依靠科技进步降低有色金属行业碳排放意义重大

本刊记者/田晓东

依靠科技进步降低有色金属行业碳排放意义重大

本刊记者/田晓东

有色金属行业是我国工业部门的重要组成部分，这一行业产业关联度高，在经济建设、国防建设、社会发展等诸多方面发挥着重要作用，其作用是其他工业部门所不可替代的。特别是“十一五”期间，我国的有色金属行业发展迅猛，铜、铝、铅、锌等十种有色金属产量及消费量都居世界第一位，例如2009年，我国十种常用有色金属产量达到2604.4万吨。其中，精炼铜405.1万吨，占十种有色金属产量15.5％；原铝(电解铝)1289.05万吨，占十种有色金属产量49.5％；铅377.3万吨，占十种有色金属产量14.5％；锌428.6万吨，占十种有色金属产量16.5％；镁52.6万吨，占十种有色金属产量2％；钛4.57万吨，占十种有色金属产量0.18％。可以说我国已经成为有色金属生产和消费的大国。在这种情况下，有色金属行业二氧化碳减排的问题，就进入了社会关注的视野。

日前，记者就有色金属行业的二氧化碳减排问题，采访了中国有色金属工业协会工程师邵朱强。

邵朱强认为：在有色金属行业的生产过程中，基本没有二氧化碳产生，有色金属行业的二氧化碳主要是因能源消费而引起的。2009年我国有色金属工业由能源消费带来的二氧化碳排放总量约为2.4亿吨，其中由电力消费带来二氧化碳排放约占全行业二氧化碳总排放的66.4％，由煤炭(含焦炭)消费带来的二氧化碳排放约占全行业二氧化碳总排放的26.8％，两者相加带来二氧化碳排放约全行业的93.2％；天然气、油等其他能源消费带来的二氧化碳排放只占全行业二氧化碳排放总量的6.8％。如果扣除电力消费等所产生的二氧化碳(间接排放)，有色金属行业碳排放只有6600万吨左右。2009年有色金属行业由能源消费带来的碳排放主要集中在铝(含氧化铝)、铜、铅、锌、镁等产品的冶炼环节，约占有色金属工业由能源消费带来碳排放总量的81％左右，与分品种能源消耗占全行业能源消耗的比例基本一致。其中，铝冶炼(含氧化铝)占68.8％，铜冶炼占1.6％，铅、锌冶炼占7.7％，镁冶炼占3.1％。矿山采选、加工和其他金属品种冶炼碳排放占全行业约19％左右，因此有色金属行业碳排放减排的重点在铝(含氧化铝)、铜、铅、锌、镁等产品的冶炼环节，铝工业是碳减排的重中之重，所以在这种情况下，通过健全机制，加强组织指导，落实好国家控制温室气体排放的政策措施，充分发挥科技进步和技术创新在减少温室气体排放中的作用，促进有色金属工业健康发展就显得十分必要。

邵朱强表示：当前依靠科技进步，在有色金属行业中降低二氧化碳的排放意义重大。目前，在有色金属行业中，降低二氧化碳的排放途径主要有三种：一是淘汰落后生产能力；二是依靠技术进步；三是加强管理，其中最关键的因素还是要依靠科技进步。

邵朱强以铝、铜、镁、铅、锌的冶炼为例，为记者做了详细的解释。他告诉记者，以铝冶炼为例，我们可以研发和推广大型预焙槽技术。400kA槽型的吨铝直流电耗可以达到12300千瓦时/吨，比2009年全国电解铝平均吨铝直流电耗低900千瓦时/吨。如果2015年全国电解铝产量中20％采用400KA及以上大型电解槽，那么就可以减少二氧化碳排放约250万吨；如果做好了铝电解槽新型阴极结构技术的推广应用工作，将使我国铝电解生产技术和能耗指标位居世界领先水平。目前，应该让我们的电解铝厂采用这项技术，结合电解槽的大修，进行铝冶炼节能技术的改造与升级。如果真把这项工作做实了，那么我们可以预计，在“十二五”期间，这项技术将会大面积推广，我国的电解铝平均综合交流电耗就会大幅度地降下来；如果2015年全国电解铝产量有35％采用大型预焙槽技术，将会减少二氧化碳排放约480万吨。

