有色金屬行業(yè)污染防治及減排之路探析

王明明，王 靜

（中赟國際工程股份有限公司，鄭州 450007）

從客觀來看，有色金屬行業(yè)對于我國國民經(jīng)濟的發(fā)展具有不可或缺的奠基作用，在該行業(yè)價值不容小覷的同時，鑒于其作為產(chǎn)生重金屬污染物，如汞、鉛、砷等的主要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，“三廢”排放過程容易對自然環(huán)境、生態(tài)發(fā)展造成嚴重破壞，故如何處理該行業(yè)污染、實現(xiàn)減排，淘汰落后產(chǎn)能、集中優(yōu)勢產(chǎn)能、實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，對于全面提升行業(yè)競爭實力，推動該行業(yè)永續(xù)發(fā)展極具重要意義。

1　我國有色金屬行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1　能源消耗及污染嚴重

對于我國國民經(jīng)濟發(fā)展而言，有色金屬產(chǎn)業(yè)不僅是基礎(chǔ)性原料產(chǎn)業(yè)，而且其能源消耗大戶的角色毋庸置疑。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅2009年，我國有8 314萬t標準煤用于有色金屬行業(yè)消耗，約占據(jù)全國全年范圍內(nèi)消耗總量的4.3%，電力消耗量更是占據(jù)總量的6.6%。2010年，由有色金屬行業(yè)排放的工業(yè)“三廢”，如固體廢物、煙塵、粉塵、二氧化硫、廢水及廢氣總量更是占據(jù)我國九大材料制造行業(yè)近40%，其中廢氣排放躍居第三[1]。除此之外，每年有色金屬行業(yè)產(chǎn)生的廢石、尾砂分別上億噸、千萬噸，需要占用大量土地資源，而且僅有極少部分能夠經(jīng)再處理而實現(xiàn)重復(fù)利用或排放。

1.2　礦產(chǎn)資源利用率不高

當前，基于我國有色金屬行業(yè)技術(shù)所限，礦產(chǎn)資源利用率較低，與發(fā)達國家70%～75%的利用率相比，我國利用率平均值僅為60%。其中，對于共伴生有色金屬的綜合利用率更為低下，僅為40%（國外平均值可達到60%）。從側(cè)面來看，我國當前有色金屬礦山多采用粗放型開發(fā)或高強度開發(fā)的不合理模式，能源利用率較低，這顯然對資源造成嚴重的浪費。高品位、易開發(fā)資源不斷枯竭的同時，貧、雜資源開采量不斷擴大，這便從總體上提升了我國有色金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用難度[2]。

1.3　產(chǎn)業(yè)集中度低

從我國目前的有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，整體產(chǎn)業(yè)鏈較短，產(chǎn)品的附加值不高，即低附加值的初級產(chǎn)品種類多、數(shù)量大，而高附加值的高級產(chǎn)品種類單一、數(shù)量少，這阻礙了我國有色金屬行業(yè)產(chǎn)品競爭力的長遠提升，增加了在國際有色金屬行業(yè)站穩(wěn)腳跟的難度，也加劇了可替代產(chǎn)品的替代性風(fēng)險。更有甚者，產(chǎn)業(yè)集中度低下的局面下，以初級產(chǎn)品賣出后再以高價格買回自國外深加工的高級產(chǎn)品現(xiàn)象時有發(fā)生。

2　當前我國有色金屬行業(yè)新型技術(shù)突破

2.1　廢水處理方面

目前，化學(xué)沉淀、離子交換以及萃取等方法已在我國有色金屬行業(yè)廢水處理方面廣泛應(yīng)用，但經(jīng)處理的水質(zhì)結(jié)果表明，其質(zhì)量與行業(yè)規(guī)定的重金屬廢水排放標準相比還存在一定的差距，更別提與其他發(fā)達地區(qū)水質(zhì)標準相比較。廢水回收和再利用率不超過50%，而若使用處理效果相對較理想的膜分離、蒸發(fā)濃縮等法，難免增加操作難度和處理成本，故推廣應(yīng)用難度非常大。近年來，全國各大高校、科研院所紛紛投入財力、精力針對廢水處理展開攻關(guān)。其中，中南大學(xué)圍繞有色金屬行業(yè)廢水出水硬度高、深度凈化難以及水力停留周期長等問題，創(chuàng)新性研發(fā)出微生物特異性深度處理技術(shù)，尤其在高濃度、含汞污水處理方面效果較好，成功應(yīng)用于10多家企業(yè)廢水處理工程，如河南豫光金鉛股份有限公司等[3]。此外，北京礦冶研究總院設(shè)計研發(fā)的高濃度泥漿法廢水處理技術(shù)在處理重金屬酸性廢水方面，對操作難度大、易結(jié)垢、回收率低等問題處理效果較好。

