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我国环境友好有色金属工业可持续发展方向

【作       者】:

王淀佐

【机       构】: 中国工程院
【承研机构】:

【发表年份】:

2001

摘要

一、前言

我国有色金属工业是一个资源—能源—污染密集型的行业。进入20世纪90年代,中国有色金属工业正处于一个高速发展的阶段,并一跃成为世界有色金属第二大国,但就其发展模式而言,主要靠的是粗放型经济增长方式来实现的,其主要特征是投入多、产出少、经济效益低;技术进步缓慢、生产工艺设备较落后;资源浪费严重、生态环境问题突出。环境问题已成为区分有色金属工业可持续发展与传统发展模式的试金石。目前,我国有色金属工业发展与矿产资源的短缺、较落后的工艺和技术装备、不平衡的产品结构、高消耗、高污染的环境现状等问题的不协调,已成为制约我国有色金属工业可持续发展的重要因素。选择走环境友好的可持续发展道路是中国有色金属工业经济发展的重大战略决策。

我国有色金属工业环境友好可持续发展的概念是:以高科技为先导,加强企业管理,改变产业结构,转变经济增长方式,改变粗放型经营,实行集约化经营,优化生产要素组合,提高要素质量和使用效益,走出一条消耗低、质量高、投入少、产出多、效益高、污染轻的与生态环境相协调的清洁生产发展道路。

我国有色金属工业可持续发展的阶段目标:2005年10种有色金属产量调控目标为800万t,其中铜170万t,铝350万t,铅90万t,锌170万t。锡、锑各6万t,钨1.2万t,稀土氧化物6万t。铜精矿含铜量55万t,氧化铝产量600万t,铅锌精矿维持现有产量;完善并促进废杂料的回收,提高再生金属产量。集中力量发展目前国内大量进口的有色金属深加工产品,加快半导体及高纯材料、超导材料、储氢材料、高性能电池材料、粉体及微孔材料等新材料的产业化。有色金属工业主要污染物排放总量要削减10%,即二氧化硫控制排放量60万t;工业烟尘15.4万t;工业粉尘10.5万t;化学需氧量6万t。

二、我国有色金属工业可持续发展现状及存在问题

近二十年来,在党中央、国务院的正确领导和高度重视下,我国有色金属工业得到了持续、稳定、快速的发展。1998年,我国有色金属总产量达到616万t,完成工业总产值884.5亿元;1999年完成694.71万t,工业总产值1866.78亿元;2000年完成738.8万t,工业总产值2294.2亿元。从1995年起,从根本上解决了我国有色金属长期短缺的供需矛盾,成为总产量仅次于美国位居世界第二位的有色金属工业大国。地质矿产资源、采矿选矿、轻、重金属冶炼、稀有稀土、新材料、有色加工等技术领域的科技进步对有色金属工业的发展起着越来越重要的作用,贡献率也逐步增加。各技术领域存在的主要问题为:

(一)矿产资源领域:目前我国矿物原料可供程度,除铜精矿、氧化铝、钴精矿短缺外,大部分有色金属品种与所需的矿物原料基本可以自给或自给有余。钨、锡、锑、钼、铋、汞等矿产不仅可以满足国内需求,而且从资源赋存潜力和开发可得性来看,可以适度出口创汇,以丰补欠。

(二)采矿工程领域:我国有色金属采矿已建成了一批机械化开采的现代化中型骨干矿山,有的企业装备已接近国际先进水平,但是我国绝大多数矿山仍然比较落后。目前,地质勘探工作滞后,后备资源不足的矛盾日益突出;矿产资源贫多富少,矿山亏损严重;矿产资源损失严重,综合利用程度低;矿山环境污染比较严重。

(三)选矿工程领域:在破碎、磨矿、硫化物无氰分离、资源综合利用、选矿药剂、选矿设备、自动控制、铝土矿选矿、氧化铅锌矿选矿等方面都取得了显著的进步。主要差距为:我国很多规模很小的地方、国有选矿厂工艺简陋,设备落后,造成技术指标差、能耗高,规模经济效益差。

