王志強(qiáng)
1 冶金塵泥種類
按照行業(yè)分類，冶金塵泥主要分為鋼鐵行業(yè)塵泥和有色金屬行業(yè)塵泥。
1.1 鋼鐵行業(yè)塵泥
我國鋼鐵行業(yè)以長流程工藝為主，冶金塵泥按生產(chǎn)工藝分類主要有：燒結(jié)煙塵、高爐瓦斯灰（泥）、煉鋼煙塵、軋鋼氧化鐵皮以及廢水處理后產(chǎn)生含鐵污泥等固廢。冶金塵泥產(chǎn)量一般為鋼產(chǎn)量的6%～10%。鐵前系統(tǒng)冶金塵泥以燒結(jié)除塵灰和高爐除塵灰為主。燒結(jié)灰是鐵礦石燒結(jié)過程中，通過燒結(jié)機(jī)頭煙氣電除塵器所收集的粉塵，其鐵、鉀、鉛、碳含量較高，總量約占燒結(jié)礦產(chǎn)量的2%-4%；高爐除塵灰大致可分為煤氣除塵灰和出鐵場環(huán)境灰，煤氣除塵灰是凈化煤氣工藝過程所產(chǎn)生的，在干式煤氣除塵系統(tǒng)中按照設(shè)備設(shè)置可分為重力灰、旋風(fēng)灰和布袋灰，國內(nèi)高爐除塵灰產(chǎn)量一般為15~50kg/t鐵。鋼后系統(tǒng)冶金塵泥以煉鋼除塵灰和軋鋼氧化鐵皮為主。煉鋼固體廢物主要是轉(zhuǎn)爐污泥和轉(zhuǎn)爐粉塵，其含鐵品位較高；氧化鐵皮主要是鋼材軋制過程中產(chǎn)生的含鐵氧化物，它占所處理鋼材的3%～5%之間，其w(Fe)高達(dá)80%～90%，是一種寶貴的二次資源。
1.2 有色金屬行業(yè)塵泥
有色金屬行業(yè)塵泥成分更為復(fù)雜，貴重金屬、有害金屬等含量更多，目前一般采用如下工藝。一是回收利用，部分企業(yè)采用物理分選、化學(xué)浸出、火法熔煉等方法，從塵泥中回收有價(jià)金屬，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。如銅冶煉塵泥通過浮選、磁選等工藝回收銅、鋅等金屬。二是建材化利用，一些塵泥被用于生產(chǎn)建筑材料、陶瓷材料、吸附劑等。例如，赤泥可作為生產(chǎn)水泥、免蒸燒磚、陶瓷釉面磚等的原料。三是無害化堆存與填埋，部分企業(yè)由于技術(shù)、成本等原因，將塵泥進(jìn)行堆存或填埋，這不僅占用大量土地，還可能對土壤、水體和大氣環(huán)境造成污染。
2 利用現(xiàn)狀
鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的冶金塵泥，大部分經(jīng)直接或間接處理后返燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、煉鋼等工序循環(huán)利用；少量燒結(jié)機(jī)頭灰、高爐瓦斯灰（泥）等鋅/堿金屬含量較高的煙塵，則直接外賣利用或自行提鐵處理利用；少數(shù)鋼鐵企業(yè)將氧化鐵皮和氧化鐵紅用于生產(chǎn)磁性材料、直接還原鐵粉等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了高附加值利用。但整體而言，塵泥大部分未得到高效回收處理，目前主要回收利用的主要措施有以下幾種：
1、高爐除塵灰（泥）和轉(zhuǎn)爐除塵灰（泥）。高爐重力除塵灰一般返回?zé)Y(jié)生產(chǎn)回收利用，轉(zhuǎn)爐灰泥多數(shù)用于生產(chǎn)球團(tuán)礦返回?zé)掍摾谩?/p>
2、含鋅煙塵（如高爐布袋灰、瓦斯泥、電爐除塵灰）是一類對環(huán)境危害較大的煙塵，若直接返回爐料系統(tǒng)，則容易造成鋅富集，進(jìn)而影響高爐順行。因此該煙塵一般經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯經(jīng)過脫鋅后，用于煉鋼作為廢鋼的代用品或轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑，也可以作為優(yōu)質(zhì)含鐵原料用于煉鐵。
3、軋鋼鐵鱗是鐵含量較高的一類塵泥，可用來生產(chǎn)粉末冶金鐵粉，國內(nèi)還原冶金粉末中90%以上是以鐵鱗為原料生產(chǎn)的。鐵鱗經(jīng)清洗、分選去除雜質(zhì)后可用來生產(chǎn)高附加值的磁性材料。
4、冷軋酸洗氧化鐵紅是一類重要的工業(yè)原料，主要成分是Fe2O3，最低含量一般可達(dá)96.8%，可廣泛用于建材、陶瓷、涂料、油漆等領(lǐng)域的生產(chǎn)。經(jīng)提純后，F(xiàn)e2O3含量可達(dá)到98%以上，用于生產(chǎn)磁性材料。
