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中国再生金属产业回眸与前瞻(七)

2011-10-12

资源再生 2011年8期
关键词:汽车尾气贵金属净化器

记者:在我国再生金属产业中,贵金属回收是一个非常重要的领域,尽管贵金属与常用有色金属从总量上相比很小,但却是一个价值极高、技术要求高、环境风险大而且具有战略意义的领域。各发达国家无不对铂族贵金属的回收给予高度的重视,请谈谈贵金属回收的现状和它的发展趋势。

翟昕:在整个再生金属产业中,贵金属的数量的确很小,但是却是一个非常重要的品种。首先,贵金属在各发达国家都被视为重要的战略金属来储备,贵金属在国防工业和尖端领域中的作用是无法替代的,作为一种稀缺的资源,贵金属从矿山的开采到消费以及回收利用是各发达国家高度重视的领域。贵金属材料以小、少、特、精为特点,广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域,成为现代工业的“维他命”。随着科研人员,对其催化活性及其独特电学、光学性能的进一步认识,贵金属在高新技术中的应用范围将进一步拓宽。贵金属被誉为21世纪人类可持续发展的关键材料。而铂族金属的资源是稀缺的, 这一点,对于我国来说尤其如此。

首先,贵金属的矿产资源分布极不均匀。目前世界铂族金属储量和储量基础分别为71 000吨和80 000吨。南非铂族金属储量居世界首位,其次有俄罗斯、美国和加拿大,四国储量合计占世界总储量的99%。世界铂族金属资源量估计在10万吨以上。2010年,全球的铂总需求量为245.1吨,而铂的产量为188.5吨,南非和俄罗斯生产的铂和钯分别占世界总产量的82%和78.8%。

我国的铂族金属的矿产资源极度匮乏,探明金属储量仅占全球总储量的0.48%。金川有色金属集团公司是我国最大的铂族金属提炼中心,“十一·五”的期间,共生产出铂族金属9 671千克;我国的铂族金属一部分来自于有色金属冶炼中的副产品提取过程,还有一部分来自于从各种废料的回收利用,我国最大的贵金属回收利用基地——湖南永兴2010年的铂族金属产出量就达到了2 600千克。

表1 2008~2010年铂金的供应与需求(单位:吨)

表2 2008~2010年钯金的供应与需求(单位:吨)

建国以来,我国的贵金属需求逐年增加,但由于我国的贵金属资源的匮乏和贵金属材料加工技术的相对落后,铂族金属制品如铂铑合金丝以及各种需从国外进口,花费大量的外汇。1978年以后,随着我国工业的转型和三线建设的战略调整,一大批从国外进口的各种贵金属材料按照国家调拨的方式进入民用领域或者被分离成为纯金属重新进入消费领域。我当时作为国家物资总局稀贵金属再生利用研究所的工作人员参与了有关部门和企业积存的贵金属制品的调拨和回收利用工作,将这些铂族金属材料集中起来进行重新加工或者进行合金材料的重熔与分离,对那些已经尘封多年的铂族金属材料数量之多和品种之丰富记忆犹新。当时在我国的浙江温岭、仙居、河北清河、湖南永兴、江苏徐州、云南昆明形成了贵金属回收的主要基地,而废旧热电偶的收集回收成为贵金属回收的一个热点,上世纪80年代以后,随着沿海口岸的开放,大量废旧电子设备进入中国,拆解和提取其中的贵金属成为一个利润相当可观的行业。

记者:金、银、铂、钯、钌、铑、锇和铱八种贵金属在有色金属中占据重要地位。贵金属之所以“贵”,除了资源稀缺和价格昂贵之外,良好的化学稳定性能也是其“贵”的原因。贵金属在工业上的广泛应用使其在现代工业中扮演着越来越重要的角色,成为电子、化工、医药和国防等工业不可替代的重要材料。铂族金属被誉为“第一高技术金属”,它的用途和回收提取工艺是衡量一个国家工业化程度、科学技术水平和经济发展阶段的重要标志。

翟昕:尽管贵金属矿产资源一般品位都很低,但在几千年的历史活动中人类已经开采出来的贵金属的数量极大,铂族金属约为4 000吨,金约10万吨,银约110万吨,全球已经产出的金、银数量早已超过已知的地质储量(金约为2.4倍,银约为3.2倍),其中大部分都是本世纪内生产的。

据统计,2010年全球从矿产资源中获得了188.5吨的铂,而从各种工业制品中回收的铂达到了57.2吨;全球钯的总产量约为222.1吨,回收利用量达到了57.4吨。世界矿产铂族金属的产量每年约500吨,而目前世界铂族金属累计生产总量约为8 500吨,这些铂族金属资源都已经用在了工业用途上,还有一部分的铂钯成为了首饰或钱币沉淀在民间。

我国已成为世界第一的铂消费大国,年消费量占世界总产量近一半,主要依靠进口。铂族金属大部分都在工业领域循环使用,其存在形态主要为工业原料(主要指含贵金属的各类材料和化合物)、工业产品(包括电子信息产品、化工产品、医药产品等)、工业废弃物(各类报废电子产品、报废催化剂等)。因此,贵金属资源的循环利用,实际上指的是贵金属废弃物—贵金属工业材料—含贵金属的工业产品—贵金属废弃物的闭合循环过程。

