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聚焦 | 我国有色金属工业绿色低碳发展问题与建议
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【摘要】：近年来，随着碳达峰碳中和目标的提出，我国工业领域绿色转型面临重大挑战。虽然有色金属工业在绿色转型过程中取得了一系列进展，如主体技术装备水平和能源利用效率显著提升等，但也面临大宗固体废物综合利用率低等一系列难题。立足新发展阶段，我国有色金属工业亟需进一步优化产业结构，强化清洁生产，全面提升环境治理水平，积极稳妥推进有色金属工业碳达峰。
【关键词】：有色金属工业；绿色转型；产业结构；清洁生产；碳达峰
【作者】：
邵朱强：中国有色金属工业技术开发交流中心有限公司副总经理，高级工程师，本文通讯作者
李 丹：中国有色金属工业协会高级工程师
刘 睿：中国有色金属工业协会工程师
2023年 第9-10期
有色金属工业绿色低碳转型取得突破性进展
“十三五”以来，有色金属工业以科技创新为支撑，以法规、标准、制度建设为保障，扎实推进绿色低碳转型，优化产业和能源结构，绿色发展取得显著成效。
主体工艺技术装备达到或接近国际一流水平
国内骨干铜冶炼企业采用拥有自主知识产权的富氧侧吹—多枪顶吹连续炼铜技术，其产能占比逐年增加，大幅度减少了能源消耗和污染物排放[1]。铝冶炼企业采用新型稳流保温铝电解槽节能技术等一批先进的节能低碳技术与装备，并实现成套技术出口。铅锌冶炼企业全部淘汰了落后的烧结工艺，全面普及富氧熔池熔炼，且鼓风炉还原基本被取代，实现了液态高铅渣直接还原，改变了谈“铅”色变的局面[2]。锌冶炼突破了技术难关，开发应用赤铁矿法新工艺，有效解决了浸出渣处理成本高的难题，实现了变废为宝。镁、工业硅等能源消费强度较大的冶炼主体工艺、技术、装备均有了新突破。我国有色金属工业整体技术装备水平迈上了新台阶[3]。
能源利用效率显著提升
行业主要品种能耗稳步下降，整体达到或接近国际先进水平。2021年，我国铜冶炼综合能耗为267.1kg/t（以标煤计），铅冶炼综合能耗为326.7kg/t（以标煤计）[4]；电解铝、氧化铝、金属镁等主要金属品种的能源单耗稳步下降，创历史最低水平。同时，能源结构进一步优化。2015年我国电解铝使用可再生能源的比例仅为10.5%，到2022年电解铝使用可再生能源占比达到23%，大大降低了原铝碳排放强度[5]。
清洁生产水平大幅提高
有色金属工业是重金属有害元素产生量较多的行业之一，亟需针对铜铅锌冶炼实施汞、铅、镉、砷等重金属污染物防控。近年来，在研究重金属污染物迁移转化规律的基础上，有色金属行业有针对性地实施了一批清洁生产技术改造，大幅度减少了污染物的产生量，降低了末端治理难度和压力。通过技术改造，规模以上企业清洁生产成效显著，其中，一级标准企业占比超过20%，二级及以上企业占比超过50%。
污染物排放强度降低
随着污染防治攻坚战深入推进，大气污染防治重点区域进一步升级治理设施，骨干企业尾气治理达到超低排放要求。铜铅锌冶炼企业针对二氧化硫排放浓度高的问题，采用“两转两吸”制酸工艺对硫进行资源化利用，并对制酸尾气采用双氧水脱硫，二氧化硫排放浓度控制在35mg/m3以下；铝冶炼企业烟气脱硫实现了脱硫设施“从无到有”、排放浓度“从高到低”的转变，烟气颗粒物、二氧化硫处理水平世界领先，分别降至10mg/m3、35mg/m3以下[5]。
危险废物资源化、无害化处置水平显著提升
原料、生产工艺等自身特点，决定了有色金属行业在生产过程中将产生大量含砷、铅、汞等的危险废物。经过多年科技攻关，铜冶炼行业实现了含砷废物资源化利用；含汞酸泥、含铜污泥均实现资源化利用，提取有价元素，大大降低了环境风险。针对难处理的电解槽大修渣、铝灰等危险废物，骨干铝冶炼企业和科研院所积极探索，形成了一批资源化利用和无害化处置技术，破解了企业发展的瓶颈，有力支撑了有色金属行业高质量发展。
