中国再生铬资源回收利用现状及未来趋势分析

潘昭帅，张照志，王贤伟,3，杨亚萍，张泽南

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083；2.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京100037；3.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，北京 100037)

铬是我国的战略性矿产。金属铬具有质硬而脆、耐腐蚀等优良特性，广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。铬资源的90%用于以铬铁合金的形式生产不锈钢，其他的10%则用于化工以及耐火材料等领域[1]。

近十年来，我国不锈钢工业快速发展，社会对铬资源的需求也随之不断攀升。国内的铬资源却极为匮乏，供应量低，远远不能满足需求，直接导致了我国一次资源的对外依存度长期维持在90%以上[2]。

再生铬的回收利用，一定程度上可以弥补我国铬产品的供需缺口，缓解供需矛盾。目前，国外对再生铬的全面研究只停留在前十多年，如：John F Papp对铬的生命周期进行研究[3]，Scott F Sibley对美国再生铬进行了系统分析[4]，John F Papp对美国铬矿资源进行了全面总结[5]。近年来，国外对再生铬的全面研究却鲜有成果。国内对再生铬进行研究的团队和机构则寥寥无几，再生铬回收利用与预测的文献更是很少，只有少量文献涉及不锈钢的回收。如：罗礼培[6]针对不锈钢的回收现状做了分析，认为不锈钢的回收要引起足够重视，李婷[7]对我国目前的不锈钢回收情况进行了分析总结，认为要及早做好不锈钢回收的“绿色工程”。

本文主要通过对美国再生铬回收利用的研究，结合我国再生铬回收现状，运用类比法和ARIMA模型预测我国未来再生铬的回收状况。其中，铬矿石、金属铬的部分数据通过不锈钢的数据测算。铬矿石以Cr2O3含量为45%的标矿来测算，金属铬以不锈钢平均含铬18%，不锈钢占铬矿资源用途的90%来测算。通过对中国再生铬回收利用的研究，为我国不锈钢产业的健康发展以及再生铬的深度研究提供决策支持。

1 我国铬资源的供需形势分析

1.1 我国铬资源的储量现状

我国铬资源有3大特点。①储量少。根据美国地质调查局的数据显示，我国铬储量不足世界探明储量的1%[8]。②分布区域不均，开发利用条件差。我国14个省(区)有铬资源分布，但内蒙古、西藏、甘肃、青海、新疆5省(区)合计资源总量占比达80%以上，品位大于32%的富矿更是几乎全部分布在西藏、新疆、甘肃、青海4个省(区)。③矿床规模小、品位低。我国目前查明的大型铬铁矿床只有西藏罗布莎矿床，中型矿床寥寥无几，其余均为小型矿床[9]。

1.2 我国铬资源的消费情况

随着我国对铬资源需求的日益增长，我国铬矿石的表观消费量从1990～2003年的年均100万t[10]，增长到2011年以来的年均1 000万t左右，年均消费量是前十多年的10倍。1991～2003年我国累计消费铬矿石仅1 260万t，2004～2016年却达到了10 145万t，是同时段内累计消费量的8倍多[11-14]。

1.3 我国铬资源的生产情况

1990～2011年，我国铬矿石矿山产量一直维持在20万t左右，没有大的突破。近几年铬矿石的产量呈现下降趋势，国内铬矿石矿山单年产量更是不足10万t。国内的生产显然远远满足不了国内的消费需求[11-14]。

1.4 我国铬矿资源的进口情况

1990～2003年我国的年均铬矿石进口量为50万～110万t，之后进口量飞速增长。2011年以后，年均进口量达到900多万t以上，是10年前的9倍。2013年，我国进口铬矿石更是单年超过1 200万t，创历史纪录[11-14]。铬矿石的大量进口使我国一次资源对外依存度一直在90%以上，近年来，对外依存度更是近于100%。我国从南非、哈萨克斯坦等国进口的铬矿石看似近年来货源充足稳定，实际上并非如此，受供给国自身因素影响，缺乏长期的稳定性保障[15]。

综上所述，我国是个贫铬国家，铬矿资源分布不均。铬资源消费需求大，国内矿山的长期供矿能力却不足，供需矛盾突出。过低的产量导致需求缺口持续扩大，进口量不断增加，长期依赖进口的局面难以改变(图1)。

