3%、19.5%、16.0% 和 21.1%。粗铅转入精炼工序生产精铅或配制铅合金，贫铅炉渣(Pb≤2%)填埋或 作建筑材料，富铅炉渣以及浮渣和铅尘返回反射炉配料或单独处理。表 7—3 列 出了我国几个再生铅厂反射炉熔炼废蓄电池的主要技术经济指标。
废蓄电池原料的物理规格不同于铅精矿，大多数废料都是夹杂料和混杂料， 在用冶金方法处理理之前.需要对废料进行预处理。
7.1 废 铅 蓄电 池的预 处 理
按组成铅蓄电池的物质划分，整个铅蓄电池是由四类物质组成的： (1)正、负极板栅，各种连接头、条，化学成分为铅及铅一锑合金，质量占 35%~40%(按排尽电解液后的质量计，下同)，平均密度 9.4g/cm3。 (2)正、负极填料，化学成分较复杂，主要是铅及其氧化物、硫酸盐，质量 占 40%，平均密度 3.3g/cm3。 (3)有机物质，包括壳体与隔板。壳体有聚丙烯塑料的，也有硬橡胶的，隔 板主要是聚氯乙烯塑料。有机物的质量占 20%~25%，平均密度 1.44g/cm3。 (4)电解液，是一定浓度的硫酸溶液。 由此看来，组成这么复杂的物料，如果不进行预处理，直接让它进入冶金过 程，既会造成严重环境污染，又会使冶金过程复杂化，还得不到好的技术经济指 标。 目前在我国，对废铅蓄电池进行预处理还仅限于人工解体电池壳这一初级阶 段，脱壳之后的其他组分未进一步分离，就进到反射炉熔炼，我们称之为混炼。 这样虽简单，但能量消耗、回收率、渣含铅、烟气达标排放等技术经济指标都很 差。在国外，有两种典型的预处理方法，可以做到将蓄电池中的硬铅物料、铅膏
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是以填料为主，一部分干燥之后送冶炼，一部分作加重剂，用于中粗物料和粗块
物料的重介质分选。中粗物料和粗块物料中都含有密度差别较大的有机物组分和
硬铅组分，则可通过不同的重介质旋流器将它们分离，分离出来的各个产物，单
独堆放，分别处理。重介质分选废铅蓄电池的产物产率及金属分配列于表 7—1。 由表可见，铅的总回收率为 98.9%，锑回收率为 99.5%，有 12.3%的氯进入铅产 品中。
表 7—3 反射炉熔炼处理废铅料的技术经济指标
生产厂
原料/产品
熔池面 熔炼生产率 铅回收 吨铅煤耗 吨铅电耗
积/m2 /(t·m-2·d-1) 率/% /kg
渣含铅/% /kWh
沈阳冶金实验厂
杂铅/6 号钻
8
长春冶炼厂
杂铅/6 号铅
4
沈阳有色合金厂
杂铅/6 号铅
6
兰州有色冶炼厂
杂铅/1 号铅
4
江苏春兴集团 废蓄电池/精铅、铅合会 10
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物料和有机物完全分离开来，一种是前苏联采用的重介质分选技术，另一种是意 大利开发的，目前为世界大多数国家采用的水力分选技术。这两种方法的机械化、 自动化程度都比较高。
7.1.1 自生重介质分选法
当用重介质分离金属废料时，由于废金属和废合金的密度大，因此要制备特 殊悬浮液作重选介质，即把磨碎的密度大的物料(叫加重剂)与水混合制成悬浮 液。在分选过程中，废料中密度小的组分浮在上部，密度大的沉入下部。用以制 备重介质的物质有：硅铁、方铅矿、磁铁矿。广泛应用的是磁铁矿，其密度为 6400~7000kg/m3，通常将它制成密度为 2000~3200kg/m3 的悬浮液使用。当用硅 铁作加重剂时，硅铁含硅应在 10%~20%范围。使用时需将其磨成 0.15mm 颗粒， 且以球形颗粒最好，这样可制成密度为 3500kg/m3 且粘度低的悬浮液。废铅蓄电 池也可以用重介质分选，这时所用加重剂就废铅蓄电池的铅泥组分，称为自生重 介质。
重介质分选的主要设备有滚筒重介质分选机(用于分选 10~300mm 块度的物 料)和重介质旋流器(用于分选小于 l0mm 粒度的物料)。
图 7—1 重介质分选预处理废铅蓄电池工艺流程
自生重介质分选处理废蓄电池的工艺流程如图 7—1 所示。没有解体的废蓄 电池先经锤式破碎机破碎，将破碎后的物料进行湿式筛分，分为三种粒级的产物： 细粒部分(-1mm)，中粗部分(-4mm 至 1mm)和粗块部分(+4mm 至-60mm)。细物料
