摘  要  本文介紹了我國(guó)再生鉛熔煉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)闡述目前較為成熟的再生鉛富氧側(cè)吹熔煉工藝的用氧特點(diǎn)分析，根據(jù)不同制氧技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，分析再生鉛企業(yè)如何優(yōu)選制氧工藝，幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，創(chuàng)造效益。

關(guān)鍵詞  再生鉛冶煉  富氧冶煉  變壓吸附制氧

一、行業(yè)背景

近幾年我國(guó)環(huán)保政策持續(xù)收緊，全面號(hào)召“綠水青山就是金山銀山”。近兩年，“生產(chǎn)—銷售—回收—冶煉—再生產(chǎn)”的閉環(huán)式綠色產(chǎn)業(yè)鏈引導(dǎo)了鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，帶動(dòng)企業(yè)大規(guī)模進(jìn)軍再生鉛領(lǐng)域，造成再生鉛市場(chǎng)價(jià)格加劇震蕩。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，降低成本、提*是企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵目標(biāo)。

長(zhǎng)期以來，由于廢鉛酸蓄電池回收體系不健康，隨著全國(guó)性的環(huán)保督查，再生鉛冶煉行業(yè)環(huán)保監(jiān)管力度*嚴(yán)厲，各部門出臺(tái)了一系列政策和措施，進(jìn)一步從嚴(yán)規(guī)范廢鉛酸蓄電池回收利用和再生鉛企業(yè)生產(chǎn)的全過程，引導(dǎo)再生鉛產(chǎn)業(yè)統(tǒng)一回收布局和產(chǎn)能規(guī)劃，向著園區(qū)化、環(huán)保化、規(guī)模化的方向發(fā)展。

在此前提下，國(guó)內(nèi)大型蓄電池生產(chǎn)企業(yè)、傳統(tǒng)再生鉛企業(yè)以及原生鉛冶煉廠都加大了對(duì)再生鉛行業(yè)的投入，新增或規(guī)劃的再生鉛產(chǎn)能日益增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)新增鉛冶煉相關(guān)項(xiàng)目7個(gè)，其中6個(gè)是再生鉛項(xiàng)目，涉及鉛總產(chǎn)能96萬噸/年，2019年預(yù)計(jì)投產(chǎn)的項(xiàng)目為9個(gè)，涉及廢舊鉛酸電池處理能力達(dá)到180萬噸/年。隨著近兩年規(guī)劃產(chǎn)能的集中釋放，再生鉛市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，新形勢(shì)下再生鉛企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力主要來源于企業(yè)對(duì)生產(chǎn)成本的控制，對(duì)新技術(shù)新工藝在生產(chǎn)實(shí)踐中的重視與應(yīng)用。

二、再生鉛熔煉用氧特點(diǎn)分析

再生鉛熔煉技術(shù)的演變也是我國(guó)再生鉛行業(yè)的發(fā)展歷程的縮影。由初生代反射爐熔煉到第二代鼓風(fēng)爐熔煉，目前國(guó)內(nèi)新建或技改項(xiàng)目大多采用第三代富氧側(cè)吹爐熔煉工藝，隨著熔煉工藝的不斷進(jìn)步，熔煉過程中對(duì)氧氣的依賴度也越來越高。目前較為成熟的再生鉛富氧側(cè)吹熔煉工藝分為雙聯(lián)爐工藝和單爐工藝。

雙聯(lián)爐包括氧化爐和還原爐，爐內(nèi)反應(yīng)如下：

氧化爐：PbSO₄=PbO+SO₃

還原爐：PbO+C=Pb+CO

在熔煉過程中，氧化爐內(nèi)氧氣濃度要求通常不低于70%，爐內(nèi)氧氣壓力不低于0.2MPa，還原爐氧氣濃度要求通常不高于50%，爐內(nèi)氧氣壓力不低于0.2MPa，氧化爐氧氣用量占生產(chǎn)用氧的絕大部分。雙聯(lián)爐作業(yè)制度為氧化爐連續(xù)進(jìn)料，間斷出料，氧化爐用氧是持續(xù)的；還原爐間斷進(jìn)料，間斷出料，還原爐用氧在放鉛階段是間斷的。

單爐又稱為直接還原爐，較為典型的代表是中南爐，反應(yīng)如下：PbSO₄+C=Pb+SO₂+CO₂，鉛膏與還原煤、溶劑混合制粒后送入富氧側(cè)吹進(jìn)行單爐還原熔煉，作業(yè)制度為三小時(shí)一爐批，前2.5小時(shí)鉛膏與煤同時(shí)入爐，而后0.5小時(shí)停膏不停煤。在熔煉過程中，爐內(nèi)氧氣濃度要求通常不低于70%，壓力通常要求為0.2MPa-0.4MPa。

