有色冶金工业发展面临的资源与环境问题
我国已成为有色金属生产、消费均居世界第一的大国。但是，还存在着资源、能源和环境等制约其发展的重大问题。如矿产资源危机日趋严重，行业整体综合利用率不高，能耗高，环境污染严重等。因此，资源、环境、能源是中国有色金属工业可持续发展必须解决的问题。
有色冶金矿产资源的制约
随着我国能源、资源和生态环境要素制约日趋强化，有色金属产业规模的扩大，国内资源能源短缺的瓶颈日益突出;国家大力建设资源节约型、环境友好型社会，有色金属工业面临的节能减排、生态保护压力日趋增加。冶金过程的节能降耗与减排对缓解这种矛盾具有非常重要的意义。资源的严重短缺和低质化使我国有色金属工业及相关产业面临生存竞争的危机，同时促进了节能减排与环境保护技术的发展。
国内铝土矿资源短缺，对外依存度高，进口国集中。我国人均探明储量仅占世界平均水平的14.2%，资源保障能力不足。近十年来，我国氧化铝工业整体对外依存度一直保持在50%左右。我国进口铝土矿及氧化铝来源国家较为单一。铝土矿出口国国家政治形势、出口政策等的变化，会对中国氧化铝产业造成严重的冲击，进一步加大了我国铝土矿资源供给风险。
我国贫细杂难选冶铝土矿脉石矿物含量高、组成复杂，氧化铝生产过程中的原材料消耗增加，技术难度加大，氧化铝企业利润空间减小，竞争力大大削弱。高硫矿开采利用过程中出现了设备腐蚀、赤泥沉降性能变差、产品氧化铁含量超标、碱耗增加等一系列问题，这是中国氧化铝工业未来将要面对的新的技术难题。鉴于我国铝土矿资源大部分是中低品位一水硬铝石矿，因此氧化铝工业节能减排的压力特别大。但是改进型拜耳法和高效强化拜耳法等技术的开发、优化和大规模推广应用为节能减排目标的实现提供了重要的技术基础。我国电力紧张的形势和高价格，给铝电解工业带来了不利影响，但也促使我国铝电解节能减排技术的开发应用。目前我国铝电解平均直流电耗处于世界先进水平，但是电流效率受到了不利影响。
国内高品位铅精矿供应紧张，对外依存度日益提高，原料价格的倒挂给国内铅冶炼企业的生存带来了巨大挑战。同时电子铅玻璃、锌湿法浸出渣等低品位含铅二次资源的社会积存量则急剧增加，如，未来十年间我国淘汰的显像管电子铅玻璃将超过100万t，总含铅量超过30万t;历年来堆存的含铅5%~8%的锌湿法浸出渣已接近1000万t，并仍在以每年约400万t的速度增加。适应低品位铅物料处理的清洁生产新技术和建设铅-锌-铅酸蓄电池联合企业是铅、锌冶炼行业的技术发展方向。
我国拥有丰富的白云石资源和煤炭等能源，为发展热法炼镁工业提供了良好的机遇。应进一步开发应用节能减排技术，优化改进型热法炼镁工艺，以提高竞争力。
面对我国不断加剧的资源环境双重约束，不管是从节能减排还是从有色金属产业自身发展需要出发，都要求提升再生有色金属利用的战略地位，大力推进再生有色金属产业的发展。充分利用废旧有色金属是有色金属工业实现节能减排目标的有效手段，但再生有色金属行业技术装备水平落后，环保形势严峻。综合能耗、污染物排放、资源回收利用率等关键指标与发达国家差距明显。再生铜行业，大部分中小企业仍采用落后的传统固定式阳极炉或反射炉工艺;再生铅行业，小企业产能占50%，冶炼工艺及设备落后，铅膏、铅栅未实现分类熔炼，带来环境污染隐患。今后发展应进一步提高再生有色金属技术装备和清洁生产水平，提高金属熔炼回收率，优化产品结构，促进一批原生矿产冶炼龙头企业加快进入再生有色金属领域，快速拉升产业整体发展水平及再生有色金属利用水平，推动建立全国有色金属循环利用体系。有色金属再生利用在未来节能中的作用将更加突出，按照目前的技术状况，2015年有色金属再生利用的年节能量将超过2000万t标准煤;通过多产业协同发展可以实现节约能源和提高经济效益的双重效果，循环经济的节能潜力巨大。有色金属再生利用和发展循环经济是未来有色金属行业节能的重要途径。
