在SMM主办的2023年SMM锌业大会上,中国化工学会无机专委会委员锌盐专家组组长,公司首席技术顾问骆天荣表示,当前锌盐行业主要挑战是,目前工艺结构下,锌盐产品价格受锌金属属性的束缚,使锌盐产业成为一个伴生产业。今后10—20年,锌盐产业要利用好我国丰富的锌二次资源,努力摆脱锌金属属性,争取价格自由,实现行业经济效益的稳定和提高。
我国锌盐产业1980——2020年改革开放四十年,从20万吨发展到200万吨,是世界上产量规模最大的锌盐生产国家。任何一个产业的发展,都是建立在资源基础上的,锌盐产业也不例外。我国是一个锌原生资源贫乏的国家,但又是一个锌二次资源丰富的国家。锌二次资源的充分利用,为我国锌盐产业发展提供了机遇,但如何提高锌二次资源的利用效率,我们还面临着许多的挑战。
一、我国是一个锌原生资源贫乏的国家
1、锌精矿进口情况
数据显示,自2000年至今,我国国内锌精矿产量以及锌精矿进口量同步上行,且进口锌精矿占比量整体呈现上行趋势,截止2020年,锌精矿进口占比已经达到45.5%。
二、锌盐产品具有强烈的锌金属属性
下图是锌价与锌盐之一的氧化锌价格变动曲线,记录了从2007年1月到2023年5月之间二者价格变动情况,从其中可以看出,氧化锌价格与锌价呈现正相关的态势,证明锌盐产品具有强烈的锌金属属性。
三、我国是一个锌二次资源丰富的国家
我国的锌二次资源,主要来源于钢铁生产和有色金属生产过程。
1、我国钢铁生产的发展
在1980年到2020年间,我国钢铁行业得以快速发展,1980年我国钢铁生产在全球占比仅为5.2%,待到2020年,该数值飙升至56.5%。
2、钢铁生产过程的锌二次资源
由于铁矿石伴生锌,高炉炼铁的炉顶煤气烟灰中,含有氧化锌,一般锌含量在2——10%。
转炉、电炉炼钢过程,由于大量的回收镀锌钢材入炉,炉顶烟尘中,含有氧化锌,转炉一般锌含量在2——5%,电炉一般锌含量在10——20%。
我国炼铁、炼钢过程含锌灰总量每年大概在3000万吨左右,平均锌含量6%左右,锌资源总量180万吨左右,是我国主要的锌二次资源。
我国电炉含锌灰列入《危废名录》,高炉含锌灰还是一般固废。
3、我国有色冶炼生产——铜、铅、锌产量20年发展
下图是我国铜、铅、锌产量20年的发展情况,具体如下:
4、有色冶炼过程的锌二次资源
锌冶炼过程的二次资源主要是锌浸出渣,吨锌浸出渣以500公斤估计,锌含量10%估计,年630万吨锌产量,年锌二次资源量31.5万吨。
铅冶炼过程的锌二次资源量以吨铅25公斤估计,年520万吨铅产量,年锌二次资源量13万吨。
铜冶炼过程的锌二次资源主要是铜尾矿。没有找到全国数据,以金川有色为例,铜尾矿锌含量3.56%。1963年到现在,累计堆存6000万吨左右,锌资源总量213.6万吨。每年还产生260万吨铜尾矿,锌二次资源量10万吨左右。全国将是一个相当可观的数字。
四、锌二次资源利用现状与存在问题
1、钢铁生产锌二次资源利用现状及存在问题
由于环保的要求,5%以上锌含量的钢铁含锌灰,基本都得到了利用。其中,回转窑工艺占85%左右,转底炉工艺占15%左右。4%及以下锌含量的含锌灰,由于处理不经济,基本上还在填埋,是钢铁含锌灰处理存在的最大问题。