(四)重金属冶炼技术:一批大型骨干企业通过自行研究和引进铜、镍闪速熔炼等先进技术,使重有色冶炼工艺及装备水平均有了相当大的提高,其技术水平接近或达到90年代国际先进水平。但是中小企业仍以密闭鼓风炉为主,工艺落后、综合技术水平低、综合利用程度低、环境污染严重。

(五)铝工业领域:现有铝工业具备年产氧化铝376万t、原铝250~280万t、铝加工320万t的生成能力,工业规模居世界第三位。其主要问题是:我国98%的铝土矿资源为一水硬铝石型,且大多数硅含量较高,氧化铝产品中杂质(硅)含量比国外高3~5倍,氧化铝提取过程能耗比国外高出2~3倍。固体废物-赤泥的大量堆存是个大问题。铝电解规模小、装备水平低、工艺落后,造成生产过程成本高、单耗高、环境污染严重。

(六)贵金属领域:在我国,贵金属作为环境材料、在汽车尾气和工业有机废气中作为催化剂、作为清洁能源的材料、在制备贵金属纳米材料、制备贵金属药物极其应用研究等方面都取得了重大的进展。主要问题是:资源匮乏;生产技术,设备落后;产业化水平低,许多贵金属新材料的研究尚未涉足。

(七)有色金属加工领域:我国的铜、铝加工企业中,可批量提供的共有8000个品种,加工材的冶金质量和尺寸精度显著提高,一些骨干企业已开始按国际标准组织生产,某些品种的质量指标已达到或接近国际先进水平。主要问题是:规模小、技术装备落后;产品质量低,经济效益差;低档产品供大于求,高、精、尖产品供不应求,需大量进口。

(八)环境保护领域:我国矿山和冶炼工艺比较落后的约占一半。有色工艺的落后,导致物耗大、能耗高、排出的污染物多,再加上有色金属工业“三废”冶理技术水平较落后,因此有色金属工业环境污染比较严重。

从总体看,我国有色金属工业可持续发展的总态势是逐渐向好的方向发展,但在产量、产品、产值、利润、基本建设投资、采选冶综结能力结构和社会经济、环境情况等的关系上,不协调的问题较多,与发达国家相比差距很大。总体而言,矿山资源处于劣势,产业结构不平衡,生产规模集中度低、技术装备比较落后,能耗高,工业结构性污染严重等六个方面的问题已成为制约我国有色金属工业可持续发展的主要问题。

三、国外有色金属工业技术经济发展趋势及我国的差距

(一)国外有色金属工业技术经济发展趋势

1、高新技术促使冶炼成本不断降低,加工产品向深、精、尖方向发展:随着技术不断进步,有色金属生产成本不断下降,如湿法炼铜成本比传统火法成本低30%左右。火法炼铜工艺也向着进一步降低能耗和物耗、提高硫的利用率、降低生产成本的方向不断发展和完善。氧化铝生产装置的大型化、规模化及大型预焙电解槽技术的不断改进和广泛采用等将会使氧化铝、电解铝成本逐步降低。高新技术新材料发展迅速,大直径半导体硅材料、磁性材料、复合材料、智能材料生产和开发、完善,使得结构材料复合化及功能化、功能材料集成化及智能化得以不断实现,既开拓了新的有色金属消费领域,又促进了高新技术的发展。

2、初级产品向低成本地区转移:随着世界有色金属市场竞争的进一步加剧,使得有色金属的初级产品生产正向资源条件好、生产成本低的国家和地区如巴西、澳大利亚、智利、南非和加拿大转移。如1997年上述五个国家的铜产量达到327.5万t,比1987年增长89.5%,远远高于同期世界铜产量32.5%的增长率。

