中国铅酸蓄电池行业清洁生产和铅元素流研究

发布时间：2020-06-18 20:17

【摘要】：在过去十几年间,中国铅酸蓄电池产量和消费量迅速增长,促进了铅工业的蓬勃发展,也引发了一系列铅污染事件,严重危害人民健康。本研究以铅酸蓄电池行业为切入点,研究了铅酸蓄电池产业链铅的利用效率和铅排放动态变化规律,系统评价了铅酸蓄电池生命周期环境影响,揭示中国社会经济系统铅流量和存量动态演化并分析未来情景,提出了中国铅资源管理和铅污染控制的技术政策建议,具有重要的现实意义。在行业研究层面,调研了铅酸蓄电池产业链80余家企业,测算了2000~2014年中国铅酸蓄电池行业从铅生产到废旧铅酸蓄电池回收全过程动态铅产排系数,研究了铅酸蓄电池及再生铅行业铅排放时空变化,定量分析了清洁生产和污染控制水平提升的铅减排效果。研究表明,2000~2014年,铅酸蓄电池行业平均铅利用效率从93.6%提升到97.3%;再生铅行业平均铅回收率从83.3%提升到94.2%。2011年以来的国家持续的重金属污染整治扭转了相关行业铅排放继续上升的趋势。在产品层面,以近年用量增长最快的电动自行车动力铅酸蓄电池为对象,建立了铅酸蓄电池生命周期环境影响评价模型,分析了从原材料生产、电池生产、运输、使用和废旧铅酸蓄电池及含铅废物回收处理全生命周期环境影响。结果表明,精铅等原材料生产是资源消耗类环境影响的主要贡献者;电池使用阶段的电耗是能源相关影响的主要贡献者;废旧铅酸蓄电池和含铅废物回收再生铅和塑料可抵消大部分原材料生产的环境影响。与传统铅锑镉外化成工艺相比,无镉内化成技术可减少53%镉排放,从而能减少电池10~21%的全生命周期人体和生态毒性潜值。在国家层面,搭建了国家层面铅元素流动态分析模型,分析了中国社会经济系统铅流量、存量动态演化。2000~2014年,中国社会经济系统中铅使用存量从153万t增加到1198万t,其中铅酸蓄电池中铅使用存量占75~77%,是全社会铅使用存量增加的驱动力。1990~2014年,中国人均铅使用存量从0.70 kg/人增加到8.7kg/人。在情景分析环节,采用自下而上的方法,模拟了2015~2030年中国铅酸蓄电池铅使用存量变化情景。基于使用存量驱动模型,分析了铅酸蓄电池行业及社会经济系统铅的需求量。情景分析结果表明,中国铅需求量将出现明显的增速放缓甚至减少,铅资源供大于求进一步加剧。冗余的铅资源将在精铅矿和废旧铅酸蓄电池中积累,2030年这部分冗余量将达到铅使用存量的2.2~3.8倍。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X38;X76
【图文】：

铅酸蓄电池,样本统计,生产企业

第 3 章铅酸蓄电池和再生铅行业铅排放时空变化000~2014 年铅酸蓄电池行业铅产排系数测算调研样本及数据来源2~2015 年，本研究调研了 74 家中国铅酸蓄电池生产制造企业，、骆驼、风帆、理士、雄韬等多个大型电池集团公司的下属企业产品来分，调研样本中 40 家为电动车辆用动力电池（后简称造生产企业，16 家为燃油汽车和摩托车起动用电池（后简称起，18 家为工业用电池生产企业（后简称工业电池，含备用电源用及等其它用途的各种铅酸蓄电池）。所有的 68 家电池生产企业（企业）中，35 家采用外化成工艺（51%），33 家采用内化成产工艺铅酸蓄电池生产企业样本的主要产品和技术工艺情况如图 3-2。

示意图,铅酸蓄电池,示意图,废气

图 3-4 2012 年不同类型铅酸蓄电池生产铅平衡示意图产过程中含铅加工废料的直接回收利用，起动、工业和动铅利用效率分别为 97.6%、95.7%和 95.1%，铅主要损失废水和废气直接排入环境的比例不足电池生产铅消耗量的态铅产排污系数酸蓄电池行业技术工艺进步和污染控制提升，铅产排系数历史产排污数据的缺失，难以直接获取实际的动态铅酸蓄本研究先根据调研估算出动态的铅产污系数，结合动态的出铅酸蓄电池行业铅排污系数，具体方法如下：3, ,1 ) (1 )t t t i t i ti GF GF EFt分别是第年铅酸蓄电池行业平均废水（或废气）铅第年铅酸蓄电池行业废水（或废气）铅去除效率，GFi,t池废水（或废气）铅产污系数，λi,t是第 t 年 i 类型铅酸蓄t

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