构建区域汞资源循环利用示范的设想

李国栋，周 军

（新疆天业集团有限公司，新疆 石河子 832000）

1 背景

聚氯乙烯（PVC）是当今五大通用塑料之一，具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性好和机械强度高等优异性能，广泛用于工农业及日常生活的各领域。

由于中国“多煤、贫油、少气”的资源特点，国内石油乙烯法PVC工艺的发展始终受制于世界能源供应，而电石乙炔法PVC工艺因技术成熟、投资性价比高，随着其自身循环经济发展模式的建立，废水、废气和废渣均得到有效治理和高效利用，已成为中国PVC工业的主流工艺。

电石乙炔法PVC生产中，VCM合成工序需使用氯化汞催化剂，按氯化汞含量的不同可分为传统高汞催化剂（10.5%～12.0%）和低固汞催化剂（6.5%），使用寿命为6 000～8 000 h，按产品单耗计，催化剂消耗量1.2～1.4 kg/tVCM。

2 面临的挑战

随着国内外对汞的使用与消减越来越关注，以及电石乙炔法PVC行业近年来的飞速扩张，聚氯乙烯行业对汞资源的过度消耗和汞污染问题已经成为影响行业清洁生产和可持续发展的瓶颈，甚至成为决定行业命运的关键性问题。

2.1 国内外汞消减的压力逐渐增大

在世界范围内，消减汞资源开采和使用的呼声日益强烈。2010年6月，联合国环境规划署在斯德哥尔摩就拟定一项具有全球法律约束力的汞问题文书召开了第一次会议；2011年3月，在日本千叶召开了第二次会议；同年10月，在肯尼亚首都内罗毕举行了第三次会议；预计总共举行5次会议，直到2013年初,制定出一项具有法律约束力的全球汞文书。汞文书作为国际公约，与涉及持久性有机污染物的《斯德哥尔摩公约》和《生物议定书公约》同为最高级别的国际法，甚至比应对气候变化的 《京都议定书》的级别还高,随着全球汞问题文书的签署，禁止汞开采和贸易已经成为必然趋势。实际上，欧盟已经逐步开始禁止汞的出口，并颁布了禁止汞出口、销售、分销与转让的法律。国内对汞的关注也在逐步加强，环保部、发改委、工信部等八部委已经联合下发文件，将汞等重金属污染列为重点防治对象，明确到2015年,全行业使用低汞催化剂替代高汞催化剂，废催化剂回收率达到100%，2020年实现无汞化。

2.2 国内汞资源供应缺口大

国内汞资源储量有限，开采量只能勉强维持在为每年七百吨左右，并且逐年下滑，资源供应缺口逐渐加大，已使中国成为主要的汞资源进口国。随着贸易管制越发严格，汞的供应量仍将逐年减少，未来将很难维持1 000～1 200 t/a的供应量 （包括进口和回收汞量）。

3 现状与分析

3.1 汞的使用与存在的问题

当前，电石乙炔法PVC行业相关汞的使用与消耗涉及3个环节：氯化汞催化剂的生产制备、氯化汞催化剂的使用、汞资源回收与冶炼，分别掌控在汞催化剂生产企业、电石乙炔法PVC生产企业与有资质的汞回收冶炼企业手中，见图1。

图1 汞的使用及消耗流程

汞资源使用与循环的整体流程较长，各环节对汞资源的应用水平参差不齐，催化剂制备环节的企业比较分散，规模普遍偏小，资金与技术实力相对偏弱，高汞催化剂与低固汞催化剂产品质量参差不齐，生产过程存在汞资源过度消耗的情况，环保设施仍需进一步配套完善。催化剂使用环节虽然取得了一定的成绩，但仍有一些问题：一是流失汞的气相捕集效率低，使用后的含汞吸附剂回收难度大；二是含汞废液的量大、多采用化学法将汞离子转化为相对稳定的固态汞渣，与废催化剂一起收集送往有资质的汞回收企业处理。汞回收与冶炼环节在各类固态汞渣的收集与处理方面，仍有需要进一步完善之处。各环节间仍缺乏有效的交流与沟通机制，汞资源的整体使用与循环利用率仍不够理想。

