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关于中国有色金属工业绿色化的思考
2018-04-09
中国有色金属工业发展迅速,科技进步非常显著,但环境污染问题仍最的障碍,环境保护是可持续发展的核心,是有色工业绿色化的核心,也是有色企业的生命线。需要政、产、学、研结合来解决生产过程中的污染问题。
关于中国有色金属工业绿色化的思考 邱 定 蕃 2 013.11.11 内 容 一、环境保护是可持续发展的核心 二、“工业绿色化”概念 三、有色金属工业概况 四、与绿色化有关的有色工业科技进步案例 五、问题 一、环境保护是可持续发展的核心 ● 早期有色冶金的发展 石器时代金属时代(青铜) 夏: 公元前2010- 公元前1600年,商: 公元前1600- 公元前1046年 西周: 公元前1046-公元前771年,中国的奴隶社会是从夏代发展起来的 马家窑青铜小刀说明原始社会晚期人类进入铜器时代 奴隶社会冶铜技术发展, 商朝初出现高度青铜文化 埃及于前王期时期(早于公元前3000年)用铅制作人的小像 广元三星堆 中国的青铜时代延续了夏、商、周三个朝代 700年前南方的锡已经输入中原地区 2 唐代--铜年产量130-330吨,锡约25吨,银约5吨 宋代--铜7300吨,锡1160吨,铅4600吨,银6.7吨, 汞1.7吨,金335公斤(元丰元年) 广汉三星堆 中国古代有色冶金规模和技术在世界上是领先的 到清代中后期,矿业开始衰落。 到解放前夕,中国只剩下一个冶炼厂——沈阳冶炼厂 采用烧结锅—鼓风机—真吹炉生产流程。 中国在4000多年历史中,有色金属冶炼规模很小。 ● 由于自然界的自净化能力,当时对环境影响很小 ● 近代和现代有色冶金的发展 1 1 1 6世纪G.Agricola著作《冶金论》 7世纪末,D.Wright用反射炉炼铜,产出冰铜 880年开始用转炉吹炼冰铜,之后,铜精炼问世 2 0世纪中期,矿冶工业规模化,大型化,环境受到破坏, 工业发展较快的国家,环境污染事件频发。 伦敦烟雾事件 富山骨痛病 熊本水俣病 l20世纪60年代起,环境污染成为社会关注的焦点 卡逊(Rachel Carson): 寂静的春天 戈尔: 作为一位被选出来 的政府官员,给《寂静的 春天》作序有一种自卑的 感觉,因为它是一座丰碑 , 它为思想的力量比政治 家的力量更强大提供了无 可辩驳的证据。 ● 1972年发表“人类环境宣言”,Polluter Pay Principle- 防止公害的费用由产生公害的企业负担 ● ● 设立联合国环境计划机构 World Commission on Environment and Development ( 1987年) “ The Concept of Environmental Sustainable Economic Development”— 可持续经济发展 环境概念 ● ● “可持续发展”概念,本来就是针对环境 恶化而提出的,离开了“环境”问题, 就谈不上可持续发展。 环境保护是可持续发展的核心 二、“工业绿色化”概念 - 引自工程院“工业绿色发展工程科技战略及对策”综合报告摘要,2013 与“绿色化”定义研究有关概念的关系 末端治理 节能减排 清洁生产 工业生态链 循环经济 低碳经济 绿色制造 ● ● 十八大报告首次将绿色发展、循环发展、低碳发展并列提出 循环经济和低碳经济都是工业化国家在解决了常规性环境问 题以后,分别针对以垃圾管理为重点的环境问题和以应对气候 变化为特征的全球环境而提出的。 ● 随着世界经济转型,增长要素发生变化。传统竞争力已不再 是主流,绿色成为竞争力的重要标志。 ● ● 绿色发展、循环发展和低碳发展相辅相成,构成一个整体 三者均要求提高资源利用效率、保护环境、充分考虑生 态系统承载能力,减轻污染对人类健康的影响 ● 绿色经济是以环境保护与资源的可持续利用为核心的经济 发展模式,是包含低碳经济、循环经济等模式在内的经济 活动,是最具活力和发展前景的包容性经济发展方式 ● 绿色化是发展的新要求和转型主线,循环是提高资 源效率的途径,低碳是能源战略调整。三者目标一致 从内涵看,绿色发展更为宽泛,涵盖循环发展和低 ● 碳发展的核心内容,循环发展、低碳发展则是绿色发 展的重要路径和形式,因此,可以用绿色发展来统一 表述。 三、有色金属工业概况 产量与消费量(2012年) 十种有色金属产量3696万吨,占全球产量 39.7%; 消费量3880万吨,占全球消费量42.4%。 2012年中国主要有色金属产量占世界比例 单位:万吨 世界产量 中国产量 中国占比(%) 名次 ꢀ 铜 2013.2 4495.0 1062.2 1261.8 582.4 2026.7 464.6 482.9 28.93 45.09 43.74 38.27 1 1 1 1 铝(原铝) 铅 锌 能耗(2011) 有色金属行业总能耗约 15137万t标煤。 其中:电力消耗约 3568.2 亿千瓦时。电解铝占63% 有色金属单位工业增加值能耗:2.885tce/万元(2005不变价) 2 012年主要有色金属产品产量及单位能耗 产量 万吨) 单位产品能耗 单位 产品名称 ( 能耗 324.7 583.2 13844 450.5 911.9 铜冶炼综合能耗 582.4 3769.6 2026.7 464.6 千克标煤/吨 千克标煤/吨 千瓦时/吨 氧化铝综合能耗 铝锭综合交流电耗 铅冶炼综合能耗 电解锌综合能耗 千克标煤/吨 千克标煤/吨 482.9 典型物排放情况(2012年) 废气中 SO2 4.4万t; 温室气体(CO2 、CF4、C2F6 等)3.8亿t(2010年) 尾矿 2-3亿t, 其中赤泥 5278万t 采矿废石 1.1亿t; 冶炼废渣 0.26亿t 废水; 含重金属污染物 * 有色协会胡长平主任提供数据,均为估算值 2010年有色行业CO2排放比列 2010年有色行业单位产品CO2排放量 四、与绿色化有关的有色工业科技进步案例 拜耳法 86% 铝:氧化铝 联合法 11% 烧结法 3% ● 节能的拜耳法流程已占我 我国各种氧化铝生产技术的产量分布 国总产量的86%左右。 ● 关停高能耗的烧结法、混 联法氧化铝企业,新建的氧 化铝厂全部采用拜耳法、中 低品位铝土矿的选矿拜耳法 和石灰拜耳法。 国内外氧化铝生产能耗的比较 ● 氧化铝生产过程主要污染物——赤泥 含碱附液渗透或流失是造成的主要原因。目前我国吨氧化铝 产出赤泥约为1-2吨,赤泥年排放量约为4000-6000万吨。 赤泥压滤后干法堆存技术:高性能压滤机将赤泥浆过滤成赤泥滤 饼,实现干法堆存,而滤液返回氧化铝厂。保证了堆场的安全性,已在 较多氧化铝企业得到应用。 赤泥堆场的防渗处理技术:采用防渗薄膜填衬在堆场底部,该技 术已在所有氧化铝企业得到了应用。 赤泥选铁技术:磁选得到低品位的铁精矿,减少赤泥排放量。已应 用于一某些氧化铝企业。 ● 大量的赤泥堆存问题还没有根本解决 铝:电解铝 我国铝电解单位综合交流电耗逐年降低 国内外铝电解企业能耗状况比较 ●2003年起中国铝电解能耗就低于世界平均值,2011年比世界 平均能耗低800kWh/t, 2012年综合交流电耗降低到13844kWh/t。 大型预焙槽技术 ● 基本淘汰160kA以下的自焙槽, 大型预焙槽已成为主体技术。 ● 300kA以上的大型预焙槽在新 建或扩建的电解铝厂得到了应用。 ● 400kA以上大型预焙槽生产线已 建成近20条,数家500kA大型预焙 我国铝电解槽电流强度分布比例 槽生产线已建成投产。 新型结构电解槽等重大节能技术 我国创新的新型结构电解槽、异形阴极、新型钢棒结构等 重大节能技术。使我国铝电解实现了大幅度节能降耗。 