有色冶金工业环境污染的制约
目前我国部分大企业技术装备水平明显提高，而且依靠科技进步，节能减排等主要技术经济指标得到改明显善。但是污染问题仍然比较突出，如：氧化铝工业赤泥的综合利用率过低;氧化铝生产产生的粉尘及含碱蒸汽净化难度大;铝电解烟气净化达标率较低。铝电解槽废槽衬的无害化处理及综合利用技术未得到开发应用;铜铅锌冶炼污酸采用硫化或石灰中和沉淀法处理泥量大，砷无法开路;重金属废水的处理目前仍有中和沉淀法，废水处理后难以稳定达标、回用困难;冶炼砷渣、汞渣等危险废物缺乏安全处置技术，成为砷、汞主要污染源。部分镁冶炼企业的还原渣还未充分利用，不得不就地堆放;部分高温烟气尚未得到余热利用和充分净化就排放。因此，大力研究开发冶金行业污染控制技术，整合国内该领域污染治理的现有技术已迫在眉睫。
有色金属工业急需新技术开发与升级
我国有色金属行业的经济规模不断扩大，综合实力明显提高，在国际同行业中的影响力和竞争力日益增强，然而在产业发展中仍面临资源综合利用水平不高，部分中小企业技术装备落后，企业自主创新能力不强，无法支撑节能发展需求，高端产品和资源综合利用上缺乏核心技术，新材料、高新技术和先进装备上还依赖进口等问题。另外，我国再生有色金属工业技术落后，急需技术创新;重金属污染控制技术急需开发与升级。以污染预防为重点，以提升科技水平为切入点，以工艺清洁化、设备密封化、运行自动化、计量精准化为突破口，可实现有色冶金工业的节能降耗与减排。
能耗高仍然是我国氧化铝工业急需解决的重大技术难题。在我国一水硬铝石矿品位持续下降的情况下，应尽快开发出高效、低耗又节能的重大技术，这是保证我国氧化铝工业可持续发展的重要基础。提高产出率与氧化铝产品质量之间的矛盾也需要开发出切合我国资源和工艺流程特点的技术。赤泥的综合利用技术正处于开发阶段，大规模利用赤泥的技术还不太成熟。必须加快新技术的推广应用力度，确保氧化铝生产成本具有核心竞争力。我国铝电解工业电流效率与国际领先水平相差2~3个百分点;电流密度低，造成电解槽产出率低，也影响了电流效率。部分炭阳极产品质量未达标，造成吨电解铝阳极消耗高20～40kg。阳极效应系数较高，各企业控制也不平衡，综合比较国际上未来发展目标仍有差距。我国的铅冶炼以氧气底吹为主导，年产能接近300万t。在SKS法基础上开发的液态渣直接还原技术，正作为鼓风炉还原的替代技术在各地推广。但由于没能从根本上改变铅的生成途径，SKS+高铅渣直接还原工艺存在的主要问题是处理能力相对较小，对入炉的铅精矿品位要求较高。国内高品位铅精矿的供应非常紧张，对外依存度超过60%，并由此导致铅精矿和金属铅价格倒挂，对企业经济性有影响。但同时，我国的电子铅玻璃、锌浸出渣等低品位含铅二次资源的社会积存量近年来则呈急剧增加的态势，潜在的环境污染问题亟待解决，因此，迫切需要开发适应于中低品位铅物料处理的清洁、高效、综合利用好的新技术来增强企业的盈利能力。
湿法炼锌工艺成熟，操作简单，且进行了大量技术研发工作，在综合回收和环保方面进行了诸多改进，是国内外锌冶炼技术的主流，将来很长一段时间内仍将具有强大的生命力。锌精矿富氧直接浸出技术具有锌回收率高，过程中无SO，产出，环境友好，原料适应性强等优点，近些年，我国针对锌精矿加压浸出技术进行了大量研究工作，在加压浸出技术处理高铁、高硅物料，及铟、镓、锗综合回收方面也取得了一定的进展，但仍然存在投资、运营成本较高的弊端，制约了该方法的大规模推广。我国铅锌的冶炼能力巨大，但单一的铅、锌冶炼企业多，大型铅锌联合生产企业少，低附加值锌冶炼渣的无害化经济处置也一直没有取得实质性突破，这是我国铅锌冶金工业技术发展存在的另一个问题。