3、世界有色金属工业发展日趋国际化、集团化:近年来,为了适应市场竞争,实现规模化运营及垄断市场,国外大型有色企业集团和跨国公司通过不断收购、兼并、联合组建跨国家的更大规模的企业集团,其中多数为采、选、冶、加工联合企业,以期不断增强实力、占领更大的市场份额。

(二)我国有色金属工业与国外的差距

1、产品结构不平衡:到1999年底,我国10种有色金属形成的生产能力为:矿山原料481万吨,冶炼750万吨和铜铝加工材料约592万吨,致使产品结构很不平衡。初级加工产品供过于求,高新技术产品材料短缺。

2、生产规模集中度低:例如大部分矿山采矿的开采规模仅相当于国外矿山的20%--50%;全国50家铜冶炼厂中,规模在10万吨以上的仅4家;123家电解铝厂中,规模在10万吨以上的仅6家;770多家铅锌冶炼厂中,规模在5万吨以上的铅厂3家、锌厂5家;2500多家铜铝加工企业中,5万吨以上规模的铜加工厂3家、铝加工厂5家。发达国家铜冶炼和电解铝厂的规模一般都在20万吨以上,铅锌冶炼厂规模在10万吨以上,铜铝加工材厂的规模一般在5万吨以上。

3、技术装备比较落后,综合技术水平低:我国只有部分骨干企业技术装备接近或达到国际先进水平,且占总产能不足20%,大多数中小企业技术和装备落后。为数不少的小冶炼企业甚至采用土法工艺;电解铝行业6万安培以下的自焙槽仍支撑我国三分之二的铝生产能力,污染严重;铜铝加工“二人转”等落后轧机设备仍占相当比重。矿产资源采矿损失严重,储量回采率不到50%,比国外低10--20%;有色金属矿采选回收率为50--60%,采、选、冶的回收率比国际水平低10--20%;矿产资源综合利用率达70%的矿山仅占7%;综合利用率达50%的矿山不到15%;75%的综合型矿山企业的综合利用率不到2--5%,矿产资源综合利用率比国外先进水平低20--30%。

4、能耗高:例如密闭鼓风炉炼铜工艺,每吨粗铜平均综合能耗0.965吨标煤,比国外高出28.66%;我国氧化铝联合法工艺平均水平为1.518吨标煤,比国外先进水平高出1.33倍;我国的铅冶炼生产中,占产量87%的铅采用传统的烧结─鼓风炉铅熔炼工艺,每吨铅综合能耗为0.798吨标煤,比国外先进水平高出166%。

四、清洁有色金属工业新技术的开发

目前,我国有色金属工业的9个技术领域中亟待开发的创新清洁技术18项,这些清洁技术的开发对有色金属工业环境友好可持续发展将起着越来越重要的作用。这些项目包括:

(1)重点开展中西部成矿远景区带有色金属矿产资源评价研究;

(2)加强深部和难采矿床高效综合采矿技术的研究和地下无轨机械化配套设备的国产化及无废害开发技术研究;

(3)加强湿法冶金、生物冶金技术的研究开发和产业化;

(4)推广应用大规模、高效率、经济、低贫损的开采新工艺、新技术,实现露天采矿工艺连续化和地下矿山强化开采;

(5)大力发展溶浸采矿技术、深井采矿技术、矿山无废采矿技术;

(6)重点研究推广多碎少磨工艺技术及其高效超细粉磨设备、无氰药剂和异步浮选工艺技术;

(7)矿物生物工程研究;

(8)高效分选技术研究;

(9)二次资源再生分选利用技术研究;

(10)开发和应用微生物浸矿技术和化学采矿法,开展加压浸出的研究工作;

(11)研究、开发微波能技术,开发超重力工程技术,大力开展纳米技术;

(12)加快大容量预焙阳极铝电解成套技术与装备的产业化与推广应用,降低能耗,根治烟气污染;

(13)开展生产过程的自动化控制技术研究,采用计算机、自动化仪器仪表新技术新设备改造传统落后的采矿、选矿、冶炼和加工工艺,提高产品质量,降低物耗;