5、礦選工藝處理鋼鐵煙塵：如某鋼廠利用磁盤洗選機(jī)，將金屬鐵平均含量僅為20%的轉(zhuǎn)爐污泥，通過在線磁選富集成金屬鐵平均含量為77.7%的轉(zhuǎn)爐污泥富集物，然后經(jīng)過獨(dú)特的脫碳、脫硫、改性和還原技術(shù)，提取出球形金屬鐵粉，再用這種鐵粉制造粉末冶金制品。
3 市場分析
3.1 再生鋅
鋅的化學(xué)性質(zhì)活潑，在常溫空氣中，表面生成一層薄而致密的堿式碳酸鋅膜，可阻止進(jìn)一步氧化，常用于鋼材等鍍鋅防銹。同時(shí)，鋅的強(qiáng)度和硬度不高，但與銅、鋁組成合金后，其強(qiáng)度和硬度均大為提高，具有適用的機(jī)械性能，廣泛用于汽車制造和機(jī)械行業(yè)中壓鑄件及各種零部件的生產(chǎn)。據(jù)相關(guān)行業(yè)研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，2023年鋅及鋅合金產(chǎn)量為592.3萬噸，同比增加11.0%，其中鋅合金累計(jì)產(chǎn)量為106.2萬噸，占比17.9%。2023年中國精鋅消費(fèi)增速接近7%。鋼材鍍鋅是鋅最大應(yīng)用領(lǐng)域，占比約69%，此外壓鑄鋅合金、黃銅需求占比為10%、9%，主要用于汽車、空調(diào)、閥門等零部件制造。
未來鋅市場需求：一是2025年中央經(jīng)濟(jì)工作會議提出要加強(qiáng)超常規(guī)逆周期調(diào)節(jié)，加快“沙戈荒”新能源基地建設(shè)，由于特高壓輸電線路以及5G通信鐵塔所用的型均為鍍鋅材料，另外光伏支架也給鍍鋅需求帶來增量，鋅鋁鎂合金鍍層支架開始快速替代熱鍍鋅支架，預(yù)期在積極寬松的財(cái)政政策下，基建行業(yè)帶給金屬鋅需求一定的恢復(fù)，綜合來看，由基建所帶來的鋅消費(fèi)增長比例約1%-2%；二是汽車、家電方面，新能源車市場呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢，隨著汽車輕量化逐漸成為趨勢，鋼板使用比例下降，但超高強(qiáng)度鋅鋁鎂合金的逐步應(yīng)用、車內(nèi)鍍鋅配件及輪胎所需的氧化鋅穩(wěn)步提升，將繼續(xù)拉動(dòng)鋅的消費(fèi)，而家電行業(yè)在國家以舊換新政策推動(dòng)下國內(nèi)需求仍將保持較高水平。
目前全球約70%的鋅金屬來源于開采的鋅礦石，30%源于回收鋅或二次鋅，其中再生鋅的原料大部分是由鋼廠的廢煙塵轉(zhuǎn)化成的次氧化鋅和鋅焙砂（主要成分氧化鋅）。根據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，近年來我國再生鋅的產(chǎn)量占鋅總產(chǎn)量的約20%，該比例仍遠(yuǎn)低于部分發(fā)達(dá)國家，再生鋅產(chǎn)能區(qū)域分布集中度較高，主要在云南、河北、湖南等地區(qū)，其中云南地區(qū)背靠華南鋅合金市場形成了再生鋅市場主要集散地，而河北地區(qū)主要聚集了較多大型鋼廠，因此原材料鋼灰以及下一步產(chǎn)物次氧化鋅相對聚集，且鍍鋅廠同樣相對密集，而形成了天然優(yōu)勢。2021年國家發(fā)改委等多部門發(fā)布的《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》再生鋅2025年目標(biāo)計(jì)劃產(chǎn)量150萬噸，2023年我國再生鋅產(chǎn)量為130萬噸，未來再生鋅市場具有較大增長空間，預(yù)計(jì)到2030年再生鋅產(chǎn)量達(dá)到200萬噸規(guī)模。
3.2 硫酸鋅
硫酸鋅是一種無機(jī)化合物，主要用作制取鋅鋇白和其他鋅化合物的原料，也用作動(dòng)物缺鋅時(shí)的營養(yǎng)料、畜牧業(yè)飼料添加劑、農(nóng)作物的鋅肥（微量元素肥料）、人造纖維的重要材料、電解生產(chǎn)金屬鋅時(shí)的電解液、紡織工業(yè)中的媒染劑、醫(yī)藥催吐劑、收斂劑、殺真菌劑、木材和皮革防腐劑等。硫酸鋅是將氧化鋅加入稀硫酸溶液調(diào)成漿狀，待反應(yīng)完全后，經(jīng)過濾，加入鋅粉把銅、鎘、鎳等置換出來，過濾，濾液加熱，加入氧化劑，將鐵、錳等雜質(zhì)氧化，過濾后，澄清，濃縮，冷卻結(jié)晶，離心分離，干燥制得。