再生銅資源的利用狀況與發(fā)展趨勢(shì)

黃 敏，邵龍彬

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

不論是在航空航天、 海洋工程等行業(yè)的大型設(shè)備還是在新興電力電子領(lǐng)域，以及各種家用電器等小型零部件，銅都是不可或缺的金屬原材料[1]。隨著全球銅工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)煉銅原料的需求在不斷增加，然而銅礦石原料供應(yīng)有限，供需矛盾越來(lái)越突出。當(dāng)前，世界各國(guó)為了維持金屬銅供需平衡，越來(lái)越多地將目光轉(zhuǎn)移到再生銅資源上，加大了對(duì)再生銅二次資源的回收利用力度，最大限度地減少含銅廢棄物的排放，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。本文擬對(duì)再生銅資源的來(lái)源，以及國(guó)內(nèi)外再生銅資源回收利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)我國(guó)銅再生行業(yè)存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。

1 再生銅資源主要來(lái)源

金屬銅具有良好的再生性能，可反復(fù)再生利用。根據(jù)廢銅性質(zhì)，可將銅再生資源分為兩大類(lèi)。

一類(lèi)是新廢銅，主要是銅工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料，包括邊角料、機(jī)械加工碎屑等。這些產(chǎn)生的新碎料約為銅加工總量的30%～40%[2]，可以直接供銅冶煉加工再使用。按照2018年國(guó)內(nèi)加工銅材料17 810 kt 計(jì)算，這一年產(chǎn)生的新碎料可達(dá)534 t 以上。

另一類(lèi)是舊廢銅（舊料）。這類(lèi)銅再生資源較復(fù)雜，來(lái)源廣泛。例如廢舊變壓器、電動(dòng)機(jī)、電纜、家用電器以及運(yùn)輸系統(tǒng)和舊建筑物拆解的廢舊銅材和銅基材料等。這類(lèi)含銅舊料大多以銅合金的形式存在。從舊料的來(lái)源分布情況看，電力行業(yè)是舊料的最主要來(lái)源，約占含銅舊料總量的46.59%；而家用電器、交通運(yùn)輸和建筑等行業(yè)來(lái)源分別占17%、10%和7%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年中國(guó)廢舊家電的產(chǎn)生量達(dá)到1.6億臺(tái)，產(chǎn)生的廢銅含量約為290 kt。2018年，全國(guó)電線電纜報(bào)廢產(chǎn)生的廢舊銅約有1 900 kt，且這一數(shù)據(jù)還在以每年8%～10%的速率遞增[3-4]。這類(lèi)含銅舊料的產(chǎn)生主要由含銅工業(yè)產(chǎn)品的使用壽命決定。一般銅制品和含銅設(shè)備的折舊期為15 a。

隨著國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的持續(xù)進(jìn)行，以及裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)對(duì)銅金屬的需求量不斷增大。如交通業(yè)、建筑業(yè)、家電業(yè)、汽車(chē)業(yè)等都在以10%以上的年增長(zhǎng)速度發(fā)展，機(jī)電制造業(yè)、造船業(yè)等也會(huì)以6%～8%的速度增長(zhǎng)。這些行業(yè)中含銅產(chǎn)品被大量使用，隨著這些含銅產(chǎn)品壽命到期，將逐步迎來(lái)含銅廢料量的高峰期[5]。

2 國(guó)際再生銅資源利用狀況

世界廢銅的產(chǎn)生量與經(jīng)濟(jì)情況、人口密度存在一定的相關(guān)性。當(dāng)經(jīng)濟(jì)景氣、人口密度較大時(shí)，汽車(chē)、電器、房屋等的消費(fèi)及更新?lián)Q代加快，廢銅產(chǎn)生量多；反之則廢銅產(chǎn)生量少[6]。世界各國(guó)都十分重視二次資源中有價(jià)金屬的高效提取與綜合利用，歐洲、北美的發(fā)達(dá)國(guó)家以及日本紛紛頒布了相關(guān)法律及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、技術(shù)準(zhǔn)則。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，這些國(guó)家的再生銅回收再利用技術(shù)也較為成熟。

