有色金屬行業推進綠色低碳發展的思考

董 明

(金川集團股份有限公司, 甘肅 金昌 737100)

0 前言

據統計,2022年我國一次能源消費總量約為54.1億t標煤,煤炭消費量占能源消費總量的56.2%［1］,而全球煤炭消費平均占比為27.2%,經合組織國家煤炭消費占比為12.6%,相比之下,我國占比偏高;經合組織國家天然氣消費占比達29%,而中國僅為8.6%［1-4］。隨著我國“雙碳”戰略的實施,我國能源結構將由當前以煤炭、石油、天然氣為主向以新能源為主的新格局方向轉變［5-6］。

有色金屬行業作為我國國民經濟重要的基礎產業,肩負著我國工業領域碳減排的重要責任。綠色低碳發展不僅是有色金屬行業推進產業轉型發展的重要模式,也是落實“雙碳”目標的重要抓手。某有色企業是我國有色金屬行業的重點企業,是集采礦、選礦、冶煉、化工及有色金屬壓延加工為一體的特大型聯合企業。研究其綠色低碳發展路徑,對推動我國有色金屬行業碳達峰、碳中和具有重要現實意義。

1 有色金屬行業能源消費和碳排放情況

1.1 有色金屬行業能源消費情況

據國家統計局數據,2022年我國十種有色金屬產量為6 793.6萬t,其中電解鋁產量4 021.4萬t,約占有色金屬產量的59.2%,銅、鉛和鋅產量分別為 1 106.3萬t、781.1萬t、680.2萬t,分別居第2、第3、第4位［1,7］。

2021年有色金屬行業能耗占全國工業能耗的7.6%,電耗占全國工業能耗的13.2%。有色金屬行業能源消耗的66%來自電力,煤炭、天然氣和油類消耗占比分別為17%、6%和3%, 其他能源消耗占8%［8］。

1.2 有色金屬行業碳排放情況

據有色金屬工業協會統計,2021年我國有色金屬行業排放二氧化碳約6.6億t,其中冶煉排放二氧化碳5.88億t,壓延加工排放二氧化碳0.63億t,采、選排放二氧化碳0.09億t,占比分別為89%、10%和1%,因此冶煉是有色金屬行業碳排放的重點環節［9-10］。

有色金屬行業碳排放具有如下特點:1) 冶煉是碳排放的重點環節,占全行業總排放量的90%左右;2)最大的碳排放金屬品種是鋁,鋁工業排放占整個有色行業碳排放量的75%以上;3)電力排放是主要的碳排放來源,占有色行業間接排放的70%,燃料燃燒排放次之［11-12］。

1.3 某有色企業能源消費與碳排放情況

近幾年,該企業能源消費結構如下:煤炭占58.2%、電力占37.3%、天然氣占2.5%、油類占2.1%。相對應的碳排放情況為:化石燃料燃燒排放量占53.1%,電力及熱力排放量占42.5%,能源作為原材料的碳排放占1.2%,工業生產過程排放占3.1%,其中化石燃料排放是最大碳排放來源。

2 綠色低碳戰略目標

2.1 我國“3060”目標

在第七十五屆聯合國大會上,我國提出2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的行動目標。2021年10月,中共中央、國務院印發了《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達峰行動方案》,這兩個文件明確提出:到2025年,重點行業能源利用效率大幅提升,綠色低碳循環發展體系初步形成;到2030年,綠色轉型取得顯著成效,重點耗能行業能源消耗利用效率達到國際先進水平;到2060年,全面建立綠色低碳循環發展體系,能源利用效率達到國際先進水平,碳中和目標順利實現。非化石能源消費占比由2020 年的15.8%提升到2025年的20%左右,2030年提升到25%左右,2060年則要達到80%以上。因此, 提出2025年單位國內生產總值(GDP)的二氧化碳排放較2020年下降18%,2030年單位國內生產總值(GDP)的二氧化碳排放較2005 年下降65%以上;2030年風電、太陽能總裝機容量要提升到1億kW以上。