目前，世界上硫酸鋅生產(chǎn)企業(yè)主要集中在美國、日本、德國和中國，其生產(chǎn)能力約占全球總生產(chǎn)能力的60%以上。2016-2021年全球硫酸鋅市場穩(wěn)步增長，銷量從2016年的80.64萬噸增長至2021年的90.22萬噸，預(yù)計(jì)2025年全球硫酸鋅銷量將超110萬噸。隨著飼料、化肥工業(yè)的發(fā)展，硫酸鋅在動(dòng)植物營養(yǎng)領(lǐng)域新技術(shù)和新產(chǎn)品應(yīng)用相對于其它行業(yè)更為領(lǐng)先，未來這些新技術(shù)和新產(chǎn)品在其它領(lǐng)域延伸或替代，使硫酸鋅產(chǎn)品具有巨大的發(fā)展前景和空間。
3.3 黃金
1. 產(chǎn)量
總產(chǎn)量：2023年中國黃金總產(chǎn)量為519.29噸，其中進(jìn)口原料產(chǎn)量為144.13噸，占總產(chǎn)量的27.76%。
國內(nèi)產(chǎn)量：國內(nèi)原料黃金產(chǎn)量為375.16噸，同比增長0.84%，其中礦山產(chǎn)金297.258噸，有色副產(chǎn)金77.897噸。
2. 市場需求
總需求：2023年，中國黃金需求總量為1722.30噸，其中黃金消費(fèi)需求1089.69噸，占總需求的63.27%；黃金首飾及制品出口262.76噸，占總需求的15.26%；投資需求144.97噸，占總需求的8.42%；官方凈買入224.88噸，占總需求的13.06%。黃金價(jià)格的波動(dòng)主要受供求關(guān)系的影響。
3.4 白銀
1. 產(chǎn)量
總產(chǎn)量：2023年，中國的白銀產(chǎn)量達(dá)到了4620噸，較2022年增長了61噸。
全球地位：中國不僅是白銀生產(chǎn)大國，也是重要的白銀出口國。2023年，中國的白銀出口量高達(dá)4000多噸。
2. 市場需求
總需求量：2023年，中國的白銀需求量為8937噸，較2022年增長了2463噸。
（1）工業(yè)應(yīng)用：工業(yè)用銀量占總需求的58.3%，達(dá)到8124噸，顯示出白銀在工業(yè)領(lǐng)域的重要性。
（2）珠寶首飾：銀飾需求自2014年的1280噸驟降至2023年的504噸，下降幅度高達(dá)60.6%。
（3）投資需求：白銀投資需求量呈現(xiàn)下降趨勢，實(shí)物投資需求在2023年同比減少了近1/3，主要受德國增值稅提高以及美國和印度市場下滑的影響。
3.5 銦
根據(jù)中金企信數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球銦產(chǎn)量約2000噸，其中再生銦1100余噸，其余為原生銦。
2020～2022年，全球精銦產(chǎn)量分別為1879噸、1920噸和2012噸，基本維持穩(wěn)定，其中原生銦產(chǎn)量分別為834噸、904噸和897噸。中國作為最大的原生銦生產(chǎn)國，原生銦產(chǎn)量分別為404噸、429噸和442噸，占世界總產(chǎn)量的50%左右。
現(xiàn)階段全球銦需求量在1700～1800噸/年，供需關(guān)系整體平衡。由于ITO靶材提供商主要系以日韓企業(yè)為主，全球銦消費(fèi)地亦以日韓為主。隨著ITO靶材國產(chǎn)化率逐年提升，以及銦在光伏異質(zhì)結(jié)電池及化合物半導(dǎo)體等新興領(lǐng)域的擴(kuò)大應(yīng)用，全球銦的消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生深刻變化，未來我國乃至全球銦的需求預(yù)期仍有穩(wěn)定支撐。根據(jù)中金企信數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全球精銦消費(fèi)量約為1732噸，2024年預(yù)計(jì)將增長到1944噸，2022～2024年平均增長率約為4.18%。
3.6 氯化鉀、氯化鈉
鋼鐵塵泥中含有鐵、鋅、鉀、鈉等多種元素，且數(shù)量龐大。在資源日益緊張的今天，具有極高的回收價(jià)值。但傳統(tǒng)方式?jīng)]有有效回收，造成了極大的資源浪費(fèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，鋼鐵泥塵含鉀率 0.4%～0.5%，含鈉0.15%～0.25%。
