文/史冬梅 張雷（科技部高技術研究發(fā)展中心，鋼鐵研究總院）
       流程工業(yè)是我國工業(yè)化中的產(chǎn)業(yè)主體，流程工業(yè)的技術進步及資源節(jié)約、環(huán)境友好水平，都是我國綜合競爭力的重要標志。有色金屬工業(yè)是典型的流程工業(yè)，具有資源、能源密集特點，屬于高能耗、高污染的過程工業(yè)，其工藝過程的技術進步和節(jié)能減排以及相關材料的升級換代，對于我國材料工業(yè)領域的低碳可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本文通過對世界有色金屬工業(yè)的綠色發(fā)展趨勢、我國有色金屬工業(yè)面臨的能源和環(huán)保制約問題的分析，提出了對我國有色金屬工業(yè)節(jié)能減排關鍵技術選擇的建議。

 一、世界有色金屬工業(yè)綠色發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
       有色金屬在當今世界經(jīng)濟發(fā)展中具有戰(zhàn)略性作用。隨著全球經(jīng)濟發(fā)展的不斷變化，有色金屬市場競爭更加激烈，同時還面對資源短缺、能源緊張、環(huán)境壓力大等問題和挑戰(zhàn)，當今世界有色金屬工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀是：
       1.礦產(chǎn)資源爭奪愈演愈烈，通過生產(chǎn)經(jīng)營國際化，推動生產(chǎn)向低成本地區(qū)轉移
       有色金屬工業(yè)是資源密集型和能源密集型產(chǎn)業(yè)，為了降低生產(chǎn)成本，增強競爭力和市場控制力、影響力，世界主要有色金屬企業(yè)積極地推行資源配置全球化，原料性產(chǎn)品生產(chǎn)出現(xiàn)了向資源豐富的低生產(chǎn)成本地區(qū)轉移的趨勢。銅的生產(chǎn)向智利、印度尼西亞、澳大利亞、加拿大和秘魯五個銅資源豐富國家轉移。未來鋁的增長則主要集中在非洲、南美、中國及南亞地區(qū)。
       國際跨國公司憑借其資本實力和技術優(yōu)勢，控制優(yōu)勢資源，占據(jù)了有利地位。世界最具優(yōu)勢的銅礦、鋁土礦、鉛鋅礦資源已經(jīng)基本被國際跨國公司所瓜分。美國鋁業(yè)公司和加拿大鋁業(yè)公司是世界上實力最雄厚的兩家跨國鋁業(yè)公司，控制了澳大利亞4座氧化鋁廠。
       2.依靠科技進步，改造傳統(tǒng)生產(chǎn)流程，降低能源消耗
       一是利用新技術改造傳統(tǒng)工藝流程，提高勞動生產(chǎn)率，降低原料、能源消耗，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本的目標。如濕法煉銅成本比傳統(tǒng)火法冶煉成本低30%左右；惰性陽極可濕潤陰極電解槽的研制開發(fā)成功，使電解鋁電流效率提高到97%以上，將使鋁的生產(chǎn)成本進一步降低。
       二是加大科研開發(fā)資金投入，持續(xù)開展基礎研究、工藝技術研發(fā)，如美國鋁業(yè)公司正在研發(fā)新的煉鋁技術，一旦取得突破并推廣使用，將大大降低電解鋁生產(chǎn)的電耗，進而大幅度降低鋁的生產(chǎn)成本。
       三是利用現(xiàn)代信息技術實現(xiàn)冶煉、加工生產(chǎn)過程的自動化，目前發(fā)達國家主要有色金屬企業(yè)進一步加強了對生產(chǎn)過程自動化控制的研究，不斷投資提升自動化控制水平，提高生產(chǎn)效率。
       3.大力回收利用再生有色金屬，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用
       面對全球能源供應緊張，環(huán)保要求越來越高的嚴峻形勢，發(fā)達國家把發(fā)展有色金屬再生資源利用放在重要位置。通過建立健全政策法規(guī)，促進了有色金屬工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。日本在廢舊有色金屬等資源回收利用方面出臺了一系列的政策，包括《資源有效利用促進法》等，為再生金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利的法律環(huán)境。
