張 勇,趙冬偉,舒 波
(1.中國銅業有限公司,2.云南銅業股份有限公司,云南 昆明 650000)
中國是全球最大的精煉銅生產國和消費國,在銅資源的使用上始終存在資源自給率底與消耗量大的矛盾,再生銅的利用在一定程度上緩解了國內市場對銅精礦的需求。再生銅不僅能夠實現銅資源的循環利用,而且是節能減排、助力碳達標、碳中和的重要手段。
中國再生銅產業經過多年的發展,已經形成了相對完整的產業基礎和體系,成為中國銅產業重要組成部分。自2020年起中國廢銅進口政策發生變化后,固廢已實現零進口,國內再生銅產業也迎來了新的發展時期和發展機遇。
據美國地質調查局(USGS)統計數據顯示,2021年全球銅礦資源量和儲量總量為29.8億噸,其中:保有儲量為8.8億噸,保有資源量(不含儲量)為21億噸。據中國礦產資源報告(2022),中國銅金屬保有儲量約3494.79萬噸,約占全球的3.97%;銅資源緊缺,原料對外依存度超過70%,資源安全保障程度低,再生銅可作為銅原料重要補充,減少對礦產銅原料的依賴,因此加大再生銅的回收利用為中國銅資源安全提供了有力保障。
再生銅作為重要資源日益受到行業發展廣泛關注,據不完全統計,全球精煉銅總量的30%左右是以再生銅為原料生產的。發達國家精煉銅原料來源越來越依靠再生銅來滿足,美國以再生銅為原料生產的銅產量占到總產量80 %以上,歐盟等發達國家以再生銅為原料生產的銅產量也占其本國總產量60%以上。中國銅礦資源自給率低,原料供應不足與產能過剩之間的矛盾日益突出,積極搶占和充分利用廢雜銅資源,提高再生銅的利用水平,是解決中國銅資源短缺,實現節能減排的重要途徑。
據國際銅研組(ICGS)和安泰科數據,2021年,全球精煉銅產量2120.5萬噸,同比增長3.36%。中國精煉銅產量1049萬噸,約占全球的43%,精煉銅表觀消費量超過1400萬噸,消費量占比超過全球的1/2;全球精礦含銅1684萬噸,中國精礦含銅170萬噸,占全球比例10%左右,原生銅礦資源自給率不足20%。
2021年,國內再生銅產能約450萬噸,產量300.5萬噸。從原料結構看,我國長期以來是全球最大的廢雜銅進口國,歐美約70%以上的再生銅出口到中國。近年來國內回收量約160萬噸,呈現為穩步增長趨勢。目前再生銅在電解銅原料中的占比為25%左右,低于世界平均水平,與發達國家差距較大。
另外值得注意的是,目前部分廢銅的進口方式調整為在海外直接熔鑄為銅錠再進口,在海關并不統計為“銅廢碎料”,這一部分數量并不透明,據安泰科了解,前幾年大概每年有幾萬噸,數量相對有限,隨著近兩年進口政策變化,企業對此類進口的積極性提高,特別是2019年,這一部分的進口數量有較明顯增長,初步預估已達15-20萬噸/年,甚至更高。

圖1 2016-2025年中國廢銅供應量及預測
再生銅原料的來源形式,以中國銅業銅加工企業為例,再生銅來源劃分為:外購光亮線、紫雜銅、邊角料等低成本原料;以客戶為渠道,延伸回收邊角料等廢料,完成帶料加工;外購鑄銅錠。2021年中國銅業處理再生銅6.58萬噸,其中銅加工企業消納4.4萬噸(其中購買廢銅1.33萬噸,邊角料帶料加工3.07萬噸),外購鑄銅錠2.18萬噸,較之前均有大幅提升,也反映出當下再生銅原料市場在不斷擴大。
中國再生銅產業經過多年發展,形成了從回收、進口拆解到加工利用一體化完整的產業鏈。