尽管热法炼镁的节能工作已取得了重要进展，但进一步节能仍然是重中之重。还原过程仍然是间断操作，还存在扒渣操作困难、生产效率低、产能较低等问题。热法炼镁的废渣综合利用技术没有大规模推广应用，同时需要发展热法炼镁的还原剂及光卤石电解镁技术。
有色冶金工业仍需进一步淘汰落后产能
我国“十一五”期间累计淘汰了落后冶炼能力铜50万t、电解铝84万t和铅40万t。2010年综合能耗氧化铝508kgce/t、铜347kgce/t、铅376kgce/t、镁5 tce/t，比2005年分别下降41.6%、43.7%、15.1%、38%，铝锭综合交流电耗为14013kWh/t，比2005年下降620kWh。SO回收率由2005年的90%提高到2010年的95%。同时，节能降耗仍存在一些突出问题：①产业结构调整进展缓慢，高耗能行业增长过快，工业能源消耗增速过高;②行业间和企业间发展不平衡，先进生产能力和落后生产能力并存，总体技术装备水平不高，单位产品能耗水平参差不齐;③企业技术创新能力不强，无法支撑节能发展需求;④市场化节能机制尚待完善，企业节能内生动力不足;⑤节能管理基础薄弱，节能服务能力与市场需求发展不相适应。因此，我国必须继续加快产业结构调整，落实淘汰落后产能任务。通过完善落后产能退出机制，加强淘汰落后产能监督检查力度，确保淘汰落后工作按期完成。同时严格新建项目节能准入，从源头把好节能准入关，严格控制高耗能、低水平项目重复建设和产能过剩行业盲目发展。
我国铅锌冶炼的主流工艺技术已经处于世界先进水平，但从全国铅锌冶炼(包括铅锌再生)行业整体上看，仍然存在“落后产能比例高，技术相对落后，装备水平低，清洁生产推行缓慢”等问题。铅锌冶炼业应加大产业结构调整和产品优化升级的力度，加快淘汰低水平落后产能，即加快淘汰不符合行业准人条件的年产铅5万t、锌10万t以下的低水平落后产能;铅锌产业集中区或敏感区“实行产能等量或减量置换”。2002年以前，我国铅冶炼一直采用传统的烧结一鼓风炉工艺，污染严重。2002年，富氧底吹—鼓风炉还原炼铅工艺率先在豫光金铅应用，随后在全国推广。2010—2013年，国家要求淘汰的铅(含再生铅)落后产能累计完成约354万t，相当于目前冶炼总产能的80%。淘汰的锌(含再生锌)落后产能累计完成约112万t，相当于目前冶炼总产能的17.2%。有效推动了铅锌冶炼行业工艺技术和装备水平的提升，显著提高了行业的清洁生产水平。《铅锌冶炼工业污染防治技术政策》的原则是注重保障生态安全和人体健康，促进铅锌冶炼工业生产工艺和污染治理技术进步，推进铅锌冶炼产业升级与产能控制，推动铅锌冶炼业开展清洁生产，实施污染综合防治技术路线，合理设置防护距离，严格环境管理要求。在环境敏感区及其防护区内，要严格限制新(改、扩)建铅锌冶炼和再生项目;区域内存在现有企业的，应适时调整规划，促使其治理、转产或迁出。通过产业结构调整、重视源头控制、实行清洁生产、促进冶炼技术与污染治理技术进步，以期望通过《铅锌冶炼工业污染防治技术政策》的实施和国家产业宏观政策调控不断深入，落后技术、工艺和小规模企业将不断被淘汰，整个铅锌冶炼行业污染物排放总量将会得到进一步削减，行业污染治理水平也将会得到较大提高，走上可持续发展道路。
再生有色金属工业急需技术创新