图1 1990～2016年中国铬矿石供需状况(资料来源：文献[14]、[16]、[17])

2 美国再生铬的回收利用

美国是一个利用不锈钢废料进行铬回收较为成功的工业化国家。2016年美国从废旧不锈钢中回收再生铬17.5万t，占美国当年铬消费量50.1万t的34.93%。再生铬回收利用的经济与资源效益十分显著。

在过去的几十年里，美国通过建立健全税收等多维立体配套经济政策手段，加强了再生铬的回收利用。美国在统计不锈钢的回收时，不但统计了自己国内的回收量，还统计了出口的废不锈钢[7]。美国回收的不锈钢主要来自废旧汽车、废旧家电、建筑废钢等，特别是在废旧汽车回收领域，几乎所有废旧汽车都能被再次回收利用。

经过长足的发展，美国再生铬的回收产业已经十分成熟。根据美国地质调查局的统计，2003～2016年美国金属铬的表观消费量受经济危机影响有所减少外，每年消费量都维持在50万t左右，再生铬的年均回收量维持在15万～20万t的水平，再生铬的回收占比除2009年受经济危机的影响达到了极高的88.13%外，其余年间都在30%～40%之间，保持着整体缓慢增长的趋势(图2)。

图2 2003～2016年美国金属铬回收状况(注：金属铬回收量据废不锈钢铬含量计算;资料来源：文献[18])

3 中国再生铬的回收利用

3.1 中国再生铬的回收现状

在我国铬资源供需矛盾日益突出的局面下，如何合理利用再生铬缓解这一矛盾就成为现在急需解决的问题。再生铬的回收主要依托不锈钢的回收实现，而不锈钢的回收主要包括以下三个方面：一是市场的不锈钢回收；二是回收矿山尾矿和选冶厂矿渣；三是其他回收，包括有贵不锈钢回收、首饰和制作首饰的废料回收等[6]。因此，如果能够合理最大化的利用这些资源，那么产生的经济效益与社会效益将是十分显著的。

我国目前的不锈钢回收产业还很不成熟。尽管我国不锈钢行业的回收利用经过多年的探索发展，国内已初步形成了一套废旧不锈钢回收体系，但是，不锈钢回收不成规模，浪费了大量人力物力。

根据中国特钢企业协会不锈钢分会的数据，测算了2000～2016年金属铬的消费回收情况。近年来，我国金属铬的需求量不断增长，从2000年的35万t增长到2016年的300多万吨，增长了近十倍。再生铬的回收量也从2000年的3万t增长到2016年的84万t，增长了几十倍。再生铬的回收占比整体也在波动上升，从2000年的不足10%上升到2010年的30%以上，2010年后，回收占比下滑到目前的25%左右(图3)。

图3 2000～2016年中国金属铬回收状况(注：图中数据为测算数据；资料来源：文献[14]、[17])

总的来说，我国再生铬的回收并没有跟上金属铬消费增长的脚步。近年来，我国再生铬占消费需求的比例始终徘徊在20%～30%，再生铬回收行业有待进一步完善。

3.2 中国未来再生铬的回收预测

3.2.1 中国未来铬矿资源的需求预测

本文铬矿资源的需求预测主要采用中国地质科学院矿产资源研究所创立的“S”形需求预测方法，对我国未来铬矿资源的需求进行预测。

根据预测结果，未来的7～8年，中国对铬矿资源的需求将不断上升，2023年前后达到峰值，铬矿石的需求约1 900万t，折金属铬580万t，随后对铬矿资源的需求开始下降并趋于稳定。2035年后，中国每年对铬矿石的需求约1 400万t，折金属铬428万t。预测在2020年、2030年和2035年这三个时点我国对铬矿石的需求分别为1 510万t、1 500万t和1 400万t，折金属铬为462万t、459万t和428万t。

3.2.2 我国未来再生铬对需求的占比预测

本文主要采用ARIMA模型法对我国未来再生铬对需求的占比进行预测，并根据拟合优化的结果对预测结果进行调整。

首先，利用SPSS软件对美国近年来再生铬回收情况进行分析，通过对数据的平稳性分析和自相关系数检验，多次调整，最终构成ARIMA(1,1,1)。其次，对中国近年来的再生铬回收情况做出分析，构成ARIMA(0,1,0)。根据模型结果来看，模型的拟合优度较好，95%数据在置信区间内，模型预测结果可供参考使用(图4～5和表1)。

