碳中和背景下鉛行業(yè)碳排放水平測算

本文采用定性和定量相結(jié)合的分析方法，參考國家發(fā)改委發(fā)布的溫室氣體排放核算方法和中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單位產(chǎn)品能源消耗限額，研究在碳中和的大背景下，鉛行業(yè)碳排放水平 。

2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會議明確將“做好碳達(dá)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(kuò)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(jìn)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(biāo)都有十分重要的意義。

一、鉛礦采選碳排放情況

原生鉛的全流程過程中必然要考慮到鉛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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的鉛鋅礦采選的能耗標(biāo)準(zhǔn)，鉛鋅礦采選能耗包括：

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

2、選礦工藝能耗：運(yùn)輸、碎礦、磨礦、浮選、脫水、尾礦輸送等工藝能源消耗。

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

表1：鉛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)

中國鉛鋅礦品位多在2%-6%，我們按照4%的中位值計算，也就是每金屬噸鉛礦需要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（普通工藝）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：鉛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)

二、鉛冶煉碳排放情況

氧氣底吹熔煉—鼓風(fēng)爐還原法和浸沒式頂吹（ISA或Ausmelt）熔煉—鼓風(fēng)爐還原法在工藝上都是將冶煉的氧化和還原過程分開，在不同的反應(yīng)器上完成，即在熔煉爐內(nèi)主要完成氧化反應(yīng)以脫除硫，同時產(chǎn)出一部分粗鉛和高鉛渣。高鉛渣均是通過鑄渣機(jī)鑄成塊狀再送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出的粗鉛送往精煉車間電解，產(chǎn)出的爐渣流至電熱前床貯存保溫，前床的熔渣流入渣包或通過溜槽進(jìn)入煙化爐提鋅。

為了適應(yīng)環(huán)保、低炭、節(jié)能降耗的需求，新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，目前在國內(nèi)大型冶煉廠中各自采用的液態(tài)高鉛渣直接還原的三種爐型代表了我國鉛冶煉發(fā)展的最高水平。

①底吹還原工藝：具體技術(shù)方案為：鉛精礦、石灰石、石英砂等進(jìn)行配料混合后，送入氧氣底吹爐熔煉，產(chǎn)出粗鉛、液態(tài)渣和含塵煙氣。液態(tài)高鉛渣直接進(jìn)入臥式還原爐內(nèi)，底部噴槍送入天然氣和氧氣，上部設(shè)加料口，加煤粒和石子，采用間斷進(jìn)放渣作業(yè)方式。天然氣和煤粒部分氧化燃燒放熱，維持還原反應(yīng)所需溫度，氣體攪拌傳質(zhì)下，實現(xiàn)高鉛渣的還原。工藝流程如圖1。

圖1：底吹還原工藝流程圖

數(shù)據(jù)來源：公開信息整理，網(wǎng)

②側(cè)吹還原工藝：熔煉爐產(chǎn)出的高鉛渣定期的由排放口放出，熔融狀態(tài)下通過溜槽加入到側(cè)吹還原爐中、側(cè)吹還原爐設(shè)有熱渣加入口和冷料加入口。還原粒煤、熔劑經(jīng)配料由冷料口加入。還原爐兩側(cè)設(shè)煤氣、工業(yè)氧噴槍為還原爐提供熱源，還原爐下部側(cè)墻設(shè)鉛虹吸放出口，還原鉛由虹吸口連續(xù)排出轉(zhuǎn)送精煉車間，還原爐端墻下部設(shè)有排渣口，當(dāng)虹吸排鉛停止時，即為一個周期的終點。排渣口放渣，為進(jìn)一步回收渣中的鋅，此渣經(jīng)前床貯存后送煙化爐處理。側(cè)吹還原煙氣通過余熱鍋爐回收余熱，表面冷卻器降溫，布袋收塵器收塵后，是否經(jīng)尾氣處理，依煤粒含硫而定。