铂族金属的回收利用主要是针对铂族金属在加工及制成品使用过程中失去性能后产生的物料,这类资源种类繁杂、形态各异。与自然界赋存的铂族金属矿藏相比,这些二次资源的品位是高的,而且成分相对简单,回收利用的工艺也相对简捷得多,投资和成本也都比较低。

在上一期的杂志上,我谈到了从玻璃纤维工业的玻璃熔融和喷丝工艺的耐火砖中回收铂铑的过程,直到今天为止,铂族金属仍然在这个工业门类中扮演着十分重要的角色,铂族金属的另一个重要用途是石油化工生产中的催化剂。目前,环保催化剂(汽车尾气净化器)与化工催化剂(包括合成材料、有机合成和合成氨等生产过程中用的催化剂)和石油炼制催化剂并列为催化剂工业的三大领域。

我们首先来看看石油化工行业对铂族金属的需求。最近几年,全球炼油催化剂市场需求正以年均 2.8%的速度增长,2010年市场规模35亿美元,消费量410万吨。加氢精制催化剂的增势最猛,以年均 4.4%的速度快速增长,其中的主要原因是发达国家低硫燃料油标准进入最终实施阶段,同时中国、印度和墨西哥等国也开始对燃料中的硫含量进行限制。炼油厂高硫原油的加工量的日益增加和发展中国家汽油消费量的扩张,大大促进了各种催化剂市场的快速增长。

我国已经成为全球第一大石油炼制国,催化剂用量十分惊人,从石油化工部门回收贵金属是再生金属产业的一个亮点。石油炼制过程使用的催化剂以含铂催化剂为主,用于重整、异构化装置,如铂-铼重整催化剂就是一种常用的石油催化剂,其中铂含量在2.0%~3.4%;铼含量在3.4%~4.0%之间。石油深加工过程要使用钯催化剂,银催化剂、钌催化剂以及铑催化剂。除石化催化剂外,医药、农药、香料、染料等各种精细化工工业中也需要大量的贵金属催化剂,这些催化剂以钯为主,其次是铂。这些年来,我国的一些科研单位和回收利用企业在石油催化剂中的铂族金属回收上已经做了大量的工作,而且回收利用技术和装备正努力赶上国际先进水平,特别是在贵金属的提纯分离及相关的回收利用装备上都有较大进展。

记者:我在一些资料中看到,在众多的尾气净化催化剂中,由于铂族金属熔点高,化学性质稳定,有优良的催化作用,可以反复利用,因而被广泛用作汽车尾气净化催化剂。据统计,1980~2006 年,全世界用于汽车尾气净化催化剂的铂族金属达3 500吨。1980年,汽车催化剂铂族金属用量不足35吨,而到2006年,就已上升到292吨。在这期间,世界矿产铂族金属约8 300吨,其中用于汽车尾气净化催化剂的数量就占到了40%,可见汽车催化剂对铂族金属的需求量非常可观,今后的发展是一种什么样的趋势 ?

翟昕:据权威机构的调查,2010年,全球汽车尾气净化催化剂的铂需求量达97.2吨。在欧洲,铂主要用于柴油机汽车尾气净化催化剂上。我国现在已经成为世界最大的汽车生产和消费国,因此,贵金属催化剂的消耗量相当大。另外,我国正在大力研发和推广电动汽车,业内人士认为,2011年将成为中国电动汽车市场的起跑年,而电动汽车的燃料电池需要使用大量的贵金属催化剂,因此,我国对铂族金属回收的需求更加强劲。

我国于1983年制定了汽车尾气排放标准和测量方法,2000年在全国实施等同于欧I的排放标准,2002年实现了汽油轿车电喷化并全部配备了三元催化净化器,从2010年起实施欧IV排放标准。据中国环境保护产业协会报告的数据,自从我国实施机动车排放标准以来,已经销售了4 000多万辆装有三元催化剂净化器的乘用车和几十万辆装有尾气后处理装置的柴油车。

目前广泛应用在汽车尾气净化装置上的三元催化器,是汽车排气系统中最重要的机外净化装置,它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性,促使其发生氧化-还原化学反应,其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体,使汽车尾气得以净化。

2004~2006年全球从汽车失效催化剂回收的铂、钯、铑分别为42.3吨、47.8吨和5.8吨,占矿产供应量的8.6%~11%,仅2008年再生的铂、钯、铑分别为27.78吨、30.48吨和6.10吨,汽车尾气催化净化器是铂族金属消费的大头,也是铂族金属二次资源的主要来源。

记者:我国作为一个汽车生产大国,汽车尾气催化净化器的用量很大,那么当前我国汽车尾气催化净化器生产状况和今后的发展趋势又如何?

