SMM网讯:有专家分析,随着经济社会的高速发展,电子废弃物电脑、电视、冰箱、洗衣机、手机等金属制品,以及报废汽车等产品因新一轮生命周期的结束,“城市矿山”产业会迎来“井喷式”发展,预计2025年报废量将达到1000万吨/年。其中,早期进入市场的电子产品,报废后金属含铜量高达30%,金含量最高达到200克/吨,银含量可达1800克/吨。明显高于含铜量仅为1%的原矿,资源循环利用价值巨大。
这些宏观大数据,让一些矿产资源面临枯竭的相关行业仿佛发现了新大陆。 我们首先认识一下,1000万吨报废量是什么概念?有专家将其形象比喻为500万辆小轿车的规模。 看到了城市矿山的巨量,我们再通过原生矿做比较,以铜为例,目前,国内用原矿冶炼生产铜占绝大多数,而且很多企业属于超大规模,铜原料大部分以进口为主。冶炼1吨金属铜,如果含铜品位1%左右,需要开采100吨原生矿;如果用含铜品位0.5%进行计算,至少需要开采200吨原生矿石为原料。当“城市矿山”中的废旧电视机、废旧洗衣机、废旧空调等电子废弃物结束了生命周期涌入社会时,面对资源日益枯竭,含铜品位日趋下降,环保政策越来越严苛等众多制约条件,过去那种秉承大干快上、经济效益优先、依靠探矿开采,抓资源思路的发展方式已经在一定程度上被颠覆。 那么,在“城市矿产”大规模的到来之际,如何在转型升级发展中,通过改变思维模式,以环保优先为理念,将“城市矿产”中金、银、铂、钯、硒、铟等稀贵金属最大化提取出来? 对此,记者采访了多位行业专业人士,长沙矿冶研究院教授级高工肖松文博士,对国外“城市矿产”领域一些先进实践经验进行了详细的阐述。他说,金属组分是城市矿产中最重要和最为有价值的资源,尤其是电子废物、报废汽车(尾气催化剂)、废旧机电设备零部件等,蕴藏着丰富的稀贵金属资源,这些资源是全世界各个国家开发利用“城市矿产”的重点目标。 革新理念谋发展 创新技术求卓越 日本和欧盟国家还将电子废物列为稀贵金属最重要的来源保障,并将铜、铅、锌等重金属冶炼厂作为“城市矿产”资源循环处理回收稀贵金属的最好载体,原因有三方面,一是“城市矿产”具有典型而复杂的“人造铜矿”特点,元素多达40多个,除了铜、铁、铝、锡、铅、锌等基本金属外,金、银、铂、钯、铟、锗等稀贵金属也是其不可或缺的重要组分。二是稀贵金属含量高,回收利用价值高。尤其是废旧手机等新型消费电子产品及线路板中,贵金属含量远高于自然矿产品,是综合冶炼厂理想的冶炼原料。三是资源丰富、战略稀贵金属总量巨大。2014年全球电子废物产生量4180万吨,其中蕴藏有银1000t、金300t、钯100t、铜190万吨、铝22万吨,资源总价值达480亿欧元。 面对如此丰富的矿产资源,发达国家开发利用城市矿产的成功经验,是建立电子废物等城市矿产的回收处理产业链,包括收集、分类/拆解、预处理、材料回收4个主要环节。各环节的企业数量呈倒金字塔数量级式减少;由于冶炼回收稀贵金属难度大,要求高,处于产业链的最尖端,是支撑产业发展的千金顶,欧盟范围内从电子废物中冶炼回收稀贵金属的综合冶炼厂主要有3家,全球范围内也不到10家。 这些综合冶炼企业主要利用其冶炼系统处理能力大、处理单元众多的优势,根据各种“城市矿产”的组成性质及特点,分门别类,并将其分别加入不同的冶炼系统进行处理。其中稀贵金属含量高的电子废料,经必要的预处理后,与传统精矿及其它物料一起加入熔池熔炼炉熔炼,利用稀贵金属与铜、铅/锌之间的亲疏关系“差异”,将其分别富集于黑铜(粗铜)、粗铅或氧化锌灰中,实现稀贵金属的合理分流与综合回收。同时,将其中的有机物以燃料形式进行利用,实现了各种危险废物的无害化处置。 其中,优美科霍博肯冶炼厂是综合冶炼厂处理城市矿产的典型范例, 2016年起每年处理二次物料50万吨,回收20个有价金属,是目前世界上规模最大的稀贵金属废料综合回收冶炼厂。 为什么是大型综合冶炼厂具备冶炼处理“城市矿产”电子废物的优势? 