構建區(qū)域汞資源循環(huán)利用示范的設想

李國棟，周 軍

（新疆天業(yè)集團有限公司，新疆 石河子 832000）

1 背景

聚氯乙烯（PVC）是當今五大通用塑料之一，具有耐腐蝕、電絕緣、阻燃性好和機械強度高等優(yōu)異性能，廣泛用于工農(nóng)業(yè)及日常生活的各領域。

由于中國“多煤、貧油、少氣”的資源特點，國內(nèi)石油乙烯法PVC工藝的發(fā)展始終受制于世界能源供應，而電石乙炔法PVC工藝因技術成熟、投資性價比高，隨著其自身循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式的建立，廢水、廢氣和廢渣均得到有效治理和高效利用，已成為中國PVC工業(yè)的主流工藝。

電石乙炔法PVC生產(chǎn)中，VCM合成工序需使用氯化汞催化劑，按氯化汞含量的不同可分為傳統(tǒng)高汞催化劑（10.5%～12.0%）和低固汞催化劑（6.5%），使用壽命為6 000～8 000 h，按產(chǎn)品單耗計，催化劑消耗量1.2～1.4 kg/tVCM。

2 面臨的挑戰(zhàn)

隨著國內(nèi)外對汞的使用與消減越來越關注，以及電石乙炔法PVC行業(yè)近年來的飛速擴張，聚氯乙烯行業(yè)對汞資源的過度消耗和汞污染問題已經(jīng)成為影響行業(yè)清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，甚至成為決定行業(yè)命運的關鍵性問題。

2.1 國內(nèi)外汞消減的壓力逐漸增大

在世界范圍內(nèi)，消減汞資源開采和使用的呼聲日益強烈。2010年6月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在斯德哥爾摩就擬定一項具有全球法律約束力的汞問題文書召開了第一次會議；2011年3月，在日本千葉召開了第二次會議；同年10月，在肯尼亞首都內(nèi)羅畢舉行了第三次會議；預計總共舉行5次會議，直到2013年初,制定出一項具有法律約束力的全球汞文書。汞文書作為國際公約，與涉及持久性有機污染物的《斯德哥爾摩公約》和《生物議定書公約》同為最高級別的國際法，甚至比應對氣候變化的 《京都議定書》的級別還高,隨著全球汞問題文書的簽署，禁止汞開采和貿(mào)易已經(jīng)成為必然趨勢。實際上，歐盟已經(jīng)逐步開始禁止汞的出口，并頒布了禁止汞出口、銷售、分銷與轉(zhuǎn)讓的法律。國內(nèi)對汞的關注也在逐步加強，環(huán)保部、發(fā)改委、工信部等八部委已經(jīng)聯(lián)合下發(fā)文件，將汞等重金屬污染列為重點防治對象，明確到2015年,全行業(yè)使用低汞催化劑替代高汞催化劑，廢催化劑回收率達到100%，2020年實現(xiàn)無汞化。

2.2 國內(nèi)汞資源供應缺口大

國內(nèi)汞資源儲量有限，開采量只能勉強維持在為每年七百噸左右，并且逐年下滑，資源供應缺口逐漸加大，已使中國成為主要的汞資源進口國。隨著貿(mào)易管制越發(fā)嚴格，汞的供應量仍將逐年減少，未來將很難維持1 000～1 200 t/a的供應量 （包括進口和回收汞量）。

3 現(xiàn)狀與分析

3.1 汞的使用與存在的問題

當前，電石乙炔法PVC行業(yè)相關汞的使用與消耗涉及3個環(huán)節(jié)：氯化汞催化劑的生產(chǎn)制備、氯化汞催化劑的使用、汞資源回收與冶煉，分別掌控在汞催化劑生產(chǎn)企業(yè)、電石乙炔法PVC生產(chǎn)企業(yè)與有資質(zhì)的汞回收冶煉企業(yè)手中，見圖1。

圖1 汞的使用及消耗流程

汞資源使用與循環(huán)的整體流程較長，各環(huán)節(jié)對汞資源的應用水平參差不齊，催化劑制備環(huán)節(jié)的企業(yè)比較分散，規(guī)模普遍偏小，資金與技術實力相對偏弱，高汞催化劑與低固汞催化劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，生產(chǎn)過程存在汞資源過度消耗的情況，環(huán)保設施仍需進一步配套完善。催化劑使用環(huán)節(jié)雖然取得了一定的成績，但仍有一些問題：一是流失汞的氣相捕集效率低，使用后的含汞吸附劑回收難度大；二是含汞廢液的量大、多采用化學法將汞離子轉(zhuǎn)化為相對穩(wěn)定的固態(tài)汞渣，與廢催化劑一起收集送往有資質(zhì)的汞回收企業(yè)處理。汞回收與冶煉環(huán)節(jié)在各類固態(tài)汞渣的收集與處理方面，仍有需要進一步完善之處。各環(huán)節(jié)間仍缺乏有效的交流與溝通機制，汞資源的整體使用與循環(huán)利用率仍不夠理想。

另外，各環(huán)節(jié)相關企業(yè)的分布并未達到相互匹配，催化劑及各類含汞危廢的長距離物流仍難以避免，其貯存和運輸存在安全與環(huán)保方面隱患。