7.3 废 铅 蓄电 池的鼓风 炉 熔炼
鼓风炉熔炼适合处理团矿或块状物料，细粒物料则需先压团或烧结成块。鼓 风炉熔炼最大的优点是生产能力大，过程能连续进行。鼓风炉熔炼废铅蓄电池的 工艺流程如图 7—4。
废铅蓄电池的细粒物料包括正、负极填料(俗称铅膏或膏泥)和粒度小于 10mm 的板栅碎屑等。这类物料的烧结较铅精矿烧结简单，靠碎焦燃烧维持高温， 因为只需结块，不需脱硫，但要求比烧结块有较高强度和透气性。由于高铅炉料， 尤其是金属态的铅的熔化，会降低烧结块强度。在配料时，要严格控制炉料含铅 在 30%～35%的范围，因此炉料要添加鼓风炉水淬渣以稀释铅。在生产中烧结配 料的比例(%)一般是：含铅的粉料 22，水淬炉渣 16，黄铁矿烧渣 5，焦粉 2，返 粉 55。配好的炉料在烧结前须加水润湿并在混料圆筒中混匀，炉料在烧结时因 水分蒸发而提高炉料的透气性。在烧结过程中，2PbO·SiO2 的生成量取决于烧 结温度和配料中的含铅量，低铅(29%～33%)配料烧结时，2PbO·SiO2 部分占 25%～35%。烧结块成分(%)一般为 22 ～ 32Pb，19 ～22 SiO2 ，19~24FeO，
产物 铅块
表 7—1 自生重介质分选废铅蓄电池指标(%)
回收率
产率
Pb
Sb
Cl
Pb
Sb
16.0 91.35 3.27
0.01
铅粒 含铅粗砂
17.3 21.1
89.26 71.Ol
5.80 0.8
0.08 O.6l
98.9
99.5
含铅细泥 胶木壳
塑料隔板
23.1 15.4 7.4
66.88 2.37 4.73
0.57 0.03 0.05
0.35 0.64 20.7l
7.1.2 水力分选法
目前国外处理废蓄电池工厂大多采用由意大利开发的破碎一水力分选预处
理废铅蓄电池技术，其工艺流程如图 7—2。
带壳的废蓄电池由人工放置在一皮带运输机上，由皮带机将其提升至锤式破
碎机的加料斗。废蓄电池在提升过程中要经过一穿孔机，它能将蓄电池壳体击穿，
7 从废铅蓄电池生产再生铅
目前世界再生铅(又称二次铅)的产量已超过原生铅(又称矿产铅)的产量，根 据 2000 年统计，再生铅占世界精铅总产量的 54%。
再生铅生产的原料 90%来自废铅蓄电池。作为生产再生铅的二次原料， NgNN~(精矿)相比，它含铅高(85%~94%Pb)；金属赋存状态较简单，铅多呈金属 和合金(Pb—Sb 合金)状态，以化合物形态的主要是呈膏泥状的氧化物(如 PbO、 PbO2)、硫酸盐(如 PbSO4)和少量氯化物(如 PbCl2)；金属成分除主金属铅和合金 元素锑(3%-8%Sb)外，常见的杂质金属主要是 Sn、Cu、Bi 等，其总量仅为 0.1% 左右。除上述组成外，它还夹杂有塑料、橡胶等有机物和废硫酸。
鼓风炉风口区是焦炭层的剧烈燃烧区，温度最高，可达 1200~1400℃。炉顶 温度在 400℃左右。炉料在炉子上部区域被预热和脱水，随着炉料由上至下，由 低温区向高温区移动，炉料中的易挥发组分开始挥发，铅和锑的高价氧化物发生 分解，硫酸铅离解，铅和锑的氧化物发生还原反应，在高温区还发生硫化物造锍 反应，金属和非金属氧化物造渣反应等。反应产生的高温熔体（液态的铅、锍和 炉渣）很快通过炉子焦点区汇集于炉缸中澄清。炉渣定时从放渣口放出，粗铅从 放铅口放出。烟气自炉顶进入收尘系统。鼓风炉熔炼废铅蓄电池一般采用低料柱 操作。
和有机物部分随水流往一固定筛，筛下物为粒度较小的“氧化物”部分，一台步
进式除膏机将其卸出。筛上的有机物随水流进入另一水力分级箱，将密度小的塑
料部分和密度大的橡胶部分分开，分别由各自的螺旋机卸出。分离后各产物的主
要含量波动范围列于表 7—2。铅入铅产品的回收率在 99%以上，其余约 l%损失
在有机物中。该系统设备材质全部采用耐酸不锈钢，使用寿命长。目前我国已经
40～45 40～45 10～20
图 7—2 水力分选预处理废铅蓄电池工艺流程
3.2 废 铅 蓄电 池的反射炉 熔炼