一直以來(lái)，美國(guó)、歐洲都是廢銅主要產(chǎn)出地。由于這些國(guó)家和地區(qū)的原生銅礦資源緊缺，其再生銅在精煉銅的總產(chǎn)量中占有比較高的比例。其中，法、英、德等國(guó)的再生銅比例均在40%以上，而意大利絕大部分精銅原料都是再生銅。近年來(lái)，隨著亞洲地區(qū)尤其是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車(chē)、家電等與銅有關(guān)的產(chǎn)品的報(bào)廢周期不斷縮短，亞洲地區(qū)廢銅產(chǎn)生量在全球廢銅量中所占的比例逐漸升高。2015年，全球廢銅產(chǎn)生總量為8 600 kt，其中，美國(guó)、歐洲及亞洲的占比分別為12.9%、26.93%及59.33%[7]。

3 國(guó)內(nèi)再生銅資源利用狀況

3.1 國(guó)內(nèi)再生銅資源利用的發(fā)展階段

從建國(guó)初期至今，我國(guó)再生銅工業(yè)主要經(jīng)歷了3 個(gè)發(fā)展階段。第一階段（建國(guó)初期），我國(guó)的銅工業(yè)剛剛起步，銅礦探測(cè)技術(shù)較為落后，精煉銅主要來(lái)自再生銅。此時(shí)再生銅量約占我國(guó)銅總產(chǎn)量的65%。第二階段為20 世紀(jì)50年代末到70年代初，由于廢雜銅的積蓄量逐漸減少、大型銅礦被陸續(xù)探測(cè)發(fā)現(xiàn)，以及各大型銅礦冶煉廠的陸續(xù)建設(shè)，再生銅占銅產(chǎn)量的比重有所下降。第三階段，隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的不斷推進(jìn)，各行各業(yè)都迎來(lái)了快速發(fā)展的階段。作為國(guó)計(jì)民生非常重要的原材料，銅的需求量開(kāi)始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。1978年我國(guó)銅產(chǎn)量?jī)H為299 kt，而2018年我國(guó)年精煉銅產(chǎn)量已達(dá)9 030 kt，其中礦產(chǎn)銅5 780 kt，再生銅3 250 kt，由此可見(jiàn)再生銅在我國(guó)銅產(chǎn)業(yè)中有著相當(dāng)重要的地位[1]。

3.2 再生銅資源回收利用現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)再生銅資源利用已逐步從簡(jiǎn)單拆解冶煉到粗銅加工，再到向深加工及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向延伸。同時(shí)，國(guó)外大型再生銅企業(yè)進(jìn)入我國(guó)投資，也帶來(lái)了先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了我國(guó)再生銅行業(yè)的發(fā)展，形成了“回收—拆解—加工利用”一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。在工業(yè)園區(qū)建設(shè)方面，我國(guó)已形成了珠江三角洲地區(qū)拆解、分類(lèi)、銷(xiāo)售雜銅原料并生產(chǎn)再生銅產(chǎn)品，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)用廢雜銅生產(chǎn)銅材或銅制品，環(huán)渤海地區(qū)利用廢雜銅生產(chǎn)電線電纜的經(jīng)濟(jì)帶。而且，銅產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備的升級(jí)和清潔生產(chǎn)工藝的改進(jìn)也帶動(dòng)了再生銅資源回收利用行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，銅金屬回收率得到較大的提高。

近年來(lái)，受我國(guó)銅消費(fèi)一直穩(wěn)居全球首位，幾乎占據(jù)全球銅消費(fèi)市場(chǎng)的半壁江山。2018年以來(lái)，受宏觀經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的利好帶動(dòng)，我國(guó)銅消費(fèi)始終保持著10%以上的增長(zhǎng)速度，無(wú)論是銅的消耗增速或是銅生產(chǎn)增量均位于世界前列[8]。我國(guó)銅消耗量如此巨大，而國(guó)內(nèi)的可利用的銅再生資源卻有限，難以滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)銅資源的需求，這進(jìn)一步加劇了銅供需緊張程度。為此，每年我國(guó)都要從國(guó)外進(jìn)口大量廢雜銅來(lái)填補(bǔ)銅需求缺口。表1 列出了我國(guó)2010～2019年廢銅進(jìn)口量。