2023年第9-10期
我国有色金属工业绿色发展成绩斐然，产业发展进入新发展阶段，但部分突出问题亟需解决。
大宗固体废物综合利用率不高
我国有色金属工业一般固废产生量约占全国的1/5，主要包括矿山尾矿（含赤泥）、废石、冶炼渣和炉渣等。其中，铜矿山废石是有色金属工业产生量最大的固体废物，其堆存在排土场内，经长期日晒雨淋产生大量的酸性废水，带来一定的环境风险，因此废石的资源化利用迫在眉睫。赤泥是有色金属行业最难处理的固体废物之一，我国赤泥年产生量约1亿t。由于产生地比较集中且碱含量高，综合利用率仅为5%左右，赤泥大规模低成本利用仍是世界难题。
能效提升遇到瓶颈
经过多轮技术改造，有色金属冶炼主体工艺已经基本成型，在未出现重大技术突破之前，难以大幅度降低单位产品能耗强度；原矿和精矿品位逐年下降，势必造成冶炼过程中能源消耗增加；环保要求逐步提高，重点区域大气、水污染物执行特别排放标准，同时强化了对无组织废气的管控，新增大量的污染治理设施，风机、水泵等动力设备用电大幅度攀升，增加了降低单位产品能耗强度的难度。
基础研究投入不足
有色金属行业绿色低碳技术发展的短板在于基础研究不足，资金投入主要倾向于技术推广应用和技术示范。由于基础研究周期长、见效慢等原因，对于惰性阳极、相对真空连续炼镁、低温烟气脱硝、湿法冶金高盐废水处理等前瞻性、颠覆性、基础共性研究投资不足，技术升级进入瓶颈，绿色低碳技术突破缓慢。
2023年第9-10期
推进有色金属工业绿色低碳高质量发展的建议
优化产业结构，推进产业高质量发展
（1）优化产业布局
推进氧化铝等对外资源依存度高的产业在沿海地区布局，引导电解铝等高耗能产业向资源和清洁能源丰富及环境承载力强的地区有序转移。对不符合区域发展规划、盈利能力弱、工艺水平落后、升级难度大的有色金属冶炼企业，要求其主动求变，转产、转型、转向或退出。针对具备改造搬迁条件的有色金属冶炼企业，鼓励退城入园，实施工艺改造和装备升级。当前，我国已形成环渤海、长三角和中部地区三大重点城市矿产分布区域，应围绕重点区域持续推进城市矿山开发利用，支持相关企业，按照优化存量、引导增量、主动减量的原则，持续推进供给侧结构性改革，有效化解过剩产能，建设规模化、绿色化、高值化绿色矿山综合利用示范基地。
（2）加快淘汰落后产能
淘汰密闭鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺及设备，升级改造转炉炼铜清洁生产工艺及装备；鼓励连续熔炼炼铅工艺，逐步淘汰鼓风炉还原熔炼炼铅工艺；淘汰竖罐炼锌工艺及装备；坚决淘汰“小散乱污”的再生有色金属冶炼企业。
强化清洁生产，全面提升环境治理水平
（1）实施能效提升工程
坚持节约优先，全面提升重点产品能效。针对铜铝铅锌冶炼等能耗重点领域，鼓励开展铜铅锌锑冶炼富氧强化熔炼系统节能综合改造，包括能源系统优化、能源梯级利用；优化电解槽槽体结构，提高阳极质量，进一步降低电解铝电耗；对烧结—密闭鼓风炉炼锌工艺实施清洁化生产改造，减少无组织排放；开展复式竖罐炼镁技术产业化示范，大幅度降低镁冶炼能源消耗。
（2）全面提升末端治理水平
大气污染防治重点区域须严格执行大气污染物特别排放限值要求，重点督促铝冶炼、铜铅锌冶炼、再生金属冶炼企业升级改造污染物末端治理设施，使企业逐步达到超低排放要求；加强无组织排放管控，按照源头控制、过程防治、末端治理的原则，采取有效措施，减少原辅料运输、物料堆场、加料、排渣等关键环节的无组织逸散。鼓励非重点大气防控区域的有色金属冶炼企业积极采取有效措施，削减污染物排放量。对于江西、云南、湖南等重点矿产开发的区域，重金属污染物应达到特别排放限值要求。
