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废旧铅酸蓄电池湿法回收过程铅污染研究

更新时间:2009-03-28

铅酸蓄电池所消耗的铅金属占全球总耗铅量的80%以上,每年产生有大量达到使用寿命而需丢弃的铅酸蓄电池。废铅酸蓄电池含有铅等重金属和酸性废液,随意丢弃既会造成铅资源浪费,又对人体健康和生态环境产生危害。2002年至2017年期间,中国再生铅产量增长10倍以上,在铅总产量中的占比由13.8%提升至近45%。近年来随着资源和环境压力与日俱增,有色金属再生利用得到快速发展,生产和消费规模不断扩大,产业比重逐步提高,技术装备水平不断提升,金属循环利用是解决资源短缺的有效途径,再生金属产业已成为我国有色金属工业的重要组成部分[1~3]

国内典型的铅酸蓄电池回收铅全湿法工艺有两种。一种是固相电解还原法,该法由中国科学院化工冶金研究所提出,可直接用于电解处理铅膏。该法采用NaOH水溶液作电解液,阴、阳极均由不锈钢板制成,在阴极的两面附设不锈钢折槽。经8 mol/L NaOH溶液浆化的铅膏填装于阴极板两面上的折槽中,电解时铅膏中的固相铅化物质子从阴极表面获得电子而还原为金属铅。另一种是沈阳环境科学院研发的预脱硫—电解沉积工艺,铅膏先经脱硫处理再电解沉积,得到析出铅后最终熔化得到电铅锭。国外典型的工艺为美国的RSR电解精炼和电积沉淀工艺。废蓄电池经预处理得到硬铅粒子、铅膏和有机物等部分,硬铅浇铸为阳极板经电解精炼为阴极铅。铅膏经脱硫,浸出—电积后得到精铅。湿法回收铅酸蓄电池工艺全部在溶液中进行,不会产生二氧化硫、含铅烟尘等有害成分,而且过程所使用的水可以循环使用,电解出来的铅纯度高,具有广泛推广的前景。

本文以采用“预脱硫—电解沉积工艺”湿法冶炼某企业为研究对象,在铅物质流的基础上[4~9],开展了废旧铅酸蓄电池湿法回收过程含铅污染物分析,构建了铅元素流图,旨在为铅酸蓄电池回收行业环境监管提供技术支撑。

如图4,MF1、MP都与上方小球相切,因此|MF1|=|MP|,同理,MF2、MQ都与下方小球相切,因此|MF2|=|MQ|,PQ的长度不变.

1 生产工艺

该企业铅酸蓄电池湿法回收工艺流程如图1所示。整个流程由破碎分选、预处理脱硫、电解沉积和熔铸系统4个部分组成。废铅酸蓄电池经水力分离破碎、分选出的板栅直接进入熔炼炉低温熔炼生产粗铅,再进入合金锅配制合金铅;分选出的铅膏进行球磨脱硫,脱硫后物料用氟硅酸或双氧水浸出后电解沉积成高纯铅。

2 采样分析

疗程:为改善成年期身高,GnRHa的疗程一般至少需要2年,女童在骨龄12.0~12.5岁时宜停止治疗,此时如延长疗程常难以继续改善成年期身高。对年龄较小即开始治疗者,如其年龄已追赶上骨龄,且骨龄已达正常青春期启动年龄(≥8岁)。预测身高可达到遗传靶身高时可以停药,使其性腺轴功能重新启动,应定期追踪。

依据企业生产报表和实测数据,对工艺系统中各工序含铅量物料的输入、输出、库存、循环等进行核算,以1 t废铅酸蓄电池(以铅计,下同)为投入原料,铅酸蓄电池湿法回收过程中的铅元素流如图2所示。根据图2及式(1)、(2)、(3)计算可得该再生铅典型工艺全过程的铅直收率 α/%、铅回收率β/%、含铅废物循环利用率 γ/%分别为91.59%、98.49%和82.05%。计算如下:

2.1 监测方法

大气监测点:合金+电解精炼烟气;大气监测因子:烟气量、铅含量。

  

图1 废铅蓄电池湿法回收工艺流程图

大气采样参照GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》[10];水采样参照HJ 495-2009《水质采样方案设计技术规定》[11]、HJ 494-2009《水质 采样技术指导》[12]和HJ 493-2009《水质 样品的保存和管理技术规定》[13];固体采样参照 HJ/T 20-1998《工业固体废物采样制样技术规范》[14]

监测频率:连续3 d,每天1次。

2.2.2 混播比例对混播植物POD活性的影响 B1和B2处理禾草POD活性极显著(P<0.01)高于B3和B4

固体监测点:板栅、铅膏、布袋除尘灰、水膜除尘铅泥、合金渣、阳极泥、精铅渣;固体监测因子:铅含量。

2.2 采样方法

水监测点:破碎工序废酸处理进口、破碎工序废酸处理出口;水监测因子:流量、铅含量。

在深入剖析该企业的生产工艺流程、产污节点、环境保护实施基本情况、工况、生产负荷、监测孔开设、监测断面布设及监测点位设置等的情况下,进行采样分析。试样涵盖各个环节中输入和输出的含铅物质。