我国目前处理废蓄电池的方法主要是采用反射炉熔炼。燃烧油或气体燃料的 反射炉如图 7—3。
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我国炼铅反射炉一般以烧块煤为主，其燃烧室和熔炼室是分开的，中间有一 道挡火墙，燃烧火焰通过挡火墙反射到熔炼池，挡火墙的高低对熔炼室的炉况有 很大影响。反射炉熔池的面积大小随生产量而定，目前我国再生铅生产最大的反 射炉熔池面积达 10.2m2。为了降低熔炼过程中铅锑的挥发损失，一般采用较深 熔池，其熔池深度在 0.4m 以上。因过热铅的流动性和浸润性好，铅容易从炉衬 砖缝中渗漏，故在炉子熔体区的外壳应该用钢板加固，且炉子应砌筑在坚固的基 础上。整个炉体的下部有供空气流动的通道，以冷却炉体。熔融炉渣对炉衬有侵 蚀作用，特别是当采用碳酸钠作熔剂时，侵蚀更为严重。为提高炉子寿命，炉衬 材料宜选用耐蚀性高的镁砖或铬镁砖。
根据废蓄电池原料的特点，火法生产可用反射炉、鼓风炉、电炉和短回转窑 等传统冶金设备处理，也可用基夫赛特法、奥斯麦特法、艾萨法和 QSL 法等直 接炼铅的方法处理，这其中有的是用来单独处理废蓄电池，也有的是与矿铅原料 搭配处理。由于废蓄电池的化学组成和赋存状态都比较简单，且金属品位高，因 而还可用湿法或湿法—火法的联合流程处理。
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焦炭既为熔炼提供热能，其灰分又是主要造渣组分。焦炭的灰分组成(%)为： SiO250～55，Al2O325，Fe2O315，CaO≤5。这种组分的渣是难熔的。经验表明， 鼓风炉熔炼废铅料的合适渣型(%)为：SiO227～35，FeO25～35，CaO10～15， Al2O3<20。这种成分的渣具有较好的流动性和较低的粘度。因此，为了获得流动 性较好的炉渣，需往炉料中加入 2%～3%的铁矿石或黄铁矿烧渣，0.1%～0.6% 的石灰石和 2%～3%的水淬渣。加水淬渣有利于提高烧结炉料的透气性，并使产 出的炉渣的化学成分均匀，这一点在低渣率熔炼的条件下更为重要。
图 7—3 熔炼废铅蓄电池的固定式反射炉 1—下烟道；2—水平烟道；3—空气通道；4—加料门；5—燃料喷枪； 6—熔池；7—底铅沟槽
反射炉加料分侧面和炉顶两种，小型炉的侧面加料多为人工操作，大型炉的 侧面加料和炉顶加料则采用机械作业。炉子后部设有放出口，供放铅和渣用。放 出口设在离熔池底有一定高度的位置，以便放铅时存留有一定量的底铅。炉子尾
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10~14CaO，6～8Al2O3。烧结在烧结盘或烧结机上进行。烧结机的生产能力为 20t/(m2·d)烧结块，合格烧结块占干炉料量的 53%～62%，烧结块中铅回收率 97%， 锑回收率 94%，其余铅、锑进入烧结烟尘中。
图 7—4 鼓风炉熔炼废铅蓄电池工艺流程
熔炼再生铅原料(团矿或烧结块)的鼓风炉与熔炼原生铅烧结块的炉子相比， 结构上的差别仅在于尺寸小些，其炉型可以为矩形，也可为圆形。
有三家再生铅厂采用这种设备(CX—I 型)，处理废蓄电池能力为 8～l0t/h。
表 7—2 水力分选预处理废铅蓄电池的产物成分(%)
产物
Байду номын сангаас
Pb
Sb
S
有机物 产出率/%
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“金属粒子” “氧化物” 有机物
80～90 69～75
1.7～2.6 O.3～0.5
5.3～6.2
2～8 0.5～1.3 90～95
湖北金洋公司 废蓄电池/铅合金、1 号铅 10
4～6 4～6
80
200
5l
93
300
95
600
91.5 550
480
>95 330～350
>94 320
1.5～2 3～5
反射炉熔炼是周期作业，包括投料、升温熔化、熔炼和放料等过程，一个生 产周期大约需要 6～8h。反射炉的生产率和热效率较低，但对炉料的适应性强， 粉料不需要制团和烧结，结构简单，投资小，操作容易掌握。