另外，各环节相关企业的分布并未达到相互匹配，催化剂及各类含汞危废的长距离物流仍难以避免，其贮存和运输存在安全与环保方面隐患。

目前，汞催化剂的生产主要集中在贵州、河北、湖南等地，电石法PVC的生产主要集中在西北、华北与华中地区，其地区产量分别占国内总产量的34%、26%和15%，尤其是内蒙、山东、新疆、河南、天津、四川、江苏、山西等地[1]，企业集中度有所加强。含汞危废包括废触媒（氯化汞含量高汞触媒为 3.5%～5.5%，低固汞触媒为2.0%～3.5%）、活性炭（气相吸附，氯化汞含量2%～7%）、汞渣（含汞废液经处理沉降，汞含量与工艺相关）、其他含汞固体废弃物（少量，如包装袋、粉渣等），各企业因处理工艺的差异，含汞废物的量与其氯化汞含量不尽相同。汞回收与冶炼主要集中在陕西、贵州、湖南等地，其中，2007年经环保部颁发危险废物经营许可证的共有6家企业，1家在湖南、1家在河南、其余4家均在贵州；近期重新获得危险废物经营许可证的仅2家，均在贵州省。

3.2 无汞催化剂的研发应用与存在的问题

从技术上来说，无汞催化剂的研发应用是从根本上解决汞问题的方法之一。自2000年以来，国内开始对乙炔氢氯化合成氯乙烯用无汞催化剂或新工艺进行研究；2006年以前，主要是以高校与科研院所的原发性探索为主，开展了一些摸索性实验，仅处于实验室阶段初级研究；2006年以后，逐步有高新技术企业及大型化电石法PVC企业介入，并不断加大资金与人力的投入，开展了一些实验室阶段的深入研究与工业化应用测试，包括铜、铋等金属为主活性组分的无汞催化剂，以金、钌、铑等贵金属为主活性组分的无汞催化剂、流化床无汞新工艺、液相无汞催化工艺等。

但从目前的进展情况来看，无汞触媒的研发与工业应用并不理想，贱金属为主活性组分的无汞催化剂，虽然生产成本不是问题，但活性与寿命均不足以与汞催化剂匹敌；贵金属为主活性组分无汞催化剂，活性比较理想，但寿命与汞催化剂相比有相当差距，未来或许可能通过制备技术上进行改进；流化床与液相无汞催化工艺技术虽然在工业条件下进行了小试实验，但也存在一些问题，仍需进一步研究解决。

可见，短期内无汞催化剂或新工艺的研究难以取得突破性进展，使用汞催化剂的局面难以得到根本性的扭转，当前仍需从“汞减排及提高汞资源循环利用率”方面缓解行业困局。

4 设想

基于 “汞减排及提高汞资源循环利用率”的思路，可以按照现有的工作基础继续加快推进以下工作。（1）积极引导电石乙炔法PVC企业从汞催化剂的使用环节做好过程工艺控制与含汞废物处理，加快低固汞催化剂的应用与推广，降低催化剂的消耗，提高含汞废物的处置率与处置效果。（2）完善行业相关技术的知识产权保护及转让，加快各类涉汞技术在行业内的推广应用。

另一方面，可尝试由各地大型电石乙炔法PVC企业牵头、尝试建立区域汞资源循环利用示范。随着一些大型电石乙炔法PVC企业的出现，其资金与技术实力不断增强，在含汞废物处理、低固汞催化剂研究与应用等方面也不断加大投入、并取得可喜的进展，因此，可考虑以大型电石乙炔法PVC企业为主体，按区域构建汞资源回收和循环利用的体系，通过有机整合汞催化剂的制备、汞催化剂的使用、汞资源的回收与循环利用，降低汞催化剂、含汞废物等跨区物流的管控难度。

寻找汞催化剂制备、汞催化剂使用、汞资源回收3个环节的典型企业，通过加强企业间的交流与洽谈，采取灵活的合作方式，发挥各自所长，在适宜的区域建立汞资源回收和循环利用体系的示范，共同管理汞催化剂的制备与使用、含汞危废的处置、汞资源的回收和循环利用，改善当前各环节的分布较分散，汞资源与含汞危废的运输、贮存、各方的协商交流难度较大等问题，为提高汞资源的使用与循环利用率发挥积极作用。

［1］邴涓林.2011年中国PVC产业状况分析.聚氯乙烯，2012，5（40）：1－8.