目前，汞催化劑的生產(chǎn)主要集中在貴州、河北、湖南等地，電石法PVC的生產(chǎn)主要集中在西北、華北與華中地區(qū)，其地區(qū)產(chǎn)量分別占國內(nèi)總產(chǎn)量的34%、26%和15%，尤其是內(nèi)蒙、山東、新疆、河南、天津、四川、江蘇、山西等地[1]，企業(yè)集中度有所加強。含汞危廢包括廢觸媒（氯化汞含量高汞觸媒為 3.5%～5.5%，低固汞觸媒為2.0%～3.5%）、活性炭（氣相吸附，氯化汞含量2%～7%）、汞渣（含汞廢液經(jīng)處理沉降，汞含量與工藝相關）、其他含汞固體廢棄物（少量，如包裝袋、粉渣等），各企業(yè)因處理工藝的差異，含汞廢物的量與其氯化汞含量不盡相同。汞回收與冶煉主要集中在陜西、貴州、湖南等地，其中，2007年經(jīng)環(huán)保部頒發(fā)危險廢物經(jīng)營許可證的共有6家企業(yè)，1家在湖南、1家在河南、其余4家均在貴州；近期重新獲得危險廢物經(jīng)營許可證的僅2家，均在貴州省。

3.2 無汞催化劑的研發(fā)應用與存在的問題

從技術上來說，無汞催化劑的研發(fā)應用是從根本上解決汞問題的方法之一。自2000年以來，國內(nèi)開始對乙炔氫氯化合成氯乙烯用無汞催化劑或新工藝進行研究；2006年以前，主要是以高校與科研院所的原發(fā)性探索為主，開展了一些摸索性實驗，僅處于實驗室階段初級研究；2006年以后，逐步有高新技術企業(yè)及大型化電石法PVC企業(yè)介入，并不斷加大資金與人力的投入，開展了一些實驗室階段的深入研究與工業(yè)化應用測試，包括銅、鉍等金屬為主活性組分的無汞催化劑，以金、釕、銠等貴金屬為主活性組分的無汞催化劑、流化床無汞新工藝、液相無汞催化工藝等。

但從目前的進展情況來看，無汞觸媒的研發(fā)與工業(yè)應用并不理想，賤金屬為主活性組分的無汞催化劑，雖然生產(chǎn)成本不是問題，但活性與壽命均不足以與汞催化劑匹敵；貴金屬為主活性組分無汞催化劑，活性比較理想，但壽命與汞催化劑相比有相當差距，未來或許可能通過制備技術上進行改進；流化床與液相無汞催化工藝技術雖然在工業(yè)條件下進行了小試實驗，但也存在一些問題，仍需進一步研究解決。

可見，短期內(nèi)無汞催化劑或新工藝的研究難以取得突破性進展，使用汞催化劑的局面難以得到根本性的扭轉(zhuǎn)，當前仍需從“汞減排及提高汞資源循環(huán)利用率”方面緩解行業(yè)困局。

4 設想

基于 “汞減排及提高汞資源循環(huán)利用率”的思路，可以按照現(xiàn)有的工作基礎繼續(xù)加快推進以下工作。（1）積極引導電石乙炔法PVC企業(yè)從汞催化劑的使用環(huán)節(jié)做好過程工藝控制與含汞廢物處理，加快低固汞催化劑的應用與推廣，降低催化劑的消耗，提高含汞廢物的處置率與處置效果。（2）完善行業(yè)相關技術的知識產(chǎn)權保護及轉(zhuǎn)讓，加快各類涉汞技術在行業(yè)內(nèi)的推廣應用。

另一方面，可嘗試由各地大型電石乙炔法PVC企業(yè)牽頭、嘗試建立區(qū)域汞資源循環(huán)利用示范。隨著一些大型電石乙炔法PVC企業(yè)的出現(xiàn)，其資金與技術實力不斷增強，在含汞廢物處理、低固汞催化劑研究與應用等方面也不斷加大投入、并取得可喜的進展，因此，可考慮以大型電石乙炔法PVC企業(yè)為主體，按區(qū)域構建汞資源回收和循環(huán)利用的體系，通過有機整合汞催化劑的制備、汞催化劑的使用、汞資源的回收與循環(huán)利用，降低汞催化劑、含汞廢物等跨區(qū)物流的管控難度。

尋找汞催化劑制備、汞催化劑使用、汞資源回收3個環(huán)節(jié)的典型企業(yè)，通過加強企業(yè)間的交流與洽談，采取靈活的合作方式，發(fā)揮各自所長，在適宜的區(qū)域建立汞資源回收和循環(huán)利用體系的示范，共同管理汞催化劑的制備與使用、含汞危廢的處置、汞資源的回收和循環(huán)利用，改善當前各環(huán)節(jié)的分布較分散，汞資源與含汞危廢的運輸、貯存、各方的協(xié)商交流難度較大等問題，為提高汞資源的使用與循環(huán)利用率發(fā)揮積極作用。

［1］邴涓林.2011年中國PVC產(chǎn)業(yè)狀況分析.聚氯乙烯，2012，5（40）：1－8.