全國塵泥煙氣處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)氯化鉀、氯化鈉等的回收率約為 95%～98%，按照最低回收率 95%計(jì)算，如果全國鋼鐵泥塵全部按此工藝處理，可實(shí)現(xiàn)年回收氯化鉀（38~47.5）萬噸、氯化鈉（14.25~23.75）萬噸。
3.6.1 氯化鉀
我國可溶性鉀資源非常貧乏，氯化鉀是我國目前唯一缺少的鉀肥品種，自給率約為38%，國內(nèi)生產(chǎn)不足以完全滿足市場需求，約50%需要進(jìn)口。2023年，氯化鉀市場呈現(xiàn)進(jìn)口需求的顯著增加和國內(nèi)產(chǎn)量的下降態(tài)勢。主要氯化鉀產(chǎn)地青海地區(qū)氯化鉀實(shí)物產(chǎn)量約為682萬噸，同比下降約11%，全年進(jìn)口總量約為1157萬噸，同比增長約46%。2023年全國氯化鉀表觀消費(fèi)量約為1789萬噸，同比增長約15%；實(shí)際消費(fèi)量約為1810萬噸，同比增長約24%；青海地區(qū)庫存量下降約49%，港口庫存增加約31%。隨著2020年“化肥使用量零增長”行動(dòng)方案的實(shí)現(xiàn)，“配方肥”和“有機(jī)肥”應(yīng)用的普及，今后我國鉀肥的消費(fèi)量會趨于穩(wěn)定或?qū)⒗^續(xù)稍有增長。預(yù)計(jì)未來5年，氯化鉀表觀消費(fèi)量增長到2000萬噸以上。
鉀灰是生產(chǎn)鉀肥，尤其是氯化鉀的重要原料之一，本項(xiàng)目收集的鉀灰中鉀含量在20%以上，可通過蒸發(fā)結(jié)晶得到高純度氯化鉀。
3.6.2 氯化鈉
近年來，我國氯化鈉產(chǎn)銷量保持穩(wěn)定，且工業(yè)鹽消費(fèi)量在原鹽中占主導(dǎo)地位。2023年全國原鹽累計(jì)產(chǎn)量為10330萬噸，其中海鹽產(chǎn)量為2399萬噸，占23.22%；井礦鹽產(chǎn)量為6151萬噸，占59.55%；湖鹽產(chǎn)量為1780萬噸，占17.23%。2023年全國原鹽消費(fèi)量為11971萬噸，同比增長約0.4%。其中工業(yè)鹽消費(fèi)量為10490萬噸，占87.6%；食鹽消費(fèi)量為1325萬噸，占11.1%；出口鹽為156萬噸，占1.3%。
4 提煉鋅精礦的主要方法
4.1 火法煉鋅
主要方法：包括高爐煉鋅、閃速爐煉鋅、ISP密閉鼓風(fēng)爐煉鋅法、豎罐煉鋅等。
優(yōu)點(diǎn)：工藝流程相對簡單，設(shè)備要求相對較低；處理能力較大，適合大規(guī)模生產(chǎn)；如ISP法能處理鉛鋅復(fù)合精礦。
缺點(diǎn)：能耗較高；對原料成分要求較嚴(yán)格；生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生粉塵、煙氣等，環(huán)境污染相對嚴(yán)重；豎罐煉鋅法基建投資大。
4.2 濕法煉鋅
主要方法：包括常規(guī)浸出法、熱酸浸出法（黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法）、氧壓浸出法。
優(yōu)點(diǎn)：金屬回收率高；對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，能處理低品位的礦石；生產(chǎn)過程較為環(huán)保，勞動(dòng)條件好；生產(chǎn)易于連續(xù)化、自動(dòng)化、大型化。
缺點(diǎn)：工藝流程復(fù)雜，需要多個(gè)步驟和設(shè)備；對原料的品質(zhì)有一定要求，需精礦具有較好的品質(zhì)；設(shè)備投資較大。
4.3 聯(lián)合法煉鋅
主要方法：將火法和濕法的部分工藝步驟結(jié)合起來，比如通過火法預(yù)處理高鉛鋅礦，再采用濕法進(jìn)行深度提取。
優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)原料的特點(diǎn)和市場需求靈活調(diào)整生產(chǎn)工藝，充分發(fā)揮火法和濕法的優(yōu)勢，提高鋅的回收率和綜合利用效率。
缺點(diǎn)：需要同時(shí)具備火法和濕法煉鋅的技術(shù)和設(shè)備，技術(shù)難度和管理成本相對較高；可能會面臨兩種方法部分缺點(diǎn)的疊加，如一定程度的能耗問題和流程復(fù)雜性。