碳中和背景下鋅冶煉碳排放水平

2020年中央經(jīng)濟工作會議明確將“做好碳達峰、碳中和工作”確定為2021年八大重點任務(wù)之一。有色金屬行業(yè)是國家重點關(guān)注的高排放行業(yè)之一，銅冶煉行業(yè)是納入全國碳市場的一個重要行業(yè)子類，在中國精煉銅產(chǎn)能擴張，銅精礦依賴度不斷提升的背景下，廢銅資源的利用對于保證國內(nèi)供應(yīng)鏈安全，加快構(gòu)建多元原料結(jié)構(gòu)，促進中國有色工業(yè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和綠色發(fā)展，早日實現(xiàn)碳中和目標都有十分重要的意義。

本文主要針對鋅產(chǎn)業(yè)全流程，尤其是上游鋅礦采選疊加鋅冶煉整個過程中的的碳排放。研究在碳中和的大背景下，原生鋅冶煉產(chǎn)業(yè)鏈可能受到多大的影響。

一、鋅礦采選碳排放情況

原生鋅的全流程過程中必然要考慮到鋅礦采選過程中的能耗碳排放。目前，可供工業(yè)利用的鉛鋅礦物以方鉛礦、閃鋅礦為主，此外還包括菱鋅礦、白鉛礦等。按照氧化程度，鉛鋅礦物可劃分為硫化鉛鋅礦、氧化鉛鋅礦、混合鉛鋅礦。與之對應(yīng)的選礦工藝也有所不同，但整體上仍主要分為采礦和選礦兩大部分。

根據(jù)有色金屬行業(yè)標準中規(guī)定的鉛鋅礦采選的能耗標準，鋅礦采選能耗包括：

1、采礦工藝能耗：采礦、掘進，運輸、提升、壓風(fēng)，充填和供水等能耗；

2、選礦工藝能耗：運輸、碎礦、磨礦、浮選、脫水、尾礦輸送等工藝能源消耗。

圖1：鉛鋅礦采選工藝流程

數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)

在其中同樣規(guī)定了鉛鋅礦采選過程中的能耗限額，我們以此作為核算鋅礦采選過程中的能耗量的依據(jù)，并以此推算鋅礦采選的碳排放。

表1：鋅礦采選工藝綜合能耗（單位：kgce/t）

數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國工業(yè)和信息化部、網(wǎng)

附：此處單位為每噸原礦處理能耗

中國鉛鋅礦品位多在2%-6%，我們按照4%的中位值計算，也就是每金屬噸鋅礦需要25噸原礦石。再考慮到冶煉過程中的回收率問題，我們按照90%回收率可得出每金屬噸原礦需要27.78噸原礦。據(jù)此我們按照上表的單噸能耗計算可得出

表2：鋅礦采選工藝綜合能耗（單位：kgce/金屬噸）

數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國工業(yè)和信息化部、網(wǎng)

以1噸標準煤排放2.4678噸二氧化碳進行粗略估算，可得出鋅礦采選能耗碳排放情況如下：

表3：鋅礦采選工藝綜合能耗碳排放（單位：kgce/金屬噸）

數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國工業(yè)和信息化部、網(wǎng)

二、鋅冶煉碳排放情況

目前世界上通過鋅精礦廣生產(chǎn)精煉鋅的治臺煉主要有兩種工藝∶火法治臺煉和濕法冶煉?；鸱掍\中的豎罐蒸餾煉鋅已趨淘汰，電爐煉鋅規(guī)模小且未見新的發(fā)展。密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅是世界上最主要的幾乎是唯一的火法煉鋅方法。世界上總共有15臺（包括國內(nèi)ISP工廠）密閉鼓風(fēng)爐在進行鋅的生產(chǎn)，占鋅的總產(chǎn)量12%-13%。濕法煉鋅是當今世界最主要的煉鋅方法，其產(chǎn)量占世界總鋅產(chǎn)量的85%以上。近期世界新建和擴建的生產(chǎn)能力均采用濕法煉鋅工藝。

圖2：濕法鋅冶煉工藝流程

數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)

上圖所述的鋅冶煉工藝較為簡單，但基本涵蓋了最主要的硫化鋅精礦冶煉的過程。我們將其分解后根據(jù)企業(yè)核算邊界的排放源核算碳排放∶

①燃料燃燒排放：煤炭、燃氣、柴油等燃料在各種類型的固定或移動燃燒設(shè)備（如鍋爐、窯爐、內(nèi)燃機等）中與氧氣充分燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放。