表1 2010～2019年我國(guó)廢銅進(jìn)口量 kt

從表1 可以看出，近十年來(lái)我國(guó)廢雜銅進(jìn)口量都保持了較高的態(tài)勢(shì)，而隨著我國(guó)“綠水青山就是金山銀山” 的環(huán)保政策的實(shí)施，2018年開(kāi)始我國(guó)廢銅進(jìn)口量大幅下降。2017年7 月，我國(guó)印發(fā)了《禁止洋垃圾入境推進(jìn)固體廢物進(jìn)口管理制度改革實(shí)施方案》，使得低品位的廢銅難于進(jìn)入我國(guó)，提高了進(jìn)口廢銅的質(zhì)量。

我國(guó)近幾年再生銅產(chǎn)量與銅產(chǎn)量情況見(jiàn)表2。

表2 我國(guó)2013～2018年再生銅與精銅產(chǎn)量

從表2 可以看出，我國(guó)精銅產(chǎn)量逐年攀升，2018年達(dá)到了9 029 kt，再生銅產(chǎn)量占精銅產(chǎn)量的比重也由2013年的40.2%降至了2018年的36%，但從總體上看再生銅產(chǎn)量仍占精銅產(chǎn)量的三分之一。

3.3 再生銅資源回收技術(shù)現(xiàn)狀

根據(jù)廢雜銅資源性質(zhì)的不同，其再生利用可分為直接利用和間接利用。直接利用主要以紫雜銅和合金再生銅為原料，通過(guò)銅加工企業(yè)直接加工生產(chǎn)為銅材。間接利用是通過(guò)冶煉過(guò)程去除廢雜銅中的賤金屬后，生產(chǎn)出精銅。我國(guó)再生銅主要以間接利用為主。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年我國(guó)再生銅利用總量為2 850 kt，其中間接利用量為2 150 kt，占總量的3/4。

根據(jù)廢雜銅品位的不同，我國(guó)廢雜銅利用主要有3 種途徑。

1）銅品位＞90%的高品質(zhì)廢雜銅，通常采用一段法火法精煉爐直接氧化還原生成陽(yáng)極銅，而后陽(yáng)極銅經(jīng)電解成陰極銅。目前，主要精煉爐設(shè)備有傾動(dòng)爐、反射爐以及NGL 爐。由中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司自主開(kāi)發(fā)的NGL 爐具有處理能力大、 自動(dòng)化程度高、操作環(huán)境環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。2011年開(kāi)始該設(shè)備在國(guó)內(nèi)多家大型再生銅冶煉廠得到應(yīng)用，提升了我國(guó)再生銅處理的總體水平。

2）銅品位在50%～90%的廢雜銅，通常采用二段法或三段法處理工藝生產(chǎn)陽(yáng)極銅。其熔煉爐主要有卡爾多爐、Ausmelt 爐等。熔煉工序產(chǎn)生的黑銅經(jīng)吹煉、精煉工序可獲得陽(yáng)極銅。

3）一些低銅品位的廢舊電器電路板，銅品位僅有5%～25%。該類(lèi)含銅廢料不適于使用傳統(tǒng)的廢雜銅再生技術(shù)，目前主要采用頂吹爐工藝和大型密閉鼓風(fēng)爐工藝進(jìn)行處理。其中頂吹爐工藝可大量處理低品位含銅廢料，能耗較低，銅回收率＞98%，渣含銅率可控制在0.85%以下。

3.4 銅再生資源利用存在的問(wèn)題

雖然我國(guó)銅再生資源利用行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，我國(guó)再生銅資源利用仍然存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