(14)完成硬质合金工业大型设备及其他配套设备的研制;研究开发稀有、稀土新应用领域的高附加值产品;

(15)加速铜、铝、钛材工艺技术和装备的攻关研究,开展高新技术及其材料和基础理论的研究;

(16)加强对化合物半导体材料外延技术的投资和开发;

(17)强化推行清洁生产;

(18)开展对有色行业大型企业工业用水综合集成最优化技术开发,提高水资源利用率。

五、我国环境友好有色金属工业可持续发展与相关问题

产业结构调整、资源综合利用和有色金属工业中小企业是我国有色金属工业可持续发展的重要组成部分。

(一)产业结构调整

调整产业结构,对我国有色金属工业的可持续发展来说,将产生直接和间接的双重作用。

调整和改善产业结构,可以提高投入产出比,提高产出效率和收入水平,并直接实现排放较少量废弃物的结果,从而有效地改善环境。

产业结构调整的主要任务为:

1、优先发展的产业和产品:重点是铜、铅锌和氧化铝;铜加工产品;铝加土产品;新材料及深加工产品。

2、积极开展中西部有色金属矿山资源开发,重点是铜铅锌矿山及资源综合利用项目;东部、中部地区的结构调整主要是对现有冶炼和加工企业进行技术改造。

3、要实现规模化经营战略;发挥龙头企业作用,形成区域优势和产业优势。

4、要实施人才工程,加强人才培养使用;进一步完善社会保障体制;加强对国有及国有控股企业领导者的监督;加强劳动力市场建设。

5、要用高新技术改造传统产业。

(二)资源综合利用

目前,有色金属资源综合利用产品目录主要包括矿山类、冶金类、“三废”类、余热类等四类32种。在1997和1998年2年中,对部分有色金属企业的资源综合利用效益进行了统计,共计获产值110.32亿元,取得利润14.44亿元。综合利用是有色金属企业不可缺少的经济增长点。

“十五”和2010年有色金属工业资源综合利用的重点任务是:重要生产矿山接替资源深化研究;难采矿体综合开采技术与工艺研究;大型骨干有色矿山选矿厂节能增效综合选矿新技术研究;金川资源综合利用及节能降耗新技术、大厂矿区深部和边部隐伏矿体的探测研究、柿竹园资源综合利用研究;氧化铝大型高效节能设备的开发利用;大洋富钴介壳开采技术和装备研究;稀土资源综合利用;有色金属工业废水资源化及回水技术的研究。

(三)有色金属工业中小企业

我国的有色金属工业中,小企业数量占全国有色企业总数的98%,大型企业仅占2%;在有色金属工业快速扩张的过程中,中小有色金属企业的地位越来越重要,发挥的作用也越来越突出,并为有色金属工业的快速发展作出了贡献。从总体上看,我国中小有色金属企业平均规模小,技术装备均较落后,产品以技术含量较低的大路货为主,企业的环境意识淡薄,污染治理水平较低,给有色金属工业环境造成了极大的负面影响。不改变目前极为被动的环境局面,不仅将影响我国有色金属工业的总体可持续发展,也将不利于中小有色金属企业自身的生存与可持续发展。中小有色金属企业可持续发展的途径为:加强技术装备开发,尽快实现产业升级;走专业化道路,向特、精、深、新方向发展;加快企业兼并重组,提高生产经营集中度:坚决淘汰落后的工艺装备,有效减轻对环境的压力。

六、实现我国环境友好有色金属工业可持续发展的主要措施

(一)强化产业政策

1、规范和引导企业严格执行有色金属工业的产业政策。在规定期限内淘汰落后生产能力、工艺和产品;严禁冶炼、加工企业的低水平重复建设和新建主金属采选综合回收率低于60%的各类矿山采选项目。

