我国再生有色金属占据重要地位,再生金属回收利用是有色金属工业污染控制的重要途径。进入21世纪以来,中国再生有色金属产业快速发展、成就辉煌。2012年再生有色金属(铝、铜、铅、锌)产量1039万t,其中铝480万t,铜275万t,铅140万t,锌144万t。2013年再生铜、铝、铅及锌的产量分别达到275万t、520万t、150万t和130万t。另外,高铝粉煤灰提取氧化铝技术进入了产业化应用阶段,赤泥回收铁、铝电解槽废衬回收、镁渣回收等的综合利用开发取得重大成果。再生有色金属产业规模不断扩大,资源综合利用水平不断提高,已成为中国有色金属工业的重要组成部分,为节能减排、节约资源做出了突出的贡献。大力发展再生有色金属产业已成为中国有色金属工业实现节能减排目标的结构性措施。
再生有色金属资源概况
废旧有色金属具有良好的再生利用性能,大力开发利用再生金属为节省原生矿产资源、能源,减少污染物排放,保护环境等做出了巨大贡献。随着工业化、城镇化进程的加快,我国的资源需求进一步加大,再生金属作为战略性新兴产业重要组成部分,意义凸显。我国主要再生有色金属产量已连续3年突破1000万t,超过了10年前全国有色金属总产量,再生金属产业已成为我国有色金属工业的重要组成部分。
近年来,我国再生金属产业技术装备水平明显提高,一些装备已达到或接近国际先进水平,产业发展后劲显著增强。世界再生铝产量占原铝产量的35%~50%,其中美国约占50%,日本约占90%,德国约占45%。世界再生铜产量占原生铜产量的40%~55%,其中美国约占60%,日本约占45%,德国约占80%。世界再生铅产量占原生铅产量的40%~60%,其中美国约占.75%,日本约占60%,德国约占55%。中国有色金属废料供给结构正在改善。2002—2011年,中国累计进口有色金属废料6274万t,其中,含铝废料进口1817万t,占原料供给的55%以上,含铜废料进口4417万t,占原料供给的70%以上。
以稀贵金属、有色金属作为主要目标产品和收益点的电子废弃物处理产业、已成为我国再生有色金属产业的重要组成部分,环境效益和经济效益明显。据联合国有关报告,全球每年产生的电子垃圾多达5000万t,预计2017年将达到6540万t,其中部分电子垃圾来自废旧电视或智能手机。我国因“四机一脑”(电视机、洗衣机、电冰箱、空调、微型计算机)处于报废高峰期和国家相关鼓励拆解政策,电子垃圾的增长速度更快,2013年全国回收拆解废弃电器电子产品超过1.1亿台,同比增长38.3%,远远高于全球电子废弃物的增速(5%~6%)。白色家电产业是铜、铝等有色金属的主要下游市场之一,以空调为例,铜占其成本结构的1/4左右,铝占1/10左右,以冰箱为例,铜约占成本结构的1/6,铝占1/20。废旧家电的拆解回收和无害化、高值化、全组分清洁利用所带来的节能环保效应非常明显,家电产品的生产、消费和报废等,均与有色金属具有紧密的联系。
我国再生有色金属产业拥有最广阔的市场空间,在已具备的坚实的再生技术基础上,充分借鉴发达国家的成熟经验,强化循环经济立法,加大宣传力度,健全回收体系,提高环保标准,推广高值化利用,畅通进口渠道,抓住发展机遇,迎接严峻挑战,必将更好地发挥出中国再生有色金属产业在全球市场的不可替代的重要作用。发展中的再生有色金属产业要积极与国际接轨,把国内外的废旧有色金属资源汇聚到再生利用产业。
再生铝资源
再生铝产业是铝工业的重要组成部分和发展循环经济的重要领域。随着产业结构调整的深入,中国再生铝产业将得到更为迅速的发展,再生铝产量由改革开放前的几千吨,增长到2013年的520万t,我国已经成为世界最大的再生铝生产国。中国再生铝产业的不断发展,将对铝工业的资源循环利用和节能减排发挥越来越重要的作用。