1）再生銅利用率不高。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人民生活需求的不斷提高，我國(guó)再生銅行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，技術(shù)水平得到較大提高，但與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)再生銅利用率仍然處于相對(duì)落后水平； 發(fā)達(dá)國(guó)家再生銅利用率基本在50%以上，而我國(guó)僅為40%。

2）行業(yè)缺乏專(zhuān)業(yè)、規(guī)范的管理回收體系。目前，雖然國(guó)家制定了《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》，但由于再生銅來(lái)源廣泛且雜亂，銅再生資源利用行業(yè)仍然缺乏有效的指導(dǎo)和監(jiān)管措施，尤其是有相當(dāng)一部分中小企業(yè)會(huì)逃避監(jiān)管，為降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)利益最大化，采用相對(duì)落后的技術(shù)和管理手段，導(dǎo)致惡性競(jìng)爭(zhēng)、能耗高、環(huán)保不達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3）企業(yè)回收技術(shù)和智能化水平不高。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)再生資源行業(yè)普遍存在一些技術(shù)瓶頸，例如含廢銅產(chǎn)品拆解回收仍以傳統(tǒng)人工拆解為主，回收分揀環(huán)節(jié)比較粗放，缺乏精細(xì)化分揀技術(shù)； 加工利用環(huán)節(jié)機(jī)械化和自動(dòng)化程度較低等。因此，我國(guó)在處理規(guī)模大、經(jīng)濟(jì)效益好且具有帶動(dòng)效應(yīng)的重大技術(shù)和裝備等方面還有很長(zhǎng)的路要走[6]。

4）再生銅冶煉加工過(guò)程污染較大。在拆解廢舊電線電纜過(guò)程中，焚燒絕緣體產(chǎn)生的二噁英含量超標(biāo)。對(duì)廢金屬進(jìn)行酸洗、冶煉過(guò)程的廢氣、廢水以及廢固的偷排偷放等問(wèn)題也仍然存在。

4 展望

隨著再生銅行業(yè)和原生銅行業(yè)對(duì)含銅二次資源需求量的增加，集廢舊資源回收、拆解、分選加工，二次資源出售，銅再生利用于一體的產(chǎn)業(yè)鏈正在擴(kuò)大。既要“金山銀山”，又要“綠水青山”，這對(duì)于正著力打造綠色、智能化的再生銅企業(yè)而言，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為我國(guó)再生銅資源循環(huán)利用在未來(lái)發(fā)展中應(yīng)注重以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

1）重視先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)利用。目前，國(guó)內(nèi)外使用的一段法處理廢銅資源工藝，對(duì)銅的品位要求較高，僅能搭配少量的低品位廢雜銅一起處理。未來(lái)應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新力度，淘汰落后產(chǎn)能和生產(chǎn)工藝，開(kāi)發(fā)混合銅品位再生技術(shù)，進(jìn)一步規(guī)范廢銅回收再生利用產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展。加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)用水的循環(huán)利用，對(duì)煙氣余熱的回收發(fā)電，以及對(duì)煙塵凈化、固體廢物處置技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。與此同時(shí)，引進(jìn)吸收更多自動(dòng)化、智能化程度高的再生銅處理設(shè)備，提高生產(chǎn)的科學(xué)管理水平。

2）完善再生銅資源伴生金屬的綜合回收與利用。隨著再生銅資源中復(fù)合銅材料與銅基材料的不斷增加，單純從這些材料中回收銅已難以滿(mǎn)足目前的需求。因此，應(yīng)綜合考慮有價(jià)金屬的回收，例如，先使用火法冶煉對(duì)廢銅中含有的錫、鎳、硒、鉑、鈀等金屬進(jìn)行富集，而后采用分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)單一金屬的回收。

3）加強(qiáng)再生銅產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)。隨著我國(guó)對(duì)銅資源的需求量越來(lái)越大，再生銅產(chǎn)業(yè)已成為許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)。因此，必須注重行業(yè)集聚發(fā)展，加強(qiáng)再生銅上下游企業(yè)間的協(xié)作，提高資源的回收率和利用率，從而提升整個(gè)行業(yè)的利潤(rùn)空間。