       與利用銅精礦直接生產(chǎn)精煉銅相比，回收利用廢雜銅生產(chǎn)再生銅，可以節(jié)省能耗87%，減少環(huán)境污染。因此，積極開發(fā)利用廢舊家電、電氣以及廢舊機械制品中的再生銅資源，努力發(fā)展再生銅產(chǎn)業(yè)，始終受到各國的高度重視，并制定了各種措施，支持再生銅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
       發(fā)展再生鋁生產(chǎn)，不僅實現(xiàn)鋁金屬的循環(huán)使用，減少對一次性原生資源的消耗與依賴，而且能夠節(jié)省95%左右的能源消耗，降低環(huán)境污染。美國、日本、德國、意大利等國的再生鋁產(chǎn)量超過其原鋁產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計，美國汽車制造業(yè)使用的鋁約63%為再生鋁，日本更是達到77%，再生鋁生產(chǎn)正向著專業(yè)化、閉路化、規(guī)?；较虬l(fā)展。
二、我國有色金屬工業(yè)節(jié)能減排關鍵技術發(fā)展現(xiàn)狀
       1.部分產(chǎn)品單耗與世界先進水平仍存一定差距
       2015年我國鉛冶煉綜合能耗400千克標煤/噸，與國外先進水平300千克標煤/噸相比，仍然存在較大差距，淘汰落后產(chǎn)能任務艱巨。盡管有色金屬工業(yè)在淘汰落后產(chǎn)能方面已取得積極進展，但從整體上看，能源消耗高、環(huán)境污染大的落后產(chǎn)能在有色金屬工業(yè)中仍占相當比例，尤其是鉛鋅冶煉行業(yè)，中小企業(yè)居多，淘汰落后產(chǎn)能任務仍十分艱巨。
       2.國內(nèi)企業(yè)間能耗水平相差懸殊
       電解鋁行業(yè)是重要的耗能行業(yè)，2015鋁錠綜合交流電耗達到13562千瓦時/噸，其電力成本占電解鋁總成本約45%左右。雖然我國電解鋁綜合交流電耗已處于世界先進水平，但是國內(nèi)電解鋁企業(yè)之間差距較大，最好的企業(yè)低于13000千瓦時/噸，最差的企業(yè)達15000千瓦時/噸，相差2000千瓦時/噸。根據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，鋁錠綜合交流電耗優(yōu)于13700千瓦時/噸的合計產(chǎn)量占總產(chǎn)量的實際比例接近80%，另20%的電解鋁產(chǎn)能所在的企業(yè)，經(jīng)營就存在困難。
       3.污染物排放問題依然嚴峻
       近年來，有色金屬單位產(chǎn)品污染物排放量呈現(xiàn)下降趨勢，但重有色金屬產(chǎn)量增長較快，污染物排放總量依然較大。有色金屬行業(yè)重金屬污染物排放主要集中在銅、鉛、鋅冶煉過程中，各生產(chǎn)工藝裝備水平存在較大差距，因此造成產(chǎn)排污水平存在較大差距。例如燒結機煉鉛技術的鉛污染物產(chǎn)生量、排放量，分別是氧氣底吹熔煉液態(tài)高鉛渣直接還原技術的1.6倍和7.6倍，鼓風爐煉銅技術砷污染物產(chǎn)生量、排放量，分別是雙閃煉銅技術的5.6倍和9.3倍。
       4.固體廢物綜合利用水平偏低
       2015年我國氧化鋁產(chǎn)量5898萬噸，占全球產(chǎn)量1/3以上，年產(chǎn)赤泥量達6000萬噸以上。目前我國赤泥整體綜合利用率不到4%，累積堆存量3億噸以上。當前赤泥資源化利用與處置產(chǎn)業(yè)化技術均不成熟，企業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設積極性不高。因此應重點突破快速砂化脫水、高效聯(lián)合選鐵、大宗建材規(guī)?；?、煙氣協(xié)同低成本脫堿等關鍵技術與裝備。
三、我國有色金屬工業(yè)節(jié)能減排關鍵技術選擇原則
       根據(jù)有色金屬行業(yè)緊迫需求和行業(yè)實際，我國節(jié)能減排發(fā)展的思路：一是優(yōu)先發(fā)展資源、能源、環(huán)境共性技術，解決行業(yè)重大瓶頸問題；二是著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高資源循環(huán)利用水平；三是把握未來有色金屬技術發(fā)展趨勢，從注重單項技術研究開發(fā)向集成創(chuàng)新轉變，推進技術、產(chǎn)品、裝備更新?lián)Q代，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術全面升級。
