摘  要  本文介绍了我国再生铅熔炼技术的发展现状，重点阐述目前较为成熟的再生铅富氧侧吹熔炼工艺的用氧特点分析，根据不同制氧技术的优劣势，分析再生铅企业如何优选制氧工艺，帮助企业优化生产工艺，创造效益。

关键词  再生铅冶炼  富氧冶炼  变压吸附制氧

一、行业背景

近几年我国环保政策持续收紧，全面号召“绿水青山就是金山银山”。近两年，“生产—销售—回收—冶炼—再生产”的闭环式绿色产业链引导了铅蓄电池产业的发展方向，带动企业大规模进军再生铅领域，造成再生铅市场价格加剧震荡。在激烈的市场竞争环境下，降低成本、提*是企业实现可持续发展的关键目标。

长期以来，由于废铅酸蓄电池回收体系不健康，随着全国性的环保督查，再生铅冶炼行业环保监管力度*严厉，各部门出台了一系列政策和措施，进一步从严规范废铅酸蓄电池回收利用和再生铅企业生产的全过程，引导再生铅产业统一回收布局和产能规划，向着园区化、环保化、规模化的方向发展。

在此前提下，国内大型蓄电池生产企业、传统再生铅企业以及原生铅冶炼厂都加大了对再生铅行业的投入，新增或规划的再生铅产能日益增多。据统计，2018年全国新增铅冶炼相关项目7个，其中6个是再生铅项目，涉及铅总产能96万吨/年，2019年预计投产的项目为9个，涉及废旧铅酸电池处理能力达到180万吨/年。随着近两年规划产能的集中释放，再生铅市场竞争更加激烈，新形势下再生铅企业竞争力主要来源于企业对生产成本的控制，对新技术新工艺在生产实践中的重视与应用。

二、再生铅熔炼用氧特点分析

再生铅熔炼技术的演变也是我国再生铅行业的发展历程的缩影。由初生代反射炉熔炼到第二代鼓风炉熔炼，目前国内新建或技改项目大多采用第三代富氧侧吹炉熔炼工艺，随着熔炼工艺的不断进步，熔炼过程中对氧气的依赖度也越来越高。目前较为成熟的再生铅富氧侧吹熔炼工艺分为双联炉工艺和单炉工艺。

双联炉包括氧化炉和还原炉，炉内反应如下：

氧化炉：PbSO₄=PbO+SO₃

还原炉：PbO+C=Pb+CO

在熔炼过程中，氧化炉内氧气浓度要求通常不低于70%，炉内氧气压力不低于0.2MPa，还原炉氧气浓度要求通常不高于50%，炉内氧气压力不低于0.2MPa，氧化炉氧气用量占生产用氧的绝大部分。双联炉作业制度为氧化炉连续进料，间断出料，氧化炉用氧是持续的；还原炉间断进料，间断出料，还原炉用氧在放铅阶段是间断的。

单炉又称为直接还原炉，较为典型的代表是中南炉，反应如下：PbSO₄+C=Pb+SO₂+CO₂，铅膏与还原煤、溶剂混合制粒后送入富氧侧吹进行单炉还原熔炼，作业制度为三小时一炉批，前2.5小时铅膏与煤同时入炉，而后0.5小时停膏不停煤。在熔炼过程中，炉内氧气浓度要求通常不低于70%，压力通常要求为0.2MPa-0.4MPa。

综上可知，再生铅冶炼用氧有以下几个特点：

1. 无论双联炉熔炼工艺或单炉熔炼工艺用氧条件都是富氧状态，对氧气浓度要求不高；
2. 在实际生产过程中，由于冶炼强度变化或放铅工序等原因氧气用量是有波动的；
3. 此外，部分企业受废旧电池供应、环保政策等因素影响，在生产中经常面临非计划停炉或低负荷运行，对制氧设备负荷调节能力要求较高。

氧气在富氧熔炼过程中起着非常重要的作用，氧气可以缩短加热周期，减少燃料消耗。制氧设备作为再生铅企业重要的公辅设备之一，根据冶炼工艺合理选择制氧工艺就显得尤为重要，合理控制制氧成本也是企业降本增效的有效手段。

三、制氧工艺的选择

工业制氧常用的工艺分为深冷法制氧和变压吸附法制氧，两种制氧工艺各有特点，互为补充。变压吸附制氧技术是利用变压吸附分子筛与氮分子的四极矩之间的较强作用，使氮气吸附在沸石吸附剂上，氧气则吸附较少，从而使氧氮分离。该技术在上世纪50年代由普莱克斯发明，发展至今，在国内变压吸附北京北大先锋科技有限公司的推动下，中国已经是变压吸附制氧首要市场。

深冷法制氧技术在大型、高纯度用氧条件下具有优势，而变压吸附法在灵活、多变的用氧场合情况下更具优势。目前，有色企业的氧气来源大多是深冷法制氧工艺，氧气综合成本偏高；相比深冷法制氧工艺，变压吸附制氧技术更加契合再生铅富氧侧吹炉熔炼工艺对氧气的需要，原因如下：

从生产工艺的角度来看，变压吸附制氧技术具有设备数量少，维护成本低的优势；整套设备的自动化程度高，可实现无人值守；负荷调节方便，可快速实现50%~95%范围内的负荷调节；开停机方便，装置开机后20分钟可产出合格的产品氧气等特点，更加符合再生铅企业生产中的实际工况，有效减少氧气放散量。

从生产成本的角度来看，变压吸附制氧综合成本约在0.3元/标准立方米（带压力），折合吨氧成本约为220元/吨；深冷法制氧综合吨氧成本约为350~450元/吨；外购液氧汽化折合吨氧成本约为1000~1500元/吨。例如，年产20万吨再生精铅项目每小时氧气用量约为6000标方，按年运行8000h计算，相对于传统深冷法制氧，变压吸附制氧每年节约生产成本约为1200万元。

现阶段国内已有多家再生铅企业采用变压吸附法制氧并取得了良好经济效益：云南驰宏资源综合利用有限公司、山东中庆环保科技有限公司、安徽天畅金属材料有限公司等再生铅企业制氧工艺均选用变压吸附制氧工艺。

四、总结

氧气综合成本是考验制氧机成套设备技术水平的关键所在，也是反映企业精细化生产的重要指标。变压吸附制氧技术具有制氧综合成本低、维护简单、负荷调节方便等特点，随着各生产企业都以降低生产成本、提高生产效率为改进方向，变压吸附制氧技术作为降本增效的有效手段，将在再生铅冶炼领域得到越来越广泛的应用，为再生铅冶炼行业富氧提供了更加合理化、经济性更高的解决方案。

参考文献

[1]王吉坤主编.铅锌冶炼生产技术手册 .冶金工业出版社,2012.1

[2]中国国家标准化管理委员会发布. GB/T21181-2017再生铅及铅合金锭.中国标准出版社,2017.6