回转窑工艺存在问题,一是热能回收率低;二是生产过程污染严重;三是铁渣资源回收率低;四是产品氧化锌含量低。
转底炉工艺存在问题,一是钢铁大厂从环保出发在处理固废,运行不经济;二是设备故障率高。
2、有色冶炼锌二次资源利用现状及存在问题
由于环保的严格要求,铅锌冶炼的渣、灰等含锌固废,都基本利用。
铜尾矿由于锌含量比较低,基本没有得到利用。但锌二次资源总量很大。其中铁含量40%,铜含量0.2%,镍、钴一定量,只要有合适的工艺,有很大的回收利用价值。
五、提高锌盐产业锌二次资源利用效率面临的挑战和技术方向
当前锌盐行业主要挑战,是目前工艺结构下,锌盐产品价格受锌金属属性的束缚,使锌盐产业成为一个伴生产业。今后10—20年,锌盐产业要利用好我国丰富的锌二次资源,努力摆脱锌金属属性,争取价格自由,实现行业经济效益的稳定和提高。
1、工艺上,实现“火湿联合一体化”,从含锌灰处置开始生产锌盐产品,是摆脱锌盐产品锌金属属性的主要途径。
含锌灰没有锌金属属性,以它为原料的生产就没有金属属性。目前,国内大多含锌灰处置企业生产的粗氧化锌(或者叫锌培砂),卖给电锌企业生产金属锌,其产品价格依据金属锌定价,因此,粗氧化锌就有了锌金属属性。目前锌盐生产企业直接处置含锌灰生产锌盐产品的,还是少数,如河北博泰,江西宝海等。争取10年内,大多数锌盐产品都能从含锌灰直接生产。国家行业管理部门要做出产业规划,给于政策支持。
2、提高锌盐产品的技术附加值,是摆脱锌盐产业锌金属属性的又一途径。
锌盐产业存在锌金属属性的另一原因,是锌盐产品技术含量低,吨产品利润只有几十、几百元。技术方向,是产品的精细化和纳米化。一吨防紫外线级的纳米氧化锌售价几万美元,一吨可几倍减量使用的饲料级纳米氧化锌售价几万元,则必然摆脱锌盐产品的锌金属属性。
加大锌盐产业的技术创新,提高产品附加值。
3、回转窑工艺的技术改进方向。
(1)造粒。
回转窑工艺锌含量低,一个重要原因,是入窑料不造粒。产品锌含量低,说明产品中其他元素粉尘量大。造粒后其他元素如硅、钙、铝等不能还原气化的粉尘必然减少。本钢公司的回转窑,在入炉料含锌4%的情况下,产品锌含量55%以上,原因就是一个造粒。
(2)余热回收。
一是窑尾的热渣热回收。目前热渣都是直接下水,不仅热损失还造成很大污染。太原锅炉集团的渣热回收技术,在府谷项目上使用效果很好。
二是窑头的高粉尘烟气余热回收。目前的回收技术存在的主要问题,是余热回收锅炉粉尘堵塞严重。鑫联环保唐山项目因为堵塞问题不能正常运行。太原锅炉集团的高粉尘循环流化床余热回收锅炉,基本解决了堵塞问题。
4、煤气化闪速冶炼技术及其开发进展。
(1)煤气化闪速冶炼处置锌二次固废资源。
煤气化闪速冶炼处置含锌灰技术,是山西闪速冶金科技开发有限公司,联合国内多家国家级技术优势单位合作开发的新技术。是煤气化技术、闪速冶炼技术、熔池冶炼技术工艺耦合的一个原始创新技术。利用煤气化过程产生的高温、高还原气氛,直接还原锌和铁,生产粗氧化锌、铁产品及岩棉纤维产品,可以使含锌灰得到全资源、高值化利用。
(2)技术开发进展。
预计年底工业化中试开车。技术开发成功,将使铜尾矿和低含锌钢铁含锌灰得到利用,改变我国锌二次资源处置的技术和产业形态。
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