從產業集中度看,再生銅產業形成了以民營經濟為主、小而散的格局,再生銅利用企業數量約2000家,生產規模5000噸以下的小型再生銅企業占總數70%-80%,隨著社會環保意識提高,企業環保壓力日益加大,再生銅企業淘汰落后產能的速度進一步加快,產業集中度正在逐步提高。

表1 中國銅業銅加工企業再生銅利用情況(噸)
從產業分布看,長三角、珠三角、環渤海是中國再生銅產量最大區域。由于全國80%的銅加工企業分布在這些區域,全國75%左右再生銅產量在這些區域被消納利用。這些地區再生銅產業也有不同特點:珠三角地區是以進口廢雜銅為原料,進行拆解、分類銷售;長三角地區以利用再生銅為原料,生產銅材及黃銅制品等;環渤海地區以利用再生銅為原料,生產電線電纜等產品。
再生銅原料絕大多數來源于社會消費后的廢品回收,因此具有原料來源范圍廣、成分復雜、質量高低不一的特點,而處理再生銅原料的設備也因為處理原料工藝的不同而各有差異,同時因為處理環節的不同,適用的技術裝備也不一樣。目前,中國處理再生銅的工藝主要有直接利用和火法熔煉兩類。工頻感應爐被廣泛應用到再生銅的直接利用中;火法熔煉設備有反射爐、感應爐和豎式爐等,目前中國使用最多的是反射爐熔煉,比如奧斯麥特爐和艾薩爐[2],但由于原料來源情況差異,一般處理再生銅之前還需增加煉前處置裝備。
在完成拆解和分揀以后,又根據再生資源回收的價值進行前期分類,如形成再生塑料、再生金屬等,針對再生金屬又采用干式破碎、濕式破碎、分選、搖床等設備進行非金屬和金屬的物理分離,在這過程中撕碎機、濕法錘片式破碎機、攪拌桶、螺旋輸送機、渣漿泵、搖床、滾筒篩、甩干機、板框壓濾機等都屬于現在主流的處理設備。通過煉前處置使得再生銅在煉前得到有效的回收和清理,具備進入下一工藝環節的條件。
再生銅原料品位達到一定要求后進入廢銅熔煉環節,這些技術裝備中主要有固定式反射爐、傾動爐(精煉搖爐和NGL爐)等。固定式反射爐是生產品位較高再生銅常用的火法精煉工藝,該工業爐一般對含銅達92%以上的原料進行處理,在處理過程中多采用天然氣作為燃料提高熔池反應溫度,加入適量配置的煤作為還原劑,整個生產過程通過氧化、還原、澆鑄等流程產出含銅大于99%的陽極銅,具備進入到電解工藝環節的條件。
NGL爐結合了傾動爐和回轉式陽極爐的優點,采用的燃料既可以是氣體燃料,也可是粉煤等其他燃料,NGL爐爐體密閉好,環保受控,應用于處理含銅90%以上的再生銅原料[3]。
頂吹熔煉爐有奧斯麥特爐和艾薩爐等,采用高溫富氧熔池熔煉技術,處理中低品位的再生銅原料,即在熔煉爐內通入富氧空氣將含銅物料和熔劑一起攪拌發生氧化、還原反應,得到品位90%以上的銅產品[4]。
近年來,還有礦銅冶煉廠開發了利用PS轉爐-陽極爐的工藝協同處置再生銅,再生銅的品位可高可低,過剩的吹煉熱量以及較強的雜質脫除能力,都為協同處置再生銅原料提供了有利條件[5]。
再生銅回收利用是有色金屬行業實現雙碳戰略目標的重要途徑,再生銅行業目前正處在一個轉型升級的關鍵時期,企業只有不斷進行科技創新,以節能環保,提高綜合利用水平為目標,進一步強化各種有價金屬元素分離提取技術的研究、開發完善節能、環保技術,實現資源高效利用,實現節能減排綠色發展。
目前中國再生銅利用水平與先進發達國家存在較大差距,主要體現在回收體系不完善,缺乏大量環保達標、組織規范的專業化回收主體;回收技術存在很多技術瓶頸,缺乏精細化分揀技術,設備的機械化和自動化水平較低;在產貿融結合方面存在明顯不足和差距、缺乏對沖風險的金融手段和能力。