2.3 分析方法

废旧铅酸蓄电池湿法回收工艺排放的含铅污染物(以铅计,下同)为硫酸钠(10.03 kg)、精炼渣(0.98 kg)、合金渣(4.08 kg)以及外排烟气(1.7 g)。排放量由高到低依次为硫酸钠、合金渣、精炼渣、外排烟气。硫酸钠产品中含铅较高,应采取提纯工艺,去除铅等杂质。合金渣和精炼渣外售含铅废渣综合利用企业提取有价元素。外排烟气中铅烟尘活性较高易于释放,应选用微孔膜复合滤料等新型织物材料的布袋除尘器及其它高效除尘器,进一步提高细烟尘的捕集率,削减细颗粒物的排放量[18]

3 结果与讨论

3.1 铅元素流

《中华人民共和国会计法》及《医疗机构管理条例》等相关法律法规对民办非营利性医疗机构执行的会计制度未作统一要求。现执行的会计制度有《医院会计制度》、《事业单位会计制度》、《民间非营利组织会计制度》,既无法正确反映业务特点,也无法满足政府及社会对其会计信息使用的需要,同行业间数据也缺乏可比性。

 

3.2 含铅污染物排放分析

参照文献测定[15]大气中的铅含量;参照 GB 7475-1987《水质 铜、锌、铅、镉的测定 原子吸收分光光度法》[16]测定水中的铅含量;参照 GB/T 15555.2-1995《固体废物 铜、锌、铅、镉的测定 原子吸收分光光度法》[17]测定固体中的铅含量。

3.3 含铅废物循环流分析

废旧铅酸蓄电池湿法回收工艺含铅污染物循环利用(以铅计,下同)为塑料(14.99 kg)、浸出渣(18.28 kg)、贫电解液(35.65 kg)以及合金灰(70 g)。废旧铅酸蓄电池破碎分离,塑料中带有少量铅膏,经过洗涤进入脱硫工序。浸出渣返回浸出工序,合金灰返回粗铅熔炼工序。贫电解液经过活性炭除杂处理,返回浸出工序。

  

图2 铅酸蓄电池湿法回收过程中的铅元素流

4 结 论

通过对废旧铅酸蓄电池湿法回收过程含铅污染物流向开展研究,得到如下结论:

1.废旧铅酸蓄电池湿法回收工艺的铅直收率、铅回收率、铅废物循环利用率分别为91.59%、98.49%、82.05%。

细节描写在文章中不是越多越好,应抓住典型细节,应选择具有代表性和概括性,能深刻反映主题的细节,应从细微处着手,从小处着眼,以小见大,利用细节反映出文章的主题思想,突出文章中心,从而给人留下更为深刻的印象。

2.废旧铅酸蓄电池湿法回收工艺应重点监控硫酸钠产品去向,针对外排烟气中铅烟尘活性较高易于释放的特点,应选用高效除尘器,进一步提高细烟尘的捕集率。

参考文献:

[1] 陈永桥,王冬.废铅酸蓄电池的再生利用及其污染控制[J].环境科学与技术,2012,35(6):439-442.

[2] 拜冰阳,扈学文,李艳萍,等.我国再生铅行业的现状、问题和发展对策[J].环境工程,2015,36(3):126-130.

[3] 白璐,乔琦,钟琴道,等.铅冶炼行业重金属污染防控监管现状分析及对策[J].环境工程技术学报,2017,7(2):232-241.

[4] 钟琴道,李艳萍,乔琦,等.物质流分析研究综述[J].安徽农业科学,2013,41(17):7 395-7 398.

[5] 钟琴道,乔琦,李艳萍,等.粗铅冶炼过程铅元素流分析[J].环境科学研究,2014,27(12):1 549-1 555.

[6] 郭学益,钟菊芽,宋瑜,等.我国铅物质流分析研究[J].北京工业大学学报,2009,35(11):1 554-1 561.

[7] 姜文英,柴立元,何德文,等.铅锌冶炼企业循环经济建设中的物质流分析方法研究[J].环境科学与管理,2006,31(4):39-41.

[8] 毛建素,陆钟武,杨志峰.铅酸电池系统的铅流分析[J].环境科学,2006,27(3):3 442-3 447.

[9] 万文玉.再生铅冶炼过程铅物质流核算及污染负荷分析[J].环境科学,2014,25(8):66-69.

[10]GB/T 16157-1996,固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].

[11]HJ 495-2009,水质 采样方案设计技术规定[S].

[12]HJ 494-2009,水质 采样技术指导[S].

[13]HJ 493-2009,水质 样品的保存和管理技术规定[S].

[14]HJ/T 20-1998,工业固体废物采样制样技术规范[S].

[15]国家环境保护总局《空气和废气监测分析方法》编委会.空气和废气监测分析方法(第4版)[M].北京:中国环境科学出版社,2003.209-213.

[16]GB 7475-1987,水质 铜、锌、铅、镉的测定 原子吸收分光光度法[S].

[17]GB/T 15555.2-1995,固体废物 铜、锌、铅、镉的测定 原子吸收分光光度法[S].

 
万斯
《湖南有色金属》 2018年第02期
《湖南有色金属》2018年第02期文献

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