金属铝是报废汽车中含量仅次于钢铁的金属,以重量计其占比为3%~4%,而且高端车含量更高。按未来报废汽车数量猛增至1000万台计算,国内汽车报废铝产量也将随之大幅增加至30~40万t。随着经济持续增长,国内铝制品的消费量和社会积蓄量不断增加,初步估算,2015年国内报废各类新旧铝制品将超过400万t,为再生有色金属产业的持续发展提供了有力的原料保障。
2020年以前,我国的用铝需求需要通过大量的进口来满足;2020年后原铝量逐渐下降,可循环的储积铝量逐渐增多。至2030年社会储积可循环铝量将可以满足再生铝的生产需求,并略有盈余,即2030年后我国将可以依靠社会储积铝量满足对再生铝的需求,并进一步减少原铝产量。
再生铜资源
因为铜需求长期存在,而我国铜资源贫乏,因此再生铜便成为铜资源利用中不可或缺的部分。再生铜因98%的高回收率、低成本及金属保值性较强,近年来产量增长明显,至2015年精炼铜产量达950万t,再生铜达380万t,所占比例由2010年的37.8%上升至40%。
再生铜回收一般包括两部分:一是企业在生产过程中产生的边角废料,由于铜加工材的综合成品率只有60%左右,因此废料量很大。二是社会上积存的废杂铜,这部分目前是国内回收的重点。据估计,近几年中国每年回收废杂铜含铜量已超过70万t,占国内铜消费量的25%左右。
再生铅资源
全世界铅资源已探明的静态可开采储量预计还可以开采20年左右,是所有金属资源中可开采时间最少的。如果不加紧研究再生铅资源的开发,而继续大规模开采原矿,50年内世界铅资源将被消耗完,而作为对铅需求量与日俱增的进口国,我国也将面临铅资源短缺问题。
我国的铅储量占世界总储量的30%左右,但是如今的国内开采量已经不能满足铅冶炼的需要。我国再生铅回收利用起步较早,原料来源比较广,85%以上来自废旧铅酸蓄电池,少量来自电缆包皮、耐酸器皿衬里、印刷合金、铅锡焊料及各类轴承合金等。2013年,中国再生铅产量为150万t,同比增长7.1%,占当年精铅消费量的30%以上。2014年,我国再生铅产量达160万t,同比增长6.7%,约占全年铅产量的38%。2014年,再生铅企业反映最为强烈的就是原料不足的问题,实际上,我国每年产生的废铅酸蓄电池数量超过260万t,但正规回收的比率不到30%,从目前发展情况看,到2015年,中国再生铅产量占原生铅的比例有望超过《再生有色金属产业发展推进计划》中提出的40%的发展目标。目前,欧美发达国家的再生铅产量占铅总产量的比重是90%,日本为100%,而中国仅为30%,且再生铅主要用于铅酸蓄电池企业。
目前,铅酸蓄电池的使用量占所有电池市场份额的70%,其应用领域已从汽车启动电源、火车用电池等发展到通讯、风能、电力、新能源汽车、不间断电源等,每年产生大量的废铅酸蓄电池,推动了再生铅行业的发展。目前,再生铅产业已成为中国铅工业的重要组成部分,其行业本身也在不断地进行技术革新。铅酸蓄电池产业的快速发展也将进一步推动废铅酸蓄电池报废量逐年增长,为再生铅产业提供原料保障。
再生锌资源
2014年再生锌的产能在180万t左右(折合的锌金属量),产量在133万t,同比增长4%。涵盖热镀锌渣和锌灰的利用、生产过程中和报废后的锌合金的再生利用、钢铁行业电弧炉烟尘和瓦斯泥/灰中锌的提取利用、其他冶金行业含锌尘泥中锌的提取利用。