據統計[6],全球過去數十年生產的礦產銅,超過一半以上的產量作為再生銅在循環使用。目前發達國家已經有完善的再生銅循環利用體系,如美國再生銅產量占其總產量的80%左右,德國占比達60%左右。根據中國有色金屬再生金屬分會初步測算,隨著中國工業化水平的不斷提高,國內再生銅保有量將進一步增加,目前很多設備和產品已進入報廢高峰期,國內再生銅保有量達1.4億噸左右。
據中國有色金屬工業協會再生金屬分會數據,2020年受疫情影響,中國再生銅產量325萬噸,2021年產量334萬噸,但再生銅循環利用水平與國外相比有很大差距。當前國家產業政策大力支持再生資源產業發展,根據“十四五”循環經濟、原材料產業規劃,將重點開發“城市礦山”資源,支持優勢企業建立大型再生銅回收基地和產業集群,積極推進再生金屬的回收、拆解、加工、分類、配送一體化發展。到2025年中國再生有色金屬產量達到2000萬噸,其中再生銅產量達到400萬噸。
隨著國家資源綜合利用增值稅政策的調整,資源回收利用過程的高質量有序合規化管理進一步加強,特別是財稅(2021)40號公告的實施,制止了資源回收企業過去回收、銷售兩頭不開增值稅發票的情況[7],企業必須按照國家規定依法納稅,將削弱附加值低產品生產企業的原料采購議價能力。再考慮到銅冶煉企業對“雙碳目標”達標的要求,因此生產低附加值產品的企業將面臨較大原料采購成本壓力[8-9]。
中國銅業依托自己成熟的冶煉技術、先進的冶煉工藝和綜合回收系統,圍繞打造具有中國銅業特色的第三代銅冶金工藝技術,把清潔生產、資源綜合利用和可再生資源開發融為一體,參與到社會大循環經濟建設之中,同時具備銅冶金產品生產、能源轉換、消納社會廢棄物三大功能。按照公司“十四五”發展戰略目標,依托現有企業和新建產能,規劃2025年再生銅產能將達到10萬噸。為了實現公司發展目標,重點做好以下幾方面工作。
加強對自身客戶廢料的回收。通過簽訂銷售協議,加強對下游客戶廢料的回購,既擴大再生銅用量,又節省返空運輸,從而降低原料采購成本。
依托或借鑒再生鋁回收網絡,在全國范圍內選取重點區域進行布局,自主系統建設廢料收購配送網絡。注重回收資質、進口資質、甚至是拆解資質等重要資質的獲取工作,通過自建廢料收購網點的方式,直接向中下游銅消費企業收購新舊廢料,增強廢料的供給能力。
建立先進的電子廢料備料與取樣分析系統,設計合適的采購定價與結算制度體系,提高回收能力確保原料穩定供應。通過與社會相關資源回收公司、環保平臺公司、廢品收購站的合作,擴大資源回收網絡體系,確保廢料的供給,降低回收網絡布局成本,實現互利共贏。
圍繞數字驅動、智能賦能目標,適時開展再生銅項目國內外布局投資研究和論證,擇機布局;同時重點關注東南亞、西亞等廢雜銅和電子廢料拆解、冶煉的業務模式,研究將其生產的粗銅或陽極板采購運回國內電解的可行性,助力企業高質量發展。
與主要再生銅集聚地相關廠商展開合作,增量布局再生銅企業。通過介入中低品位廢雜銅及廢電路板處理,提高銅原料的多樣性,并著手布局新能源電池回收利用產業。在現有銅冶煉廠擇機投資改建或新建再生銅項目,并以此為試點,探索發展再生銅的實施路徑及商業模式。
隨著中國制造業的崛起及碳達峰碳中和對銅產業節能減排要求的提高,再生銅產業將進入綠色高質量發展階段,再生銅原料供應流向也將逐漸向附加值相對較高的銅加工材和冶煉端方向傾斜,同時針對再生銅利用率低、回收體系不完善、回收技術、市場風險等發展存在的問題,突破產業發展中的關鍵技術與裝備,提高污染預防治理能力,完善再生銅產業鏈的補鏈、強鏈、延鏈工作,進一步提升再生銅產業競爭力,是實現中國銅工業轉型升級發展的重要途徑。