有色金屬行業(yè)污染防治及減排之路探析

王明明，王 靜

（中赟國(guó)際工程股份有限公司，鄭州 450007）

從客觀來看，有色金屬行業(yè)對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有不可或缺的奠基作用，在該行業(yè)價(jià)值不容小覷的同時(shí)，鑒于其作為產(chǎn)生重金屬污染物，如汞、鉛、砷等的主要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，“三廢”排放過程容易對(duì)自然環(huán)境、生態(tài)發(fā)展造成嚴(yán)重破壞，故如何處理該行業(yè)污染、實(shí)現(xiàn)減排，淘汰落后產(chǎn)能、集中優(yōu)勢(shì)產(chǎn)能、實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)于全面提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，推動(dòng)該行業(yè)永續(xù)發(fā)展極具重要意義。

1　我國(guó)有色金屬行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1　能源消耗及污染嚴(yán)重

對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，有色金屬產(chǎn)業(yè)不僅是基礎(chǔ)性原料產(chǎn)業(yè)，而且其能源消耗大戶的角色毋庸置疑。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅2009年，我國(guó)有8 314萬t標(biāo)準(zhǔn)煤用于有色金屬行業(yè)消耗，約占據(jù)全國(guó)全年范圍內(nèi)消耗總量的4.3%，電力消耗量更是占據(jù)總量的6.6%。2010年，由有色金屬行業(yè)排放的工業(yè)“三廢”，如固體廢物、煙塵、粉塵、二氧化硫、廢水及廢氣總量更是占據(jù)我國(guó)九大材料制造行業(yè)近40%，其中廢氣排放躍居第三[1]。除此之外，每年有色金屬行業(yè)產(chǎn)生的廢石、尾砂分別上億噸、千萬噸，需要占用大量土地資源，而且僅有極少部分能夠經(jīng)再處理而實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用或排放。

1.2　礦產(chǎn)資源利用率不高

當(dāng)前，基于我國(guó)有色金屬行業(yè)技術(shù)所限，礦產(chǎn)資源利用率較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家70%～75%的利用率相比，我國(guó)利用率平均值僅為60%。其中，對(duì)于共伴生有色金屬的綜合利用率更為低下，僅為40%（國(guó)外平均值可達(dá)到60%）。從側(cè)面來看，我國(guó)當(dāng)前有色金屬礦山多采用粗放型開發(fā)或高強(qiáng)度開發(fā)的不合理模式，能源利用率較低，這顯然對(duì)資源造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。高品位、易開發(fā)資源不斷枯竭的同時(shí)，貧、雜資源開采量不斷擴(kuò)大，這便從總體上提升了我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用難度[2]。

1.3　產(chǎn)業(yè)集中度低

從我國(guó)目前的有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，整體產(chǎn)業(yè)鏈較短，產(chǎn)品的附加值不高，即低附加值的初級(jí)產(chǎn)品種類多、數(shù)量大，而高附加值的高級(jí)產(chǎn)品種類單一、數(shù)量少，這阻礙了我國(guó)有色金屬行業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的長(zhǎng)遠(yuǎn)提升，增加了在國(guó)際有色金屬行業(yè)站穩(wěn)腳跟的難度，也加劇了可替代產(chǎn)品的替代性風(fēng)險(xiǎn)。更有甚者，產(chǎn)業(yè)集中度低下的局面下，以初級(jí)產(chǎn)品賣出后再以高價(jià)格買回自國(guó)外深加工的高級(jí)產(chǎn)品現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

2　當(dāng)前我國(guó)有色金屬行業(yè)新型技術(shù)突破

2.1　廢水處理方面

目前，化學(xué)沉淀、離子交換以及萃取等方法已在我國(guó)有色金屬行業(yè)廢水處理方面廣泛應(yīng)用，但經(jīng)處理的水質(zhì)結(jié)果表明，其質(zhì)量與行業(yè)規(guī)定的重金屬?gòu)U水排放標(biāo)準(zhǔn)相比還存在一定的差距，更別提與其他發(fā)達(dá)地區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相比較。廢水回收和再利用率不超過50%，而若使用處理效果相對(duì)較理想的膜分離、蒸發(fā)濃縮等法，難免增加操作難度和處理成本，故推廣應(yīng)用難度非常大。近年來，全國(guó)各大高校、科研院所紛紛投入財(cái)力、精力針對(duì)廢水處理展開攻關(guān)。其中，中南大學(xué)圍繞有色金屬行業(yè)廢水出水硬度高、深度凈化難以及水力停留周期長(zhǎng)等問題，創(chuàng)新性研發(fā)出微生物特異性深度處理技術(shù)，尤其在高濃度、含汞污水處理方面效果較好，成功應(yīng)用于10多家企業(yè)廢水處理工程，如河南豫光金鉛股份有限公司等[3]。此外，北京礦冶研究總院設(shè)計(jì)研發(fā)的高濃度泥漿法廢水處理技術(shù)在處理重金屬酸性廢水方面，對(duì)操作難度大、易結(jié)垢、回收率低等問題處理效果較好。