根据锌的消费和回收,一般可以把再生锌原料分为四类:生产过程产生的含锌废料,包括热镀锌过程产生的热镀锌渣、锌灰,这是再生锌的主要原料;锌材和压铸锌合金生产过程中产生的废料和边角料,这部分含锌废料基本回收。消费后回收的可用于再生的锌,包括报废的压铸锌合金和锌材,这个通过废料回收市场收集回收;镀锌废钢在电弧炉冶炼时锌进入烟道,电炉烟道灰的锌含量在15%~25%,该类含锌烟尘作为再生锌的原料回收锌或者生产含锌制品。高炉炼铁时产生的含锌瓦斯泥/灰。高炉炼铁过程中,锌的熔沸点低,锌进入瓦斯泥/灰中被富集,这部分烟尘的数量大,锌品位差别较大,品位高的部分可以通过回转窑或者转炉后,使锌在烟尘中再次富集,以次氧化锌的形式产出,提锌后剩余的部分可以重返炼铁或者炼钢工段再利用。铜、铅、锌等行业冶炼过程中产生的含锌烟尘。锌一般和其他金属共伴生,在铜、铅、锌冶炼过程中,锌的熔沸点低,还原后进入烟道和除尘设备中被富集,这部分烟尘的锌含量较高,有利用价值。
根据再生锌的原料分类,2014年再生锌的各类原料数量和利用情况如下:热镀锌渣、锌灰。据不完全统计,2014年华东地区生产线开工数较去年增加了25%。镀锌行业的锌消费占到57.3%左右,2014年锌的消费量增长5%~6%,其中有12%左右进入热镀锌渣和锌灰,这部分资源的含锌量在82万t左右。2014年以热镀锌渣、锌灰为原料的再生锌产量(包括氧化锌折合的锌金属量)约52万t。压铸锌合金生产过程中生产的含锌废料。近年来压铸锌合金开工率维持低位,锌合金压铸生产有5%的金属损耗,另外还产生4%的熔渣,熔渣主要送锌冶炼环节制造锌锭,是再生锌的原料。报废的锌合金废料。中国用于建筑行业的镀锌钢板和锌合金的报废年限为25~30年,用于汽车、家电和电气设备的寿命一般为10~15年,根据当年的消费量和消费结构,按报废周期估算2014年报废的含锌材料中锌大约有25.3万t,这部分资源的再生锌产量在20万t左右。烟道灰。废钢用电弧炉冶炼,其操作温度为1500~1700℃,炉料中存在的易挥发金属如锌、铅、镉等挥发进入烟尘中。电弧炉废钢冶炼中烟尘产生率为11~20kg/t钢。镀锌板材的报废周期一般为20年,测算得出2014年废钢冶炼产生的含锌烟尘的含锌量为25.4万t,这部分资源的再生锌产量为10万t。瓦斯泥/灰。2014年1——11月,中国生铁累计增长0.4%。我国高炉炼铁中,瓦斯泥/灰的产出量为15~25kg/t Fe,根据生铁年0.4%的增长速度,估算高炉炼铁产生的瓦斯泥/灰的锌含量在57万t左右,这部分资源的再生锌产量在30万t左右。铜、铅、锌冶炼产生的含锌烟尘。2014年以铜、铅、锌冶炼行业产出的含锌烟尘为原料的再生锌产量约为8万t。进口的含锌物料。根据海关数据,2014年进口的锌废碎料为3.2万t。但2014年真正进入国内的废锌资源含锌量超过10万t,以进口废锌资源为原料的再生锌产量为8万t左右。
再生镁资源
镁的主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金,主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域,其用量正以每年15%的速度保持快速增长,远远高于铝、铜、锌、镍和钢铁的增长速度。
随着镁合金应用技术的不断提高,镁及镁合金在各个行业的用量日益增大,废镁和废旧镁合金的回收与利用产生了巨大的需求空间,对镁合金的循环利用具有重要意义。废镁多以合金形式存在,物理形态有块状和屑状。镁合金的熔化潜热比铝合金低得多,比铝合金消耗的能量少,因而镁及其合金是易于回收的金属,目前使用的镁合金均可以回收。