2.2 某有色企業綠色低碳目標

結合我國“3060”目標,某有色企業提出到2025年,萬元產值綜合能耗比2020年下降13.5%,萬元產值二氧化碳排放量比2020年下降18%,光伏風電開發容量達到160萬kW,綠電占總用電量50%以上,戰略性新興產業產值占比提高至50%,為實現碳達峰奠定堅實基礎;到2030年,萬元產值綜合能耗大幅下降,萬元產值二氧化碳排放比2005年下降65%以上,光伏風電開發容量達到200萬kW,綠電占總用電量50%以上,戰略性新興產業產值占比提高至60%,全面形成綠色低碳產業體系,順利實現2030年前碳達峰目標［13-14］。

3 某有色企業綠色低碳實現途徑

以高質量發展為主線,以綠色低碳發展為理念,積極穩妥推進碳達峰碳中和,建立健全綠色低碳循環發展體系,通過能源結構調整、產業轉型升級、工藝節能挖潛、電氣化水平提升和循環經濟助力等行動,實現企業碳達峰。

3.1 推動能源綠色低碳轉型

大力推進新能源產業發展,全面促進用能綠色轉型,不斷提高清潔能源利用量。

1)新能源開發。抓住新能源產業發展窗口期,基于企業周邊風光資源稟賦的優勢,堅持新能源開發與消納并舉,最大限度開發利用風電、光伏等新能源。充分利用退出運行的尾礦庫、已有的工業廠房屋面、礦區空閑及毛石堆放區等,與礦山覆蓋治理結合,建設一批安裝容量大、易于就地消納的分布式光伏電站,結合熱源改造,開發光熱發電項目。規劃建設風光儲一體化基地,配置火電(調峰)、光伏發電、風電項目,發揮多能電源間的協調互濟能力,實現新能源就地消納。通過“十四五”、“十五五”期間的新能源建設,綠電開發容量將超過200萬kW,占總用電量50%以上。

2)熱電系統節能降碳。加快現有熱電系統節能改造,改造后供電煤耗力爭達到同類機組先進水平,滿足企業持續發展用熱、用電需求。

3)建設新型電力系統。推動清潔電力資源優化配置,構建新能源比重逐步提高的新型電力體系。積極推進主網電壓升級至 330 kV,進一步優化供電網架結構,加大供電系統集中監控和統一調度管控改造的力度,提升電力系統綜合調控能力。加快靈活調節電源建設,建設智能電網,提升電網安全保障水平。

3.2 開展節能降碳增效行動

堅持節能優先、效率優先,嚴格控制能耗強度,合理控制能源消費總量,始終把節能降碳工作放在企業高質量發展的突出位置,制定并完善節能降碳指標體系。

1)全面提升節能管理能力。持續優化能源管理體系建設,促進節能工作不斷改進、節能管理不斷優化、能效水平不斷提高;建立能源管控中心,對水、電、汽等能源實行集中統一管理與控制;通過能源數據采集、傳輸、統計、分析,實現對重點耗能工藝及設備用能情況的全過程控制。

2)推進重點用能設備節能增效。參照行業能效標桿水平,制定節能降碳技術改造工作方案,堅決淘汰落后產能、工藝和設備,到2030年,各主要產品能效水平及碳排放強度達到國內先進值［15］。

3)建立供水管網運行狀態監測系統。利用無線通訊網絡上傳監測數據,開發管網運行狀態監測平臺,實現對供水管網的監測、預警、分析等功能。強化廢水源頭水質排放管控,開展酸性廢水中和處理、高鹽廢水回收利用、尾礦庫回水利用、井下廢水綜合利用,提高水資源綜合利用水平。