肖松文教授进行了比较,这些大型综合冶炼厂具备原料适应能力强,可处理各种难处理的废料和杂料,对As、Sb、Hg等有害杂质有很高的承受能力,并且回收的有价金属,尤其是稀贵金属不仅种类多,回收率高,而且有价金属可多达20种,这是一般小型冶炼厂做不到的,小型冶炼厂回收有价金属品种不到10个;其次,能充分利用城市矿产中的各种组分,有机物作为能源利用,脉石成分转化为形态稳定的熔炼渣、可作为建筑材料使用,而废气、废水处理实施齐全、技术先进,环保效果好。 从国外一些企业走过的道路来看,通过实践经验表明,一些国家不仅把电子废物列为稀贵金属最重要的来源保障,一些著名综合冶炼厂还根据自身特点,建立了先进的电子废物备料与取样分析系统,并将其视为企业的核心竞争力之一,最终在资源回收安全环保各个方面,实现了经济和社会效益的最大化。 对我国“城市矿产”资源回收利用方面,肖松文表示,新世纪以来,电子废弃物电脑、电视、冰箱、洗衣机、手机等金属制品,电子废物总量呈现膨胀式增长,2015年理论报废总量12439万台,其中电视机3015万台;洗衣机1545万台;房间空调器2432万台;计算机3742万台等.近年来,还将延续增长。 目前,城市金属矿产资源循环利用方面,与国外发达国家比较差距悬殊,由于电子废物等城市矿产种类多、品种杂,有价金属,尤其是稀贵金属含量波动大,原料的金属含量测定/价值评价方法明显不同于传统精矿,在分选产品冶炼处理回收稀贵金属方面,由中小冶炼企业完成,不仅综合回收率低,效益差,存在巨大的环境风险。 西方发达国家的一些先进经验,比如依托大型综合冶炼厂,利用现代熔池熔炼系统等技术处理城市矿产,实现城市矿产(电子废物)的清洁处置与稀贵金属的高效回收,补齐以及补强支撑产业倒金字塔的千金顶等,都是值得行业、企业学习的。同时他提出,目前,支撑综合冶炼厂回收处理城市矿产(电子废物)的关键技术,包括熔炼分离-熔池熔炼铜/铅系统搭配处理清洁高效回收稀贵金属技术;新型电子废物剪切破碎-直接熔池熔炼技术;电子废物/铅锌渣混合熔炼处理高效回收有价金属技术;冶炼中间物(富贵金属黑铜)短流程冶炼回收贵金属技术;废旧二次电池还原熔炼-合金粉浸出分离高效回收有价金属技术;烟气处理-电子废物熔炼烟气无害化处理技术及装备系统等,对于电子废物等性质特点,革新理念,创新技术,建立先进的备料取样与分析检测系统,以及设计合适的采购定价与结算制度体系,是国内综合冶炼厂发展城市矿产资源循环业务的敲门砖。 产学研用相结合 技术百花齐放新局面 实际上,当资源、环保等一系列制约因素摆在面前时,“城市矿山”领域的新技术开发已经呈现出百花齐放的态势。 近年来,行业企业、高校院所开始用绿色理念进行技术创新,以中南大学为例,该校加强产学研用深度合作,提出了突破基础理论,加大原始创新,以及绿色设计,从源头把控等先进理念,当面对废旧铅酸蓄电池、电子废弃物、冶炼废渣、烟尘等资源循环利用领域的国家重大需求,开发出有色金属复杂资源低温碱性熔炼基础研究、典型电子废弃物循环利用及先进材料制备应用、废弃电路板多金属富集粉末低温碱性熔炼基础研究、难处理含金硫化锑矿臭氧氧化浸出应用基础研究、溶液体系Co(Ⅱ)多相催化臭氧氧化应用基础研究、生物吸附剂合成及其重金属离子吸附行为研究等一系列新技术。 该校与河南豫光集团合作开发了废旧铅酸蓄电池回收利用生产线,形成了中国最大的废旧铅酸蓄电池处置基地,并将废旧铅酸蓄电池纳入搜集体系,实现了有效的分选模式;将铅膏合理搭配于原矿进行熔池熔炼,通过氧气底吹使液态高铅渣直接还原,实现了整个铅资源的高效回收和清洁生产。目前豫光集团利用该技术已经建成两条具有示范意义的生产线,年处理铅酸电池近50万吨,年回收铅近30万吨。 为了将金、银、铂、钯、硒、铟等稀贵金属最大化提取和分离,该校开发的高效溶出技术、控地位还原技术、元素深度分离及高浸出制备等系列技术,实现了废旧电路板有机组元深度碳化,金、银、铜、钯、硒、铟等有效富集,并通过控氧燃烧及活性炭雾化吸附,实现物料中有机xiu、氯的无害化转变,同时二
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