从全球观点看，矿产资源是有限的和不可再生的，人类不应该也不可能只是不断地向地球索取资源，建立资源循环利用系统是一种必然的趋势。长期以来，我国大宗有色资源主要依靠进口，如2011年铝、铜的对外依存度分别达到47%、70%。有色金属具有很强的重复利用特性，废旧有色金属经过回收加工再处理可以实现有色金属的再生使用。充分利用废旧有色金属资源，实现有色金属再生利用是解决我国资源不足的重要途径。再生有色金属相对于原生金属能耗大幅下降，具有很强的节能效果。2011年我国再生有色金属总产量为835万t，约占有色金属总消费量的24%，而一些发达国家有色金属总消费量50%以上来自于循环利用。
按照《再生有色金属产业发展推进计划》(工信部联节【2011】51号)，到2015 年，我国再生铝占铝的总产量比例将提高到30%。按照《有色金属工业中长期科技发展规划(2006—2020年)》，到2020年，我国再生铝占铝的总产量比例将提高到40%。2013年，中国再生有色金属工业运行总体平稳，产业结构调整取得新进展，产业集中度及规范化程度有较大提高，科技创新取得一定成效，节能减排、保护环境不断增强。2013年中国再生有色金属工业主要品种(铜、铝、铅、锌)总产量约为1075万t，同比增长3.5%。2013年中国再生铝行业的主要特点如下. ①市场集中度较低。我国的铝再生利用处于初级发展阶段，目前，全国已有再生铝企业约2000家，其中，生产规模在年产1万t以上的再生铝企业只有30家左右，年产10万t以上的只有少数几家公司，其他的均为小型企业甚至家庭作坊。我国再生铝行业市场集中度较低，不利于再生资源的规模化和集约化的利用。同时，由于小规模再生铝生产企业在环保方面的投入和技术水平有限，生产过程经常存在环保不达标的情况，给环境保护带来了较大压力。预计未来我国会有大量的不符合条件的小型再生铝生产企业退出市场，市场的集中度会逐步提高。②产业政策支持力度加大。再生金属行业属于资源再生行业和循环经济范畴，行业的良好发展具有重大的经济、社会、环境效益，是国家鼓励大力发展的行业，并在产业政策上给予了强有力的支持。近年来，国家先后在《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》《有色金属产业调整和振兴规划》《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》《“十一五”资源综合利用指导意见》《有色金属工业中长期科技发展规划(2006——2020年)》《外商投资产业指导目录(2007年修订)》《产业结构调整指导目录(2011年本)》等国家产业政策和产业发展规划中，明确提出大力发展资源再生产业和循环经济。③行业处在快速发展阶段。由于我国目前再生铝占铝产量的比例较低，只有21%左右，远低于33%的全球平均水平，发展前景广阔。在国家相关政策的指导和支持下，铝资源的再生利用越来越受到社会的重视，同时废铝供应也在逐渐增加，再生铝行业在我国目前处于快速发展阶段。④地域分布特征明显。目前，我国废铝回收、分类、集散及再生铝加工利用区域主要分布在广东南海、清远、浙江台州、永康、江苏太仓、河北保定、上海和天津外围地区，这些地区靠近铝消费市场，同时具备利用国外废铝资源的便利条件。国家环境保护部已经批准建设的再生资源加工区共有十家，第一批五家园区所在地包括：浙江的宁波和台州、江苏太仓、天津子牙、福建漳州，怡球资源是江苏太仓再生资源加工区内最大的再生铝企业;2006年批准的第二批五家园区所在地包括：山东烟台、河北文安、广西梧州、广东的江门和肇庆。由此可看出，我国的再生铝产业主要分布在珠江三角洲、长江中下游和环渤海地区三大经济较为发达的区域，具有明显的区域性集中的特征。⑤整体技术水平有待提高。再生铝生产是从回收、分选到熔炼等过程的系统工程，生产效率、资源利用率和环保水平是企业发展的关键技术要素。目前我国再生铝行业大部分中小企业存在设备简陋、技术落后的问题，行业的整体技术水平不高，在生产过程中的烧损大，铝金属的回收率较低;生产产品均一性不高，性能不达标，产品质量无法保证;技术水平低导致生产过程中对环境的污染比较严重。因此，我国再生铝行业内的大部分企业急需提高生产技术和节能降耗水平，从而使整个行业的技术水平得到提高，促进行业良性发展。