4)加快節能變壓器推廣應用。開展智能運維和全生命周期管理技術創新,全面提升變壓器數字化、智能化、高效化水平。

5)深入開展能效對標工作。完善能效對標指標體系和標桿體系,對局部落后工藝和低能效設備進行節能改造。高起點、高標準選定標桿,與國內同行業先進水平比對,制定切實可行的實施方案,通過活動的開展,持續提升技術經濟指標。

3.3 加快產業轉型升級

按照“強龍頭、補鏈條、聚集群”的產業發展思路,鞏固有色金屬冶煉產品基礎性地位和行業領先優勢,重點向新能源材料、高純金屬、高溫合金、電子電工、精細化工等新型高附加值、低碳新材料領域延伸,推動產品向高端化發展,降低單位產值碳排放強度。

1)鎳鈷產業向新能源動力電池材料、高溫合金方向轉型升級。發揮鎳鈷資源優勢,加大貧礦資源的開采利用,以“短流程、低成本、多品種、高效益”為發展主線,推進鎳鈷電池材料用鹽類、三元前驅體、正極材料等產品產能的快速提升。加快開展產品技術更新和升級換代,促進鎳鈷產業體系不斷向中高端邁進。

2)銅產業向電子電工材料方向轉型升級。實施精銅戰略,陰極銅全部實現精深加工,深加工產品由傳統的銅桿、銅管、銅棒向高導銅材、高精度電子銅箔(帶)、特種電纜等方向發展;開發高強高導銅合金、軍工、海工用銅型材新產品。

3)貴金屬產業向新材料方向轉型升級。擴展硝酸銀在電子工業、吸波屏蔽、醫藥領域的應用;發展太陽能銀漿,豐富銀粉規格;開發貴金屬化合物新產品,實施鈀鹽生產線、銠催化劑、光亮鍍銠液、氯鈀酸等生產線擴能。

4)化工產業向精細化工方向轉型升級。依托現有硫酸、氯堿化工產業基礎,建設氯代苯酐、氯化高聚物、生物可降解制品、PVC深加工等項目。

3.4 加速工藝技術進步

1)不斷提升技術經濟指標。采用先進的側吹、底吹冶煉技術,優化提升鎳銅冶煉工藝,完善貴金屬工藝系統,到2025年,鎳銅金屬回收率較“十三五”末提升1%,采礦損失率、貧化率,深加工產品成材率達到國內先進水平,產品質量向高端躍升。

2)不斷增強研發能力。大力開展銅、鎳分選和新型選礦藥劑的篩選研究與運用,礦選聯動、選冶聯動,開發貧礦濕法短流程,加大貧礦資源高效經濟利用,為新能源動力電池產業鏈提供原料保障。持續推進全流程提高鎳、鈷回收率的研究,開展鎳冶煉工藝技術指標優化和鎳精煉凈化工藝優化提升研究,進一步提升火法冶煉渣指標、降低銅鎳互含指標和實現濕法凈化短流程,為鎳產業高質量發展提供強有力的技術支撐。

3)不斷優化工藝技術流程。到2025年,鎳冶煉和銅冶煉單位產品工藝能耗分別下降2.5%和5.0%;到2030年,硫酸、PVC、燒堿等主要產品工藝綜合能耗達到能耗限額標準先進值水平。

4)深入實施綠色制造工程。大力推廣綠色設計,健全綠色制造體系,積極創建綠色工廠;對新建、改擴建項目中的設備,如電機、變壓器、泵類、風機和空壓機等,須嚴格按國家最新發布的能效標準進行選型,從源頭節能降碳;強化對新建、改擴建項目用能的綜合性評價及后續的跟蹤評價,實現建設項目節能降碳的全過程管控。

3.5 大力提升電氣化水平

1)加快推進“智慧工廠”建設。利用物聯網、工業云等技術,創建數字化車間,主要冶煉過程實現智能化。

2)加快推進生產信息化提升。應用“工業互聯網平臺+”的方式,對現有生產設備進行數字化改造,充分利用物聯網、邊緣計算、5G 等技術,建設工業互聯網平臺,統一工業數據的采集、存儲及分析利用,為工業智能化積累數據基礎;布局工業互聯網平臺,結合冶煉工藝、設備和生產管理的特點建成具有有色行業特色的工業互聯網平臺。

