》【峰会直播中】大咖谈：2023年铅锌、储能市场前景 “双碳”下铅锌企业的思考 回收现状及污染控制对策
SMM5月18日讯：在2023年第十八届SMM国际铅锌峰会暨铅锌技术创新大会-铅市场高质量发展论坛上，湖南锐异资环科技有限公司销售总监/副总经理张力攀介绍了国家节能减排政策；再生铅行业工艺改进、设备改进、燃料改进等内容。
国家节能减排政策
政策历程
节能已经成为国家战略，从政策发展看，经历了从“十一五”期间的重点领域节能，到“十四五”期间的新兴领域节能。
“十一五”规划期间，强调钢铁、有色、煤炭等行业的节能。“十二五”期间，开始关注合同能源管理、节能技术及产品的发展。“十三五”期间，重点实施锅炉(窑炉)、照明、电机系统升级改造及余热暖民等重点工程。到“十四五”规划，工业节能已经从传统领域扩大到5G、大数据中心等新兴行业的节能减排。
碳中和、碳达峰
2020年9月22日，中国在联合国大会上表示：“将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。”2021年3月5日，“碳达峰、碳中和”被首次写进政府工作报告，政府工作报告要求制定2030年前碳排放达峰行动方案。为达成2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，“十四五”是我国履行这一庄严承诺的关键期，也是促进绿色低碳高质量发展的深刻变革期。构建新发展格局，工业行业既是主战场、主力军，又是排头兵和第一方阵。
财税金融
为推动工业领域使用节能设备，进行节能改造等，国家层面从税收，金融支持等角度发布了一系列的政策，主要包括提供节能项目的税收优惠，便利工业绿色项目融资等。
节能服务
节能服务是工业节能的重要组成部分，为了规范和推动工业节能服务相关产业的发展，国家专门制定了《工业节能诊断服务行动计划》等政策。
节能装备
节能装备是工业领域节能改造的一大利器，工信部不定期发布节能技术装备，鼓励工业企业推广使用。2021年国家在《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》等政策中明确提出积极推广应用温拌沥青、智能通风、辅助动力替代和节能灯具、隔声屏障等节能环保先进技术和产品。
再生铅行业的具体执行——工艺改进
传统火法熔炼工艺
传统火法熔炼工艺，主要包括了反射炉熔炼工艺和鼓风炉熔炼工艺。废旧铅酸蓄电池，人工拆解破碎后，将铅膏和板栅在反射炉或鼓风炉中进行熔炼，产出再生铅。
国外采用鼓风炉熔炼工艺较多，国内的反射炉熔炼工艺和鼓风炉熔炼工艺基本被淘汰。
存在的问题：
1）非强化熔炼，鼓入的空气量大，烟气量大，二氧化硫治理难度大，不能够制硫酸；
2）需要消耗昂贵的冶金焦，且消耗量大；
3）设备密闭性不好，低空污染严重；
4）自动化程度低，劳动强度大。
传统湿法——火法与湿法相结合工艺
将拆解出的铅膏，进行预脱硫处理，将硫酸铅转换成为碳酸铅，产出副产品碳酸钠或硫酸铵。碳酸铅在短窑或其他熔炼炉中进行还原熔炼，产出再生铅。
在国外和国内的再生铅工厂中使用较多的工艺。
优势：
1）由于碳酸钠中含硫被控制在0.5%以下，所以火法还原熔炼过程中，产出二氧化硫浓度低，较容易控制；
2）火法熔炼设备需求较简单，反应单纯；
存在的问题：
1）产出的副产品由于含少量铅，不好出售，一旦积压，问题很复杂；
2）预脱硫的成本比较高。
改进后工艺——富氧侧吹炉工艺
将自动拆解出的铅膏，在富氧侧吹炉中熔炼产出再生铅，烟气进行制酸，产出硫酸。
国内目前再生铅厂大多用此工艺。
优势：
1）采用无烟煤和天然气作为还原剂和燃料，相比焦炭成本降低；
2）鼓入的是65%以上的富氧，烟气量小，通过离子液脱硫的配合，可以实现制酸的目的，大大降低了硫污染风险。
存在的问题：
1）富氧侧吹炉设备昂贵；
2）需配套制氧站，制氧站也较为昂贵。
改进后工艺——再生铅连续富氧侧吹低温熔炼技术
该技术开发了低温熔盐清洁冶金技术，采用“铁-硅-钙-钠”四元渣系，以Na2CO3熔盐为反应介质，充分利用硅酸钠的低熔点特性，将火法炼铅温度从传统工艺的1350℃~1500℃降低至1100℃以下，大大降低了熔炼能耗，减少了碳排放。
此外，该技术中利用硫铁矿与氧气发生氧化反应：4FeS2+7O2＝2Fe2O3+8SO2 ΔH＝-1654.64 kJ/mol(1000℃)，反应放热，补充熔炼所需热量，减少燃料消耗，降低因燃料消耗引起的碳排放。
改进后的工艺——全湿法工艺