2.2　廢氣處理方面

有色金屬開發(fā)利用過程所產(chǎn)生的工業(yè)廢氣中重金屬成分復(fù)雜、顆粒粒度較小且氣體整體含塵量大，如何對(duì)廢氣中重金屬有價(jià)成分回收，實(shí)現(xiàn)氣固分離是工作重點(diǎn)。為此，人們開發(fā)設(shè)計(jì)出新型濾料濾膜、氣固分離裝置，從而高效回收有價(jià)成分。同時(shí)，針對(duì)廢氣中的濃度波動(dòng)性較大的二氧化硫成分，有企業(yè)自主開發(fā)出針對(duì)低濃度二氧化硫處理的堿液吸收工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化硫自氧化還原，實(shí)現(xiàn)硫成分向硫酸氫鈉、硫磺的轉(zhuǎn)化，該工藝目前已于郴州成功建立（10 000 m3/h）示范工程[4]。

2.3　廢渣處理方面

在處理有色金屬行業(yè)重金屬（如砷、鉻等）有毒廢渣方面，砷污染物集中安全處理技術(shù)、鉻渣及堆場(chǎng)重污染土壤微生物處理技術(shù)以及固體廢棄物安全利用技術(shù)等技術(shù)的創(chuàng)新性研究，促進(jìn)了廢渣中重金屬離子的回收再利用。上述方法目前在湖南株洲、郴州等建立試點(diǎn)并最終實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，取得了理想的效果。例如，上述砷污染物集中安全處理技術(shù)由中南大學(xué)自主研發(fā)，在高壓、富氧條件下以脫砷劑為原料進(jìn)行脫砷處理，產(chǎn)物經(jīng)氯鹽浸出、水解、低溫熔煉等過程，能夠最終實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬（如銀、鉛、鉍等）的逐步回收。

3　未來我國(guó)有色金屬行業(yè)污染防治及減排之路對(duì)策

3.1　大力推動(dòng)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展

基于科技創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步而實(shí)現(xiàn)的污染治理與節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)有色金屬行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)之策。近年來，隨著國(guó)家環(huán)保政策和節(jié)能減排力度的推廣，有色金屬行業(yè)許多企業(yè)都紛紛認(rèn)識(shí)到科技創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵性，針對(duì)該行業(yè)每年大量能源、資源的消耗，以及“三廢”污染物的存在，科學(xué)實(shí)現(xiàn)工業(yè)采礦、選礦、冶煉與加工生產(chǎn)過程是關(guān)鍵。需要注意的是，在電解、冶煉環(huán)節(jié)中，能源消耗、溫室氣體排放量最大，任務(wù)最為艱巨，能源消耗一度占據(jù)整個(gè)過程的80%[5]。因此，要注重開發(fā)高效率、短流程、低能耗的加工冶煉技術(shù)，從有色金屬行業(yè)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)入手開展技術(shù)攻關(guān)，充分發(fā)揮行業(yè)中各企業(yè)、科研院所、高校等的科研創(chuàng)新力量。

3.2　扶持再生有色金屬產(chǎn)業(yè)

我國(guó)早在2010年便針對(duì)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)出臺(tái)了《2010-2015再生有色金屬利用專項(xiàng)規(guī)劃》，明確了“十二五”期間對(duì)于該項(xiàng)任務(wù)的重視程度。當(dāng)前，我國(guó)再生銅、鉛、鋁等以反射爐開展熔煉過程，行業(yè)內(nèi)企業(yè)普遍缺乏后期冷卻、收塵以及煙塵處理設(shè)備與工藝，在質(zhì)量、回收率、能耗等方面水平參差不齊。在扶持再生有色金屬產(chǎn)業(yè)方面，人們要逐漸推動(dòng)再生有色金屬熔煉工藝技術(shù)更新與完善，因?yàn)槠渑c熔煉質(zhì)量、金屬回收率、能耗乃至整體利用水平密不可分。

3.3　提升有色金屬資源利用率

提升有色金屬資源利用率是實(shí)現(xiàn)有色金屬行業(yè)污染防治及節(jié)能減排之路的基礎(chǔ)。要從源頭展開控制，憑借先進(jìn)的管理手段與技術(shù)，同時(shí)在采礦、選礦、冶煉回收率以及共伴生有色金屬利用方面進(jìn)行強(qiáng)化。從細(xì)節(jié)來講，針對(duì)工業(yè)三廢，可采用深度處理技術(shù)，綜合利用化學(xué)、物理及生物方法對(duì)于鉛、鋅、銅、汞等進(jìn)行回收；以冷凝、吸附、吸收等方法回收廢氣中的有價(jià)組分；將煙塵中、升華物中的鎘、鎵等提取出來；可以與能利用的水泥、石灰、磚瓦、混凝土骨料、鑄石等行業(yè)材料相結(jié)合，其在生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)和原料利用方面可以相互支撐。

4　結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)有色金屬行業(yè)存在能源消耗和污染嚴(yán)重、礦產(chǎn)資源利用率不高、產(chǎn)業(yè)集中度低等問題。筆者從工業(yè)“三廢”三個(gè)層面淺析了當(dāng)前我國(guó)有色金屬行業(yè)新型技術(shù)突破，指出了我國(guó)有色金屬行業(yè)污染防治及減排之路，即大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)、扶持再生有色金屬產(chǎn)業(yè)、提升有色金屬資源利用率。