2.2　廢氣處理方面

有色金屬開發(fā)利用過程所產(chǎn)生的工業(yè)廢氣中重金屬成分復(fù)雜、顆粒粒度較小且氣體整體含塵量大，如何對廢氣中重金屬有價成分回收，實現(xiàn)氣固分離是工作重點。為此，人們開發(fā)設(shè)計出新型濾料濾膜、氣固分離裝置，從而高效回收有價成分。同時，針對廢氣中的濃度波動性較大的二氧化硫成分，有企業(yè)自主開發(fā)出針對低濃度二氧化硫處理的堿液吸收工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化硫自氧化還原，實現(xiàn)硫成分向硫酸氫鈉、硫磺的轉(zhuǎn)化，該工藝目前已于郴州成功建立（10 000 m3/h）示范工程[4]。

2.3　廢渣處理方面

在處理有色金屬行業(yè)重金屬（如砷、鉻等）有毒廢渣方面，砷污染物集中安全處理技術(shù)、鉻渣及堆場重污染土壤微生物處理技術(shù)以及固體廢棄物安全利用技術(shù)等技術(shù)的創(chuàng)新性研究，促進了廢渣中重金屬離子的回收再利用。上述方法目前在湖南株洲、郴州等建立試點并最終實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，取得了理想的效果。例如，上述砷污染物集中安全處理技術(shù)由中南大學(xué)自主研發(fā)，在高壓、富氧條件下以脫砷劑為原料進行脫砷處理，產(chǎn)物經(jīng)氯鹽浸出、水解、低溫熔煉等過程，能夠最終實現(xiàn)有價金屬（如銀、鉛、鉍等）的逐步回收。

3　未來我國有色金屬行業(yè)污染防治及減排之路對策

3.1　大力推動節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展

基于科技創(chuàng)新與技術(shù)進步而實現(xiàn)的污染治理與節(jié)能減排是實現(xiàn)有色金屬行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟的長遠之策。近年來，隨著國家環(huán)保政策和節(jié)能減排力度的推廣，有色金屬行業(yè)許多企業(yè)都紛紛認識到科技創(chuàng)新與技術(shù)進步的關(guān)鍵性，針對該行業(yè)每年大量能源、資源的消耗，以及“三廢”污染物的存在，科學(xué)實現(xiàn)工業(yè)采礦、選礦、冶煉與加工生產(chǎn)過程是關(guān)鍵。需要注意的是，在電解、冶煉環(huán)節(jié)中，能源消耗、溫室氣體排放量最大，任務(wù)最為艱巨，能源消耗一度占據(jù)整個過程的80%[5]。因此，要注重開發(fā)高效率、短流程、低能耗的加工冶煉技術(shù)，從有色金屬行業(yè)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)入手開展技術(shù)攻關(guān)，充分發(fā)揮行業(yè)中各企業(yè)、科研院所、高校等的科研創(chuàng)新力量。

3.2　扶持再生有色金屬產(chǎn)業(yè)

我國早在2010年便針對再生有色金屬產(chǎn)業(yè)出臺了《2010-2015再生有色金屬利用專項規(guī)劃》，明確了“十二五”期間對于該項任務(wù)的重視程度。當前，我國再生銅、鉛、鋁等以反射爐開展熔煉過程，行業(yè)內(nèi)企業(yè)普遍缺乏后期冷卻、收塵以及煙塵處理設(shè)備與工藝，在質(zhì)量、回收率、能耗等方面水平參差不齊。在扶持再生有色金屬產(chǎn)業(yè)方面，人們要逐漸推動再生有色金屬熔煉工藝技術(shù)更新與完善，因為其與熔煉質(zhì)量、金屬回收率、能耗乃至整體利用水平密不可分。

3.3　提升有色金屬資源利用率

提升有色金屬資源利用率是實現(xiàn)有色金屬行業(yè)污染防治及節(jié)能減排之路的基礎(chǔ)。要從源頭展開控制，憑借先進的管理手段與技術(shù)，同時在采礦、選礦、冶煉回收率以及共伴生有色金屬利用方面進行強化。從細節(jié)來講，針對工業(yè)三廢，可采用深度處理技術(shù)，綜合利用化學(xué)、物理及生物方法對于鉛、鋅、銅、汞等進行回收；以冷凝、吸附、吸收等方法回收廢氣中的有價組分；將煙塵中、升華物中的鎘、鎵等提取出來；可以與能利用的水泥、石灰、磚瓦、混凝土骨料、鑄石等行業(yè)材料相結(jié)合，其在生產(chǎn)管理經(jīng)驗和原料利用方面可以相互支撐。

4　結(jié)語

當前，我國有色金屬行業(yè)存在能源消耗和污染嚴重、礦產(chǎn)資源利用率不高、產(chǎn)業(yè)集中度低等問題。筆者從工業(yè)“三廢”三個層面淺析了當前我國有色金屬行業(yè)新型技術(shù)突破，指出了我國有色金屬行業(yè)污染防治及減排之路，即大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)、扶持再生有色金屬產(chǎn)業(yè)、提升有色金屬資源利用率。