我国开发的新型结构电解槽重大节能技术 电解铝污染控制及综合利用技术 ( 1)烟气无害化排放及降低PFC排放量技术 Ø优化槽密闭集气结构设计,减少直接外排烟气量; Ø开发烟气脱硫技术,减少和杜绝不合格烟气排放; Ø应用先进控制系统,降低效应系数。 ( 2)减排废槽内衬及其综合利用技术 年排放量50万吨,目前基本采用掩埋方式处理。 提高铝电解槽寿命和运转率,减少废槽内衬排放量。 综合利用技术:少量添加剂应用于水泥工业、耐火材料,废 ● ● 炭阴极作为燃料,氟化盐成为矿化添加剂等。 铜 l传统的铜冶炼工艺为 鼓风炉、反射炉和电 炉炼铜。熔炼中炉料 处于静态,反应变化 速率慢,烟气SO2浓度 低,不能制酸,能耗 高、污染重。 l 现代铜冶炼:闪速 熔炼及熔池熔炼技术 的核心在于强化过程, 节能减排。 l 目前,中国主流工 艺是闪速熔炼及熔池 熔炼,S捕集率已达 9 8-99%。 l新技术应用、企业规模大、余热回收、自动控制等是节能减排的归因 铜冶炼厂产能与能耗的关系 铅锌 金属锌产量变化 金属铅产量变化 铅 湿 法 冶 金 焙烧-浸出 电解、常压、 加压浸出) ( - 五、问 题 有色行业的主要污染问题 ● ● ● ● ● 铝电解温室气体(CO2 、 PFC)排放,3.2亿t(2010年,间排+直排) 赤泥年排放量约为4000-6000万吨/a,大量堆存 尾矿量大,约2-3亿t/a,利用率低 三废(气、液、固)量大,余热利用还有潜力 三废中的重金属(As 、Cd 、Hg 、Pb 、Cr)难以监测,管 理和技术都有问题,有的企业转移污染 有色工业生产过程中几种特别关注的 有害元素 Cd、 Hg、 As、 Pb 、Cr ● ● 重金属污染事件引起了社会的广泛注意 重金属污染的源头在哪里? 电力 交通 金属工业 化工 化肥 本体…… 有色冶金要特别重视重金属排放所引起的污染问题 ● 镉 米 事 件 重金属污染事件举例: ● 2008年,我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、 广西河池、云南阳宗海、河南大沙河等5起砷污染事件 2009年,发生了陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳 镉污染及山东临沂砷污染等事件 2011年,连续发生了安徽怀宁、浙江台州、德清、广 东河源、广西南丹等血铅超标事件 ● ● ● ● 2012年初,又发生了广西河池龙江镉浓度超标事件 2013.5,引起全国关注的镉米事件 ● ● 严重污染必然威胁企业生存 一旦造成,污染难以消除,代价巨大 ● 环境保护是有色企业的生命线 ● 企业家既要考虑经济效益,又要承担社会责任 采用先进工艺和装备 环保措施 严格管理 ● 政府既要监管,又要帮助企业解困 ● 政、产、学、研结合解决冶炼过程中的污染问题 如:关闭落后、资源循环 物料衡算、污染物监测 无害化处置等、防止污染物转移 锌精矿 焙烧 ● ▲ 烟 气 焙 砂 收尘 中性浸出 ● 烟 尘 制酸 底 流 上清液 净化 ■ 尾 气 放 空 酸性浸出 硫酸 净化渣 回收Cd等) 净化液 电积 上清液 ( ● ● ▲ 底 流 过滤 ● ■ ■ 熔铸 图例 滤 液 浸出渣 锌锭 浮渣 废水● 废气▲ 固废■ 送渣处理 湿法炼锌工艺流程及产污环节分布图 结 语 绿色经济是以环境保护与资源的可持续利用为核心的经 济发展模式,是包含低碳经济、循环经济等模式在内的经济 活动,是最具活力和发展前景的包容性经济发展方式。 中国有色金属工业发展迅速,科技进步非常显著,但环 境污染问题仍最的障碍,环境保护是可持续发展的核心,是 有色工业绿色化的核心,也是有色企业的生命线。 需要政、产、学、研结合来解决生产过程中的污染问题。 谢 谢 谢 谢
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