作为一个铜资源较为缺乏的国家，目前我国的铜消费占比已接近40%，而资源占有率仅为5.5%，铜冶炼企业的原料自给率不足20%，需要从国外大量进口铜精矿和废杂铜。当前我国铜产品进口构成中，原料比重较大，主要包括精炼铜、粗铜、废杂铜和铜精矿。铜出口量较少，且以半成品、加工品为主。再生铜前景好，可以循环利用的废杂铜正逐步成为铜冶炼原料的重要补充。在主要发达国家，再生铜产量占比非常高，美国约占60%，日本约占45%，德国约占80%。要解决我国铜资源问题，除加强国内外铜矿资源拓展外，也要大力发展可再生铜的路径。2011年，我国再生铜产量从2003年的28.8万t快速发展至181万t，而再生精铜占整个精炼铜产量的比重也从2003年的16.3%扩大到35%。目前在建和拟建的再生铜产能有60~80万t，这些产能如建成并投产，我国再生铜的产能将超过300万t。由于目前国内消费领域大量有色金属产品尚未进入报废高峰期，国内所回收的废金属还无法满足日益增长的再生有色金属产业的原料需求，进口废金属仍然是我国再生有色金属产业的重要原料来源。目前，国内年回收废铜仅60~70万t，进口约400万t。
2000年起，西方发达国家的重有色冶炼一直维持原有工程的生产能力。但是，再生铅在国外铅总产量中的占有率却由2001年的58.7%提高到2011年的71.1%。而2011年，我国再生铅占铅总产量的比重仅为30.2%。主要原因是：①我国铅的社会积存总量相对偏低，循环二次铅量自然偏低;②我国原生铅产量太大，以2011年计，我国总产量达到324.4万t，是国外的2.08倍;③我国铅出口量大，减少了铅在国内的循环总量，反之，国外进口铅，增大了铅的总循环量。与原生铅相比，再生铅冶炼的流程更短、能耗更少，能实现资源循环利用。再生铅的主要原料是废旧铅酸电池，但我国的废旧铅酸电池回收利用仍然存在无序状态，点多、规模小、技术落后、污染严重等是这一行业的突出问题。在进行废旧铅酸电池回收利用时，不仅要重视铅的回收，更不能忽视废酸和酸泥的处置，否则会带来严重的二次污染。在这方面，豫光金铅经过改进创新，形成可处理各种废旧铅酸电池的新工艺。这一系统将废旧铅酸电池破碎分离成塑料、硬橡胶、铅栅和铅膏等4种物质，开创了再生铅与原生铅相结合的资源利用新模式，成为我国再生铅利用行业的样本。受高品位铅原料的限制，加上铅的二次物料，没有经济环保的独立回收工艺。所以，绝大多数铅冶炼厂都大量搭配处理铅酸电池的酸泥、锌浸渣、高炉或电炉铅锌尘等二次物料，综合回收其中的锌、铅、铜、银等有价元素。这是我国铅冶炼厂发展的大趋势，也是世界铅冶炼发展的大趋势。
再生有色金属资源和原矿资源有许多不同之处，处理方法也不尽相同。例如，再生资源的破碎、分选等预处理过程就大不相同，通常更复杂;由于再生资源成分复杂、波动范围大，分离和提纯金属较困难;处理“城市矿山”的企业大众在城市或者城市周边，为避免二次污染，一定要对有害元素进行无害化处理。这些问题都是再生有色金属产业必须攻克的技术难题，是产业实现可持续发展必须面对的挑战。近些年，我国再生有色金属产业在发展过程中也涌现出了一些具有一定规模和技术实力的企业，提升了再生资源的利用水平。但整体而言，我国再生有色金属产业集中度较低、生产工艺和技术装备落后、再生产品附加值低、存在二次污染，与发达国家水平差距明显。另外，缺乏行业准入制度和再生产品标准，造成行业发展水平参差不齐，市场竞争无序，需加以规范。