側(cè)吹還原爐焦?fàn)t煤氣和無煙粒煤消耗折合標(biāo)煤為197kgce/t-pb，比鼓風(fēng)爐純鉛能耗380kg，折合標(biāo)煤369 kgce/t-pb的指標(biāo)大幅降低。

圖2：側(cè)吹還原工藝流程圖

數(shù)據(jù)來源：公開信息整理，網(wǎng)

③三連爐工藝：萬洋公司與豫北金鉛公司、中聯(lián)公司于2009年合作開發(fā)“三連爐”煉鉛新工藝，采用氧化爐—還原爐—煙化爐三爐相連，熱渣直流，三臺熔池熔煉爐由兩道連接溜槽串接在一起組成一整體；兩連接溜槽分別連接在前一臺熔池熔煉爐的出渣口和后一臺熔池熔煉爐的熔融渣加料口之間，充分利用液態(tài)高鉛渣和還原爐渣的潛熱，緊湊的布置使得流程短占地很少，工人勞動強(qiáng)度小，環(huán)保效果好，實現(xiàn)了鉛冶煉生產(chǎn)的低碳模式。“三連爐”煉鉛工藝流程圖見圖3。

圖3：三連爐工藝流程圖

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上圖所述的鉛冶煉工藝基本涵蓋了最主要的鉛冶煉的過程。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?xì)狻⒉裼偷热剂显诟鞣N類型的固定或移動燃燒設(shè)備（如鍋爐、窯爐、內(nèi)燃機(jī)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(lán)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(fèi)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(fèi)的熱力（蒸汽、熱水）所對應(yīng)的二氧化碳排放。

表3：鉛冶煉工藝綜合能耗碳排放測算

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三、碳中和對鉛行業(yè)影響幾何？

有色行業(yè)屬于碳中和中的耗能環(huán)節(jié)，是政策針對的主要對象。但是由于各個行業(yè)的生產(chǎn)工藝存在較大的差別，這一政策對于有色金屬各個細(xì)分行業(yè)的影響存在較大的差異。

從耗能情況來看，電解鋁行業(yè)的碳排放壓力最大。根據(jù)估算，2020年全球電解鋁產(chǎn)量為6530萬噸，碳排放量大約為10.68億噸。

相對于電解鋁而言，電解鉛的耗電更小，碳排放量因此更小。從鉛行業(yè)的冶煉端來看，目前原生鉛和再生鉛占比大約各占一半。而再生鉛的冶煉工藝主要以火法冶煉為主，其碳排放更小。很顯然，從四大工業(yè)金屬比較來看，鋁的碳排放壓力最大，鉛行業(yè)的碳排放壓力最小。

從整體的情況來看，我們認(rèn)為“碳中和”對于鉛行業(yè)的影響很小，鉛行業(yè)不會因為此政策而造成供給端產(chǎn)能縮減。

同時從鉛行業(yè)的供需格局來看，產(chǎn)能處于過剩狀態(tài)。在這一背景下，碳中和對于鉛行業(yè)的邊際影響更小。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2021年鉛冶煉企業(yè)計劃新增產(chǎn)能達(dá)281萬噸/年，預(yù)計比2020年新增產(chǎn)能增加181.2萬噸/年，增幅為64.48%。

從新增產(chǎn)能分布來看，多為再生鉛產(chǎn)業(yè)集中地，如河南、廣西、貴州，以上三個地區(qū)新增產(chǎn)能占比達(dá)45.48%，并且部分企業(yè)是在原廠址上新增擴(kuò)建。

此外，像重慶春興、駱駝安徽、新凌鉛業(yè)均是由鉛酸蓄電池企業(yè)控股或者自建的再生鉛企業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。再生鉛產(chǎn)能的大幅增加或?qū)?021年的鉛價形成一定壓力。

從基本面來看，遠(yuǎn)端再生鉛產(chǎn)能的逐漸釋放仍是壓制鉛價上行的達(dá)摩利斯之劍。同時，鉛下游的需求在未來幾年難有新增亮點，而新能源行業(yè)的快速崛起對于鉛的消費(fèi)也存在一定的沖擊。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。