另外，采用新型结构导流槽铝电解技术，吨铝可节电1000千瓦时，如果2015年全国电解铝产量中有25％采用该技术，可减少二氧化碳排放约350万吨。

谈到铜冶炼的二氧化碳减排问题，邵朱强说，我国铜冶炼近年来所取得的成绩，主要得益于企业采用了先进的富氧闪速及富氧熔池熔炼工艺，这种工艺替代了反射炉、鼓风炉和电炉等传统工艺，提高了熔炼的强度，减少了二氧化碳的排放，所以在“十二五”期间，氧气底吹炉连续炼铜技术、闪速炉短流程一步炼铜技术、新型侧吹熔池熔炼等铜冶炼工艺的短流程研发成功和推广，将是铜冶炼节能的重要途径。经测算，依靠上述先进的工艺技术与工艺流程，在铜冶炼行业就会减少二氧化碳排放约150万吨。

现在，我国的铜冶炼技术已经接近或达到了世界先进水平。污染严重的鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺逐步被淘汰，取而代之的是引进并消化自主创新的闪速熔炼法、诺兰达、艾萨法和奥斯麦特等先进技术。另一方面，湿法冶金技术也得到了快速发展。湿法炼铜具有投资费用低、环境污染少、生产规模适度、运行成本低等优点，其能源消耗和碳排放相对火法冶炼较低。近几年，湿法炼铜的技术成熟度不断提高，产量逐渐增加。根据我国铜矿特点，湿法炼铜在我国的发展前景很大，这也有力地推动了铜冶炼行业的碳减排。

对于铅、锌冶炼的节能减排问题，邵朱强认为：铅、锌冶炼的节能减排是一个重点，要想做好这项工作，应该从四个方面入手。一是充分利用余热余压节能，充分利用热导油技术、蓄热室燃烧技术、热能高效梯级利用技术，利用氮气回收热能及中低温废热进行发电；二是要重视能量的系统优化，提高能源的利用率，提高高炉窑的热效率，加强炉窑的保温，改进窑内的燃烧气氛，提高工序的连续化，加强冶炼中的副产品氢气的开发利用，这样才能降低原料和燃料的消耗；三是采用新技术、新设备、新工艺，让一批关键技术成为减排的重要支撑；四是提高管理效益，运用现代化的管理方法，对企业耗能的各个环节进行细分，重点攻关，层层突破。邵朱强告诉记者：铅、锌冶炼重点是推广液态高铅渣直接还原工艺技术、完善和提高氧气底吹熔炼炉熔炼技术、铅富氧闪速熔炼工艺和铅旋涡柱闪速熔炼工艺。只有依靠先进的科技成果，才能实现铅锌冶炼的节能减排难题。例如，以中心旋涡柱流股连续熔炼技术及铅渣液态直接贫化技术为核心，进行流程原始创新，开发一批具有自主知识产权、短流程和连续化为主要特征的炼铅关键技术和装备，就可以提升我国铅冶炼工业的整体技术装备水平和核心竞争力，就可以把国内粗铅综合能耗降到350千克标煤/吨粗铅，降低单位产品能耗7.9％。当前，除了低电耗大极板锌电解与自动剥板系统技术，生产每吨锌能够节电200千瓦时以外，在国内的锌冶炼过程中，其他技术或者落后工艺的节能潜力已经不大。“十二五”期间，如果液态高铅渣直接还原工艺技术普及率能够达到30％，铅富氧闪速熔炼工艺和旋涡柱流股连续熔炼技术普及率达到20％，低电耗大极板锌电解与自动剥板系统技术普及率达到20％，那么通过加强余热余压回收，推广高效节能电动机，高效风机、泵，压缩机及高效传动系统等，国内铅、锌冶炼行业每年就可以减少二氧化碳排放约120万吨。

邵朱强

谈到镁冶炼的节能减排问题，邵朱强告诉记者：我国的镁冶炼企业依靠科技进步，开展了一系列技术创新与技术改造。例如，采用竖罐式蓄热还原炉、连续蓄热精炼炉、多热源——电热法——内热式炼镁还原炉、高效双预热蓄热式燃烧技术、节能与深度环保的镁冶金成套技术等等，这些新工艺与新装备的运用，目前看节能效果都非常好。如果在镁冶炼的过程中，我们能广泛地采用清洁能源和引进蓄热式高温空气燃烧技术，那么我国的镁冶炼节能减排的综合能力就会大幅度提升，可以减少二氧化碳排放20％以上。“十二五”期间，如果在镁冶炼行业，蓄热式高温空气燃烧技术的普及率能够达到100％，新型竖罐炼镁技术普及率能够达到60％左右的话，那么国内镁冶炼行业每年就可以减少二氧化碳排放约750万吨。

可见，针对有色金属行业的特点，依靠科技进步，采取一系列节能减排措施，尽最大努力减少有色金属行业的碳排放，此举意义重大。