綜上可知，再生鉛冶煉用氧有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 無論雙聯(lián)爐熔煉工藝或單爐熔煉工藝用氧條件都是富氧狀態(tài)，對(duì)氧氣濃度要求不高；
2. 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于冶煉強(qiáng)度變化或放鉛工序等原因氧氣用量是有波動(dòng)的；
3. 此外，部分企業(yè)受廢舊電池供應(yīng)、環(huán)保政策等因素影響，在生產(chǎn)中經(jīng)常面臨非計(jì)劃停爐或低負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)制氧設(shè)備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力要求較高。

氧氣在富氧熔煉過程中起著非常重要的作用，氧氣可以縮短加熱周期，減少燃料消耗。制氧設(shè)備作為再生鉛企業(yè)重要的公輔設(shè)備之一，根據(jù)冶煉工藝合理選擇制氧工藝就顯得尤為重要，合理控制制氧成本也是企業(yè)降本增效的有效手段。

三、制氧工藝的選擇

工業(yè)制氧常用的工藝分為深冷法制氧和變壓吸附法制氧，兩種制氧工藝各有特點(diǎn)，互為補(bǔ)充。變壓吸附制氧技術(shù)是利用變壓吸附分子篩與氮分子的四極矩之間的較強(qiáng)作用，使氮?dú)馕皆诜惺絼┥希鯕鈩t吸附較少，從而使氧氮分離。該技術(shù)在上世紀(jì)50年代由普萊克斯發(fā)明，發(fā)展至今，在國(guó)內(nèi)變壓吸附北京北大先鋒科技有限公司的推動(dòng)下，中國(guó)已經(jīng)是變壓吸附制氧首要市場(chǎng)。

深冷法制氧技術(shù)在大型、高純度用氧條件下具有優(yōu)勢(shì)，而變壓吸附法在靈活、多變的用氧場(chǎng)合情況下更具優(yōu)勢(shì)。目前，有色企業(yè)的氧氣來源大多是深冷法制氧工藝，氧氣綜合成本偏高；相比深冷法制氧工藝，變壓吸附制氧技術(shù)更加契合再生鉛富氧側(cè)吹爐熔煉工藝對(duì)氧氣的需要，原因如下：

從生產(chǎn)工藝的角度來看，變壓吸附制氧技術(shù)具有設(shè)備數(shù)量少，維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)；整套設(shè)備的自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無人值守；負(fù)荷調(diào)節(jié)方便，可快速實(shí)現(xiàn)50%~95%范圍內(nèi)的負(fù)荷調(diào)節(jié)；開停機(jī)方便，裝置開機(jī)后20分鐘可產(chǎn)出合格的產(chǎn)品氧氣等特點(diǎn)，更加符合再生鉛企業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際工況，有效減少氧氣放散量。

從生產(chǎn)成本的角度來看，變壓吸附制氧綜合成本約在0.3元/標(biāo)準(zhǔn)立方米（帶壓力），折合噸氧成本約為220元/噸；深冷法制氧綜合噸氧成本約為350~450元/噸；外購(gòu)液氧汽化折合噸氧成本約為1000~1500元/噸。例如，年產(chǎn)20萬噸再生精鉛項(xiàng)目每小時(shí)氧氣用量約為6000標(biāo)方，按年運(yùn)行8000h計(jì)算，相對(duì)于傳統(tǒng)深冷法制氧，變壓吸附制氧每年節(jié)約生產(chǎn)成本約為1200萬元。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)已有多家再生鉛企業(yè)采用變壓吸附法制氧并取得了良好經(jīng)濟(jì)效益：云南馳宏資源綜合利用有限公司、山東中慶環(huán)保科技有限公司、安徽天暢金屬材料有限公司等再生鉛企業(yè)制氧工藝均選用變壓吸附制氧工藝。

四、總結(jié)

氧氣綜合成本是考驗(yàn)制氧機(jī)成套設(shè)備技術(shù)水平的關(guān)鍵所在，也是反映企業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)的重要指標(biāo)。變壓吸附制氧技術(shù)具有制氧綜合成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、負(fù)荷調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，隨著各生產(chǎn)企業(yè)都以降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率為改進(jìn)方向，變壓吸附制氧技術(shù)作為降本增效的有效手段，將在再生鉛冶煉領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，為再生鉛冶煉行業(yè)富氧提供了更加合理化、經(jīng)濟(jì)性更高的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]王吉坤主編.鉛鋅冶煉生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè) .冶金工業(yè)出版社,2012.1

[2]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布. GB/T21181-2017再生鉛及鉛合金錠.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2017.6