（3）推动固废综合利用
严禁随意处置和填埋危险废物，应严格按照危险废物转移管理办法有效处理处置，杜绝向不具备资质的企业转移；研究危险废物规模化、资源化、无害化处理途径，特别是铝冶炼大修渣、钨冶炼渣、铜冶炼砷滤饼、锌冶炼浸出渣等关键危险废物，鼓励在企业内部进行资源化综合利用，减少环境风险；研发尾矿、赤泥等大宗固体废物低成本大规模利用技术，提高固体废物资源化利用水平。
（4）加大研发攻关力度
提升清洁生产水平，促进绿色循环发展，鼓励实施连续炼铜、湿法炼锌、盐湖提锂及废旧锂电资源化综合利用等节能降碳和资源开发技术。加强产学研结合，提出科学可行的技术路径，重点对有色金属冶炼低浓度烟气脱硫、低温SCR烟气脱硝、高效除尘、含重金属废水深度处理与资源回用、危险废物综合处置等行业共性关键技术难题进行研究，开发规模化处理装备，解决企业生产面临的实际问题。
积极稳妥推进有色金属工业碳达峰
（1）持续优化能源结构
鼓励使用可再生能源，在充分考虑当地生态承载能力的前提下，支持电解铝产能向水电等清洁能源富集的地区转移，减少因煤电消耗造成的大量二氧化碳间接排放。引导有色金属企业特别是电解铝企业通过电网购电、购买绿电等方式使用可再生清洁能源。
（2）发展再生金属产业
目前，再生资源利用在中国已形成重要产业，再生金属对原生金属的替代将释放出巨大的碳减排潜力，如再生铝的能耗仅为原生铝的5%。应进一步加快建设有色金属分类回收体系，布局一批有色金属综合循环利用示范基地，提高有色金属材料保级利用水平。鼓励企业选用绿色低碳的原料、能源、物流、装备和技术，推进建立绿色供应链、绿色园区、绿色工厂，提升有色金属产业绿色制造水平。
（3）开发绿色低碳技术
加大攻关力度，推进一批示范作用强、耗能强度大、落地见效快的项目实施绿色低碳技术改造，重点围绕有色金属冶炼技术，如铝电解高温废气余热回收利用技术、铜铅锌冶炼中低位余热利用技术、大型竖罐双蓄热镁冶炼技术、铝冶炼和钛冶炼颠覆性技术等实施绿色低碳技术攻关，推进有色金属冶炼智能装备及智能控制系统应用，探索节能降碳和固废资源化的协同生产模式，推动行业绿色、低碳、智能化发展。
（4）建设绿色制造体系
健全绿色低碳标准体系，完善绿色产品评价和公共服务体系，强化绿色服务保障，构建完整贯通的绿色供应链，全面提升绿色发展基础能力。加快制订有色金属行业碳排放核算、产品碳足迹、产品限额和低碳评价等标准，推动有色金属产业低碳转型升级，提升绿色发展水平。
立足新发展阶段，在“双碳”目标背景下，有色金属工业须加快向绿色高质量发展的战略转变。绿色低碳转型是融合政策、法规、技术、经济等诸多因素的系统性工程，全行业要贯彻新发展理念，勇于担当、切实行动，为建设有色金属工业强国作出历史性贡献。
2023年 第9-10期
参考文献
[1]邵朱强, 田丰. 中国有色金属行业绿色发展和技术转型[J]. 环境保护科学, 2016, 42(2): 18-21.
[2]邵朱强. 有色金属行业环境污染及减排出路探析[J]. 环境保护, 2014, 42(21): 39-41.
[3]贾明星, 邵朱强. 推动绿色发展 建设有色强国[J]. 有色冶金节能, 2018, 34(1): 7-8.
[4]中国有色金属工业协会. 2021中国有色金属发展报告[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2021.
[5]中国有色金属工业协会. 2022中国有色金属发展报告[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2022.
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