       1.堅持節(jié)能優(yōu)先原則
       有色金屬工業(yè)持續(xù)發(fā)展所需要的關鍵技術必須堅持節(jié)能優(yōu)先，降低單位產(chǎn)品能耗，遏制能源消費總量增長過快，努力推進結構節(jié)能、技術節(jié)能、能源轉換和梯級利用等原則。所需要的節(jié)能關鍵技術：
       一是提高企業(yè)生產(chǎn)能力和集約化程度，采用先進工藝和大型裝備，提高能源使用效率。重點發(fā)展采選高效節(jié)能工藝和設備，自熱強化熔煉和電解工藝，設備和自動控制技術，濕法冶金節(jié)能技術，電解鋁液直接連續(xù)制備合金鑄造坯、鑄軋板坯，有色金屬加工節(jié)能技術等。二是加強爐窯保溫，改進燃燒方式和氣氛，提高熱效率。三是余熱資源充分回收利用。四是以信息技術為核心，節(jié)能技術優(yōu)化集成，把生產(chǎn)過程能源利用效率始終控制在最佳狀態(tài)，達到系統(tǒng)節(jié)能目的。五是優(yōu)化原料結構，提倡精料方針，節(jié)約能源。
       2.“三廢”治理并重原則
       有色金屬在生產(chǎn)過程中消耗大量的礦產(chǎn)資源、能源和水資源，產(chǎn)生大量的固體廢棄物、廢水和廢氣，污染環(huán)境。在環(huán)保領域需要開發(fā)的關鍵技術：
       一是需要大力研究開發(fā)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術、裝備，著重技術集成創(chuàng)新。對“三廢”實行減量化，從源頭削減固體廢棄物、廢水、廢氣的產(chǎn)生量和排放量，加快“三廢”治理和資源化的步伐。
       二是加強循環(huán)經(jīng)濟共性技術研究，提高二氧化硫利用率，工業(yè)用水循環(huán)利用率，重視國內(nèi)、國外廢雜有色金屬再生資源循環(huán)利用，建立若干個大型再生資源回收利用集散地，提高技術含量，增加資源循環(huán)利用量和比重，建立循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的技術體系。
四、我國有色金屬工業(yè)節(jié)能減排關鍵技術選擇方向
       根據(jù)有色工業(yè)的節(jié)能減排關鍵技術選擇原則，提出了我國有色金屬行業(yè)探索研發(fā)、應用示范和重點推廣的一批關鍵技術。
       1.需探索研發(fā)的節(jié)能減排關鍵技術
       粉煤灰（酸法）提取的氧化鋁應用電解鋁、赤泥資源化利用與處置技術、創(chuàng)新串聯(lián)法節(jié)能技術、高效綠色鋁電解技術、濕法（原子經(jīng)濟法）再生鉛技術、煙氣脫汞技術、污酸渣無害化處理及資源化技術、酸熔渣處理及資源化技術、濕法冶金膜精煉工藝技術等。
       2.需示范的節(jié)能減排關鍵技術
       粉煤灰（酸法）提取氧化鋁技術、新型陽極結構鋁電解槽節(jié)能技術、底吹連續(xù)煉銅技術、鉛鋅選礦廢水臭氧高效菌填料生物膜處理回用技術、富氧側吹精銻冶煉含汞廢渣綜合回收技術、低品位鎳鈷硫化礦生物堆浸—材料制備短流程技術、低濃度二氧化硫煙氣綜合利用制酸技術等。
       3.需重點推廣的節(jié)能減排關鍵技術
       新型陰極結構鋁電解槽技術、低電壓鋁電解節(jié)能控制技術、新型陰極鋼棒結構鋁電解槽、高效強化拜耳法技術、選礦拜耳法技術、雙側吹豎爐熔池熔煉技術、氧氣底吹煉銅技術、有機溶液循環(huán)吸收脫硫技術、活性焦脫硫技術、硫化砷加壓浸出工藝、“4+1”非衡態(tài)高濃度SO2轉化技術、棄渣、廢氣綜合利用技術、氧氣底(側)吹-液態(tài)高鉛渣直接還原鉛冶煉技術、鉛鋅冶煉廢水深度處理及砷資源化技術、鉛鋅冶煉廢水分質(zhì)回用集成技術、富氧直接浸出煉鋅技術、從鋅冶煉廢渣中綜合回收鎘技術、氣浮法綜合處理高砷污酸技術、濕法浸出廢渣資源回收及無害化技術、采選尾礦渣干排和無害化技術、模糊/聯(lián)動萃取分離工藝、非皂化萃取分離稀土技術、砷堿渣回收利用工程、海綿鈦新型還原蒸餾技術、新型豎罐煉鎂技術、硫酸混酸協(xié)同體系常壓高效分解鎢冶煉新技術、硫酸尾氣及鉬冶煉煙氣脫硫治理技術、低碳低鹽無氨氮稀土氧化物分離提純技術、稀土精礦低溫硫酸化動態(tài)焙燒技術等。

科技中國2017年第四期p38-40