②能源作為原材料用途的排放：主要是冶金還原劑消耗所導(dǎo)致的二氧化碳排放。常用的冶金還原劑包括焦炭、藍炭、無煙煤、天然氣等。

③過程排放∶主要是企業(yè)消耗的各種碳酸鹽以及草酸發(fā)生分解反應(yīng)導(dǎo)致的排放。

④凈購入電力產(chǎn)生的排放：企業(yè)購入并消費的電力所對應(yīng)的二氧化碳排放。

⑤凈購入熱力產(chǎn)生的排放：企業(yè)購入并消費的熱力（蒸汽、熱水）所對應(yīng)的二氧化碳排放。

表4：鋅冶煉工藝綜合能耗（單位：kgce/t）

數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國工業(yè)和信息化部、網(wǎng)

以1噸標準煤排放2.4678噸二氧化碳進行粗略估算，各個工藝下鋅冶煉對應(yīng)的碳排放情況如下：

表5：鋅冶煉工藝綜合能耗碳排放（單位：t）

數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國工業(yè)和信息化部、網(wǎng)

三、碳中和政策對鋅冶煉的影響

隨著二會以來中央對于”碳中和、碳達峰”的政策不斷給推進，全國各地政府也積極響。甚至在此之前。寧夏、內(nèi)蒙古和甘肅等省就頒布的電價政策中規(guī)定，針對鋅冶煉行業(yè)中的限制類淘汰類產(chǎn)能分別實施0.1元/千瓦時和0.3元千瓦時的加價標準；湖北省碳排放權(quán)交易試點的政策，企業(yè)碳排放額度配額在基準年基礎(chǔ)上按0.9171的比例縮減，若預(yù)期實際排放量超出配額，企業(yè)可以選擇提前將生產(chǎn)計劃調(diào)降8.29%或在市場中購買配額等。

根據(jù)上述政策我們可以看出，隨著各地政府在政策端響應(yīng)”碳中和、碳達峰”國策的推進，對于鋅冶煉的成本端會有小幅的抬升。

四、再生鋅產(chǎn)業(yè)的不斷推進

國家碳中和政策的在金屬冶煉端最契合的方向，無疑是再生資源的有效利用。再生鋅是由鍍鋅生產(chǎn)過程中鋅渣和廢鋅合金材料或含鋅的廢料，經(jīng)重新熔化提煉而得到的鋅合金或鋅金屬，也是金屬鋅的一個重要來源。2019年8月27日，工業(yè)和信息化部發(fā)布2019年第29號文件，批準了436項行業(yè)標準，編號為YS/T1343-2019的《鋅冶煉用氧化鋅富集物》標準位列其中，將于2020年1月1日起實施。該標準的制定對于氧化鋅富集物的資源化利用和以氧化鋅為原料的再生鋅企業(yè)發(fā)展具有重要意義。

表6：中國政府再生鋅政策文件匯總

數(shù)據(jù)來源：政府公開資料、網(wǎng)

再生鋅產(chǎn)量按原料來源主要分為新廢料和舊廢料。新廢料是在冶煉及加工過程產(chǎn)生的廢料，主要包括來自鍍鋅行業(yè)、銅材廠下腳料、鋅合金壓鑄作業(yè)、電池生產(chǎn)工業(yè)的鋅渣、灰、邊角以及鉛、銅冶煉系統(tǒng)的鋅渣等。舊廢料主要是鋼鐵廠含鋅煙塵、鋅合金壓鑄件、鋅材。目前中國再生鋅產(chǎn)業(yè)的原料主要來源于國外進口和國內(nèi)回收鋅部分。從國外進口的廢鋅主要有用于汽車行業(yè)的鋅合金鑄件產(chǎn)品，屋頂?shù)匿\板和鍍鋅廢鋼材，這些都附帶大量的廢鋅。專門進口含鋅廢料的并不多。

當前國內(nèi)回收主要以高爐瓦斯灰和報廢鋅合金為原料，包括在生產(chǎn)壓鑄鋅合金時產(chǎn)生的邊角枓、殘次品等，電爐煙塵的回收利用還未盡如人意。與之相對的海外，根據(jù)國際鋅協(xié)會IZA報告和《Critical review on secondary zinc resources and their recycling technologies》中數(shù)據(jù)，西方國家的鋅報廢回收率高于50%，回收的電爐粉塵超過95%。根據(jù)國際鉛鋅研究小組(ILZSG)，電爐煉鋼時每生產(chǎn)1噸粗鋼的同時產(chǎn)生15-22千克富鋅粉塵，平均含鋅25%

但近年來我國再生鋅產(chǎn)業(yè)也在不斷的發(fā)展，包括祥云飛龍、馳宏鋅鍺和鑫聯(lián)環(huán)保等再生鋅企業(yè)也逐漸擴大自己的產(chǎn)能，和國內(nèi)發(fā)鋼廠進行更深度的合作，國內(nèi)再生鋅產(chǎn)量產(chǎn)能不斷提升。根據(jù)網(wǎng)統(tǒng)計截至2020年全中國再生鋅錠的產(chǎn)能預(yù)計在75-85萬噸，并且未來幾年都將以高速度發(fā)展，預(yù)計在2023-2024年突破100萬噸。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。