“十二五”期间随着我国废旧有色金属量的增加，加之相关政策的完善，再生有色金属进入了快速发展阶段。《2009——2015年再生有色金属利用专项规划》指出2015年我国再生有色金属总产量将达到1100万t，再生精炼铜、再生铝和再生铅产量分别达到当年精炼铜、电解铝、精铅产量比例的40%、30%和30%以上。按照2009年的水平，届时再生有色金属相比原生金属年节能量将超过2000万tce，即使考虑到原生金属能耗降低因素，2015年再生有色金属年贡献节能量也应在1500万tce左右。可见，再生有色金属将成为“十二五”乃至更长时期有色金属工业节能降耗的重要力量，其整体贡献随着我国废旧金属大量进入循环阶段而日益突出。
当前，制约中国再生有色金属产业发展的突出矛盾是技术创新能力不足，缺乏核心竞争力，产品结构不能满足市场需求，主要反映在新材料开发、技术装备研发、产品转化三个方面，因此企业转型升级十分紧迫。6.7.6 有色冶金行业急需先进污染控制技术
有害重金属污染有致畸、致癌、致突变的“三致效应”，在气、水、固体“三相”中迁移转化与扩散。在我国，有色金属矿(含伴生矿)采选、有色金属冶炼、含铅蓄电池、皮革及其制品、化学原料及化学品制造等五大行业重金属排放量占重金属排放总量的95%以上，成为重点防控行业。在涉及重金属行业中，相当一部分工业企业投产年代已久，设备老化严重;企业规模小、技术落后情形普遍存在。解决当前重金属污染问题，必须实施清洁生产与污染全过程控制。以污染预防为重点，以提升科技水平为切入点，以工艺清洁化、设备密封化、运行自动化、计量精准化为突破口。
铝镁工业冶炼过程的污染控制技术、废气、废水和废渣的排放和综合利用技术基本上还处于开发阶段，氧化铝生产的赤泥、铝电解生产排放的废槽衬、热法炼镁工业的废渣是铝镁工业最重要的固体废物，目前这些废物的利用率很低，尚未找到普遍有效的综合利用方法。
在处理铅锌混合精矿时，精矿烧结过程中的铊大部分以气态挥发进入烟尘中，由于烧结烟尘的无组织排放，随烟尘外排的铊在环境中日益积累，会严重污染地表水。氧气浸出技术(包括氧压浸出和常压富氧浸出)仅仅解决了SO的产生和由此导致的SO污染问题，并没有从根本上解决浸出渣中伴生铅、银、汞的回收和无害化处置问题。考虑铅锌矿物相互伴生而且还有汞、砷、镉等有毒物质的特点，为便于综合回收，减少副产品中间贮、运过程的能耗及污染，鼓励企业采取铅锌联合冶炼、配套综合回收、产品关联延伸等措施，提高铅锌冶炼各工序中铅、汞、砷、镉、铊、铍和硫等元素的回收率，最大限度地减少排放量，废铅产品及含铅、锌、砷、汞、镉、铊等有害元素的物料，应就地回收。
开发有色冶炼过程重金属污染控制技术，针对我国有色冶炼行业重金属污染形势紧迫的现状，建立我国有色金属冶炼重点行业的重金属污染源清单及防控技术清单;提出适合重金属污染防治的环境监督和管理方案与建议，为我国有色金属冶炼重点行业重金属污染控制与管理提供技术支撑。在行业内，全面推广应用生物制剂法和膜法等先进的重金属废水处理技术，实现有色金属工业企业的“零排放”，解决重金属工业废水污染问题。
另外，保障有色金属工业减排工作的顺利实施，关键在于清洁工艺的全面推广应用，如世界上技术领先、环保、节能、高效的“双闪”(闪速熔炼、闪速吹炼)铜冶炼技术和装备，三段炉炼铅新工艺、铅闪速熔炼新工艺，硫化锌精矿直接加压氧浸炼锌工艺等。这些先进工艺，可从根本上解决传统重金属冶炼中的低空污染问题，实现清洁生产，降低环境污染负荷。
1197
0 
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