3)大力拓展電力使用領域。開展以電代煤、以電代油研究,推動終端能源消費的電氣化,實現綠色能源與規模擴張的協調發展。

3.6 提高資源循環利用率

堅持總量控制、全面節約、科學配置、循環利用原則,促進工業固體廢物資源綜合利用產業規范化、綠色化、規?；l展,大幅提高資源綜合利用率。

1)推進固體廢棄物循環利用。針對選礦尾礦和冶煉爐渣等大宗固廢資源,加強聯合攻關和地企聯合招商,開展選礦尾礦和冶煉爐渣的再利用工作,加快推進鎳冶煉渣、選礦尾渣資源綜合利用試驗研究,回收利用有價金屬,實現固(危)廢資源化、減量化和無害化,謀劃實施老渣山鎳銅資源綜合回收利用及銅選尾渣高效開路處理。

2)推動綠色生態發展。加強重金屬污染防治,確保污染物達標排放,持續有序推進“尾料堆場生態修復”生態覆綠工程,進一步優化提升治理技術水平,做好環境治理工作。通過新建廢舊電池回收產線,拓展鎳鈷原料的獲取能力,進一步完善廢舊電池回收、拆解、再利用深加工的產業鏈體系,提高資源利用水平。

3)推進水資源節約利用。推廣選冶廢水深度處理與循環利用,強化廢水源頭水質排放管控,開展酸性廢水中和處理、高鹽廢水回收利用、尾礦庫回水利用、井下廢水綜合利用及蒸汽冷凝水回收利用,提高水資源綜合利用水平。

3.7 推進綠色低碳科技創新

1)加強低碳前沿技術研究。加強氫冶煉、二氧化碳捕集、利用與封存工藝技術研究,推動低碳、零碳、負碳技術研究取得突破性進展。

2)加快先進適用技術研發。開展減碳技術研發,推動可再生能源替代和低碳工藝再造。建立低碳科技創新平臺,助力低碳技術突破。

4 政策建議

為推動有色金屬行業綠色低碳發展,促進產業轉型升級,順利實現碳中和的目標,提出如下政策建議。

1)要提高思想認識,深刻認識“碳達峰、碳中和”重要意義。要深刻認識碳達峰行動的新要求、新任務,迎接能源轉型大勢,積極主動作為,深刻認識到“雙碳”目標是今后很長一段時間內有色金屬行業實現綠色低碳發展的核心工作之一。

2)要堅持系統觀念,準確把握“雙碳”行動的戰略路徑。要積極重構能源結構,提高清潔能源使用比例,全面推進綠色低碳生產進程,積極對接全國碳市場建設,不斷完善相關配套制度和機制,全力推動有色行業綠色低碳高質量發展。

3)要加強統籌規劃,加緊編制企業碳達峰行動方案。全面摸清企業碳排放底數,科學量化“雙碳”目標和路徑。要壓實責任,狠抓落實,強化精準對標、精準分析,科學制定目標,提出可行路徑,編制可落地的行動方案。

4)通過綠色金融支持企業發展綠色經濟、低碳經濟、循環經濟,促進有色金屬全行業能源結構優化和轉型。

5)要加強組織領導,完善工作機制。要抓好當前、謀好長遠,明確人員分工和工作流程,全力做好組織保障,加強碳達峰碳中和工作的機構、人員隊伍和技術支撐能力建設。

5 結束語

在“雙碳”戰略目標背景下,有色金屬行業綠色低碳發展的目標任務十分艱巨,只有在優化產業結構,利用清潔能源,推廣低碳技術,構建綠色模式,提升發展質量,擴大循環再生等方面協同發力,統籌推進,才能有望提前實現“雙碳”目標。