翟昕:应当看到,汽车催化剂的生产在我国还仅仅是起步阶段,国外企业一直处于强势地位。而令人欣喜的是,国内催化净化器生产企业的发展也十分迅速。这里特别要说到的是无锡威孚力达催化净化器有限公司,他们建成了与国际接轨、高度机械化的催化剂及净化器生产线,形成600万升催化剂、200万套机动车尾气催化转化器的年生产能力,成为中国汽车尾气催化净化装置规模最大的生产企业。

另一个是昆明贵研催化剂有限公司,它的母体贵研铂业脱胎于我国铂族金属研究的权威机构——昆明贵金属研究所。这个始建于1938年的研究机构是我国专门从事贵金属多学科领域研究开发的综合性科研院所,是中国贵金属领域内知识创新、技术创新的主要力量,具有很强的基础研究以及应用技术综合配套开发的能力,2000年,由昆明贵金属研究所发起成立了贵研铂业,他们的目标就是要建成贵金属高新材料产业基地。2010年,他们的催化剂销量大幅增长,市场占有率近10%。他们的构架的愿景十分宏大,其中之一就是实现机动车贵金属催化剂产业升级,成为国际知名汽车尾气催化剂供应商,还有一个是要建成国内最大规模的铂族贵金属二次物料回收的产业基地,为此,他们提出了贵金属回收利用的具体战略目标:形成年处理3 000吨贵金属二次资源物料,达到年回收5吨贵金属的生产规模。昆明贵金属研究所从转制到上市到今天成为国际知名的贵金属公司的历程可以说映照出了中国铂族金属研究、应用、研发以及回收利用的整个发展历程。

记者:在贵金属催化剂的回收方面,国内企业目前的主要特点是什么,再生金属产业在这方面的进展如何?

翟昕:我国虽然已经成为全球最大的汽车市场,国外的零部件生产企业也纷纷来华投资建厂,国际知名的催化剂生产企业都在从事或者正在建设报废催化剂的回收利用企业,其战略意图不言而喻。之所以盯住了贵金属催化剂的回收,关键在于中国巨大的市场,要占领贵金属制品从回收到产品销售一整套服务的制高点。相对于国外企业咄咄逼人的气势,国内企业无论是催化净化器的生产还是贵金属的回收与再生,都处于一种退守的态势。

国内的铂族金属回收利用企业都比较弱小,我有许多的朋友和同事曾经都是“一个战壕的战友”,他们当年能够冲破体制的羁绊,选择铂族金属回收这一充满风险和挑战的行当是要有一种勇气的,尽管经过这么多年的打拼,但在技术、资金、回收渠道、市场影响力以及各种人脉关系上至今仍不够强大,即使有几家企业“日间劳碌夜间思,朝夕寤寐要上市”,可是面对如此强大的竞争对手和如此严酷的社会环境,他们想来想去仍然选择了“地下工作”的方式,平日里低调做人,业务上小心翼翼,但仍然处在一种“拿不上台面”的境地。这里我想到了最近两年我国政府对再生资源产业的支持力度超过了以往任何一个时代,正在高调推进的“全国城市矿产示范基地建设”的项目、全国再生资源回收体系建设项目以及两型社会建设示范企业等等。到今天,已经有数十个地方和园区获得了各种称号,并有数十亿的资金支持,可是这些基地中,却没有一家是贵金属回收利用的基地。

贵金属回收却始终没有引起高度关注和扶持,这不能不说是一个缺憾。尽管我国的铂族金属回收利用企业近年来发展很快,但是与国外一些不仅能够制造各种催化剂,同时又能从各种催化剂以及其他废料中回收贵金属的老牌企业来说,我们还是显得稚嫩了些。从目前我国在机动车污染控制装置生产企业的分布来看,江苏、上海、北京、浙江的企业数量分列前四位,而长三角地区的生产企业大约占到总数的一半,是催化剂的主要生产基地。从我国贵金属回收的企业具体情况来看,大多数企业还仅仅处在简单的回收处置阶段,大多数企业回收利用的规模都比较小,产品单一,回收渠道受阻,经营和生产处于间歇状态,由于石油化工催化剂产部门都在着手在自己的系统内建立回收利用企业,因此,废旧催化剂的回收的渠道并不十分通畅,市场的发育不太健全;尽管乘用车陆续配备三元催化剂在我国已有10年,大量的汽车面临淘汰退役,再加上近几年汽车产量的快速增长,但我国的贵金属回收尚未脱离初级阶段。

值得注意的是,国外一些催化剂生产销售企业正在加快建设中国贵金属回收利用产业的布局,不仅要掌控中国催化剂的销售市场,更要掌控贵金属回收的市场和资源。几家国外大型催化剂生产销售企业纷纷在华建设贵金属回收企业,其发展态势值得关注。说到此,我惦念着分布全国各地的从事贵金属回收利用的朋友们,今后如何面对更广阔的市场和日益激烈的竞争环境?此时此刻,真是“新松恨不高千尺”!如何让我国贵金属回收利用的产业化道路走得更快捷更健康,这是再生金属产业也是政府主管部门面临的一个重要课题。

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