湿法炼铅工艺中铅的浸出主要通过酸性条件下的氧化或氯化反应 ，将矿物中的难溶的铅转化为较易溶于溶液的相态 ，如PbS转化为铅离子如PbCl2或PbCl42-络离子等 ；而矿物中的硫则转化为单质S或气态H2S。形成的工艺方案有: 三价铁盐浸出法, 碱浸法, 固相转化法,电化学浸出法、氯盐浸出法、胺浸法、加压浸出法和氨性硫酸铵浸出法。从长远观点看, 湿法炼铅工艺由于将硫转化为元素硫, 不产生SO2,可解决环保问题。而且湿法炼铅对于低品位铅矿和复杂原料的适应性较强。
再生铅行业的具体执行——设备改进
传统设备——反射炉
存在以下弊端:
1）床能力低，处理规模能力小；
2）设备密闭性差， 作业环境差；
3）机械化和自动化程度低， 工人劳动强度大；
4） 热效率低，能耗高；
5）弃渣含铅量高， 金属回收率低环境污染严重；
6）烟气量大，烟气无法制酸。
传统设备——鼓风炉
存在以下弊端:
1 ) 物料需烧结或制块压砖，无法处理粉状物料；
2）返渣量大，有效处理能力低；
3） 采用空气熔炼，工艺烟气量大， 环保治理费用高；
4）设备密闭性差，操作现场环境差；
5） 弃渣含铅量相对较高，环境污染严重。
改进后设备——富氧侧吹炉
富氧侧吹熔池熔炼过程中，富氧空气通过设置于炉体两侧墙铜水套上的一次风口鼓入渣层，使熔池上部剧烈搅动，形成喷流层； 物料、熔剂及燃料等通过炉顶加料口送入富氧侧吹炉内。在喷流层中， 迅速完成熔炼、造渣等冶金物理化学反应，生成的渣、金属落入下部熔池中，在重力作用下澄清分离为炉渣层和粗铅层， 最后炉渣和粗铅分别从渣口和铅口放出。
具有以下优点:
1 ) 铅回收率高，渣含铅量不超过1.0%；
2）搅拌功率高，强化了传质、传热，加速了反应过程；
3）烟气二氧化硫浓度高，有利于硫资源的回收利用。
再生铅行业的具体执行——燃料改进
焦炭
焦炭可以做发热剂，促进炼铅炉内的反应发生，使得内部物质融化，还可以做还原剂，焦炭中的固定碳和它燃烧后产生的CO以及H2与铅矿石中的各级氧化物反应后，将铅还原出来。
但有以下弊端：
1）燃烧产生的CO2释放到大气中会增加大气中CO2浓度，使温室效应加重；
2）会产生SO2、CO、NOX及烟尘等有害物质。
煤
多数情况焦炭价格是燃料煤价格的2倍以上。在某实际生产中,焦炭价格约为3000元/t,燃料煤价格1800元/t。
但有以下弊端：
1）直接燃煤会污染环境，引发酸雨、温室效应和光化学烟雾；
2）会产生SO2、CO、NOX及烟尘等有害物质。
天然气
天然气与煤相比，同比热值价格相当，并且天然气清洁干净，能延长炉子的使用寿命，也有利于减少维修费用的支出。
天然气作为一种清洁能源，能减少SO2和粉尘排放量近100%，减少CO2排放量60%和NOX排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。
煤+天然气
煤在铅冶炼过程中作还原剂，将铅还原出来。天然气作为燃料为铅冶炼的反应提供热量。由于天然气的主要成分是methane，具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点。
可根据原料成分的不同，灵活调整煤和天然气的比例，最大程度地减少燃料成本。
“以废制废”
除煤和天然气外，部分危废（如废活性炭等）的主要成分为碳，可以将这类危废作为还原剂代替煤的使用，达到“以废制废”的效果，同时可以减少投资成本。
总结与思考
“十四五”时期，我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向，主要有以下几点思考：
1、碳减排不能只考虑碳的排放量，需综合考虑运行成本、安全系数等指标；
2、单纯从碳排放量考虑，全湿法冶炼工艺的碳排放量要小于火法冶炼工艺，但湿法冶炼工艺存在直收率低、工艺流程长、运行成本高、废水难处理等问题，所以目前70%以上的废铅酸蓄电池回收工艺，采用全火法工艺，约25%以上的回收工艺，采用湿法+火法相结合的工艺，只有不到5%的回收工艺，采用全湿法流程；
3、应充分尊重火法熔炼工艺简单、成本低、回收率高等优点的事实，故如何在火法冶炼中降低碳的排放量是实现碳减排的重要课题，主要包括以下几个方面。
①将传统炉窑更换为熔池熔炼炉，可以有效降低碳的使用量；采用替代能源或二次能源替换原生能源，可以有效降低生产成本；以生物质燃料代替部分化石燃料，降低碳排放，提升能源利用效率，推动能源资源高效配置、高效利用；
②通过各种方式降低熔炼温度；
③寻求新的还原剂和燃料代替碳燃烧，例如氢冶金；
④进一步探索和研究全湿法冶炼工艺工业化的可行性。