2、重点鼓励和支持国家重点发展的先进产品和技术。优化企业现有的生产能力和产品结构,用高新技术改造提升传统产业,特别是扩大资源、提高资源保证程度和利用率的技术研究和开发,改进落后的生产工艺、进行优势资源深加工的工艺技术研究。

3、开发中西部有色金属矿山资源,特别是铜、铅、锌矿山以及资源综合利用项目。

4、加大环境保护科研项目的资金投入力度,鼓励有色金属资源综合利用及“三废”处理技术形成的新兴产业和产品开发项目。

(二)强化污染防治

1、落实重点淘汰落后工艺

1999年1月22日和12月30日,国家经贸委分二次以《中华人民共和国经贸委令》(第6号)和(第16号),发布了《限制和淘汰落后生产能力工艺和产品的目录》(第一批)和(第二批)。这些目录中所限制和淘汰的是一些违反国家法律法规、生产工艺落后、产品质量低劣、环境污染严重、原材料和能源消耗高的落后生产能力、工艺和产品。

2、落实限期治理项目的技术改造

在“十五”期间,有色金属工业部门(行业)重大新扩改项目规划16个,续建项目3个,总投资72.54亿元,污染物削减量:SO242128.85t;烟尘5452.8t;粉尘7195t;COD71t;氟化物9351.8t。

3、实施和推行清洁生产

清洁生产和过去曾推广的“清洁矿山”和“无泄漏工厂”等活动相比较,在一些具体内容和做法上有相似之处。其目的都是为了取得良好的经济效应和环境效应。但是二者相比较,前者有一套实现目标的方法学,即清洁生产审计法。清洁生产审计是要对企业从原料、生产工艺、设备、治理及综合利用的全过程控制的审计,然后提出“节能、降耗、减污”的方案并给予实施并长期坚持下去。这是企业实行清洁生产的重要前提和过程。因此推行清洁生产决不是

短期行为的一项“活动”,而是长期的、可持续发展的一项战略措施。

4、增加污染治理资金

要实现2005年有色金属工业污染治理的目标,除了要投入资金、强化技术改造以外,还需要增加“三废”治理的资金投入。据估计,在“十五”期间,“三废”污染治理项目约700-800个,投入治理资金约12-16亿元。

七、关于实现有色金属工业环境友好可持续发展战略目标的对策建议

(一)组织开展创新清洁技术研究

在“十五”期间,组织开展我国有色金属工业的9个技术领域的38项的创新清洁技术的研究,特别是落实其中亟待开发的18项创新清洁技术的开发。

(二)加强资源开发利用法律法规的执法力度。

《矿产资源法》、《环境保护法》等各项保证有色金属工业可持续发展法律法规的贯彻执行主要依靠县、乡、村三级政府才能落实。对这三级政权机构的执法人员进行教育和培训,增强其执法的自觉性至关重要,这是建立有色金属工业可持续发展体系的关键。

(三)依靠科技进步,推动有色金属工业可持续发展体系的建立

我国有色金属工业的发展重点应实现由扩大生产规模转向依靠科技进步,加大科技投资力度,发展新型材料,再生材料和替代材料方面来推动可持续发展体系的建立。

(四)加快利用海外矿产资源的步伐

国家有关部门应尽快制定利用海外矿产资源的政策法规,以促进开发海外矿产资源能够有序地进行,并取得良好经济效益。

(五)进一步加强矿产资源产品的出口管理

应根据国际市场的实际需求,做好钨、锡、锑、离子型稀土等优势矿产资源产品的出口管理工作,实行限量出口和限定出口经营单位,避免相互压价,无序竞争,以保护资源,争取良好的经济效益。

(六)贯彻国家产业政策,淘汰落后生产能力

贯彻国家产业政策,淘汰浪费、破坏资源、污染环境的落后生产工艺和技术装备,关闭不符合国家产业政策的有色金属工业企业。国家有关部门也应根据实际情况,不断修订和完善我国有色金属工业产业政策,以进行有效地指导。

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