图4 1992～2016年美国再生铬的ARIMA模型

图5 2000～2016年中国再生铬的ARIMA模型

表1 ARIMA模型预测结果

年份中国美国预测UCLLCL预测UCLLCL优化后的结果20180.270.360.180.380.70.140.2720190.280.390.170.390.70.150.2820200.290.410.160.390.710.160.2820210.30.440.160.40.720.160.2920220.310.460.160.40.720.170.2920230.320.480.150.410.730.170.2920240.330.510.150.410.730.180.3120250.340.530.150.420.740.180.3320260.350.550.150.420.740.190.3420270.360.570.150.430.740.190.3520280.370.590.150.430.750.20.3620290.380.60.150.440.750.20.3720300.390.620.150.440.760.20.3920310.40.640.160.440.760.210.420320.410.660.160.450.760.210.4120330.420.680.160.450.770.210.4220340.430.690.160.450.770.220.4320350.440.710.170.460.770.220.44

根据ARIMA模型分析的结果，结合中国再生铬回收情况，预测未来中国再生铬回收情况不断好转，10年后达到发达国家水平，再生铬回收占比会稳定在需求量的35%～45%。2020年、2030年和2035年三个时点中国再生铬占需求之比分别为28%、39%和44%。

3.2.3 我国未来再生铬的回收预测

2017年中国回收再生铬约95万t。根据我国未来铬矿资源的需求和再生铬对需求占比的分析，对我国未来再生铬的回收量进行预测。预计在2018～2035年，我国再生铬的回收量逐步增长并趋于稳定。我国从2006年大量生产不锈钢，以不锈钢的寿命为15～20年计，2023年前后不锈钢产量预计会扩大，从而影响当年再生铬的回收，之后又进入了新一轮金属生命周期。2030年后再生铬的回收将逐步稳定，每年可回收量约为180万t。2020年、2030年和2035年三个时点我国再生铬的回收量分别为129万t、179万t和188万t。2018～2035年我国累计金属铬的需求量约8 615万t，累计再生铬的回收量约2 973万t，年均再生铬占需求比例为35%(图6)。

图6 中国未来金属铬需求量、回收量预测

4 建 议

我国铬资源面临着资源匮乏、需求大、产量少、长期依赖进口，一次资源对外依存度极高的不利局面。因而，内部挖掘再生资源就成为缓解我国铬资源供需矛盾的一个重要途径。根据预测，未来我国的再生铬资源回收情况将逐渐好转。2030年前后，再生铬的回收将达到发达国家水平，每年可回收的再生铬约180万t，占当年需求的40%左右。在2020年、2030年和2035年三个时点，金属铬的需求量分别为462万t、459万t和428万t；再生铬的回收量分别为129万t、179万t和188万t；再生铬的回收占比分别为28%、39%和44%。

针对我国目前铬资源现状，利用对我国未来再生铬回收情况的预测，提出以下对策建议。

1) 做好再生铬利用规划，满足未来发展对铬矿资源的需求。根据本文分析，我国未来金属铬的需求仍将保持在400万t以上，年均的需求量仍然处于高位。因此，要提早做好再生铬的利用规划，合理进行布局，缓解铬资源供需矛盾。

2) 多渠道、多手段提高我国再生铬的回收利用率，完善我国再生铬回收行业。我国目前的再生铬回收利用率和美国还有较大差距，在未来我们可以通过做好再生铬资源分类回收与统计、加强再生铬回收管理、规范回收行业、加强政策引导、鼓励企业发展再生铬回收和利用业务等多维多手段提高资源利用率，为未来铬资源的统筹决策打好基础。

3) 加快技术创新，提升再生铬的品质，保证回收的再生铬资源能够做到物尽其用，物能其用。在未来我国年均回收金属铬超过180万t的情境下，如何合理利用这些资源就成为关键一环。再生铬加工利用企业要坚持自主创新研究，引进国外先进技术，完善再生铬加工冶炼等工艺，促进我国再生铬行业的改造升级。