王志強
1 冶金塵泥種類
按照行業分類，冶金塵泥主要分為鋼鐵行業塵泥和有色金屬行業塵泥。
1.1 鋼鐵行業塵泥
我國鋼鐵行業以長流程工藝為主，冶金塵泥按生產工藝分類主要有：燒結煙塵、高爐瓦斯灰（泥）、煉鋼煙塵、軋鋼氧化鐵皮以及廢水處理后產生含鐵污泥等固廢。冶金塵泥產量一般為鋼產量的6%～10%。鐵前系統冶金塵泥以燒結除塵灰和高爐除塵灰為主。燒結灰是鐵礦石燒結過程中，通過燒結機頭煙氣電除塵器所收集的粉塵，其鐵、鉀、鉛、碳含量較高，總量約占燒結礦產量的2%-4%；高爐除塵灰大致可分為煤氣除塵灰和出鐵場環境灰，煤氣除塵灰是凈化煤氣工藝過程所產生的，在干式煤氣除塵系統中按照設備設置可分為重力灰、旋風灰和布袋灰，國內高爐除塵灰產量一般為15~50kg/t鐵。鋼后系統冶金塵泥以煉鋼除塵灰和軋鋼氧化鐵皮為主。煉鋼固體廢物主要是轉爐污泥和轉爐粉塵，其含鐵品位較高；氧化鐵皮主要是鋼材軋制過程中產生的含鐵氧化物，它占所處理鋼材的3%～5%之間，其w(Fe)高達80%～90%，是一種寶貴的二次資源。
1.2 有色金屬行業塵泥
有色金屬行業塵泥成分更為復雜，貴重金屬、有害金屬等含量更多，目前一般采用如下工藝。一是回收利用，部分企業采用物理分選、化學浸出、火法熔煉等方法，從塵泥中回收有價金屬，實現資源循環利用。如銅冶煉塵泥通過浮選、磁選等工藝回收銅、鋅等金屬。二是建材化利用，一些塵泥被用于生產建筑材料、陶瓷材料、吸附劑等。例如，赤泥可作為生產水泥、免蒸燒磚、陶瓷釉面磚等的原料。三是無害化堆存與填埋，部分企業由于技術、成本等原因，將塵泥進行堆存或填埋，這不僅占用大量土地，還可能對土壤、水體和大氣環境造成污染。
2 利用現狀
鋼鐵生產企業對生產過程中產生的冶金塵泥，大部分經直接或間接處理后返燒結、球團、煉鐵、煉鋼等工序循環利用；少量燒結機頭灰、高爐瓦斯灰（泥）等鋅/堿金屬含量較高的煙塵，則直接外賣利用或自行提鐵處理利用；少數鋼鐵企業將氧化鐵皮和氧化鐵紅用于生產磁性材料、直接還原鐵粉等產品，實現了高附加值利用。但整體而言，塵泥大部分未得到高效回收處理，目前主要回收利用的主要措施有以下幾種：
1、高爐除塵灰（泥）和轉爐除塵灰（泥）。高爐重力除塵灰一般返回燒結生產回收利用，轉爐灰泥多數用于生產球團礦返回煉鋼利用。
2、含鋅煙塵（如高爐布袋灰、瓦斯泥、電爐除塵灰）是一類對環境危害較大的煙塵，若直接返回爐料系統，則容易造成鋅富集，進而影響高爐順行。因此該煙塵一般經過回轉窯經過脫鋅后，用于煉鋼作為廢鋼的代用品或轉爐煉鋼的冷卻劑，也可以作為優質含鐵原料用于煉鐵。
3、軋鋼鐵鱗是鐵含量較高的一類塵泥，可用來生產粉末冶金鐵粉，國內還原冶金粉末中90%以上是以鐵鱗為原料生產的。鐵鱗經清洗、分選去除雜質后可用來生產高附加值的磁性材料。
4、冷軋酸洗氧化鐵紅是一類重要的工業原料，主要成分是Fe2O3，最低含量一般可達96.8%，可廣泛用于建材、陶瓷、涂料、油漆等領域的生產。經提純后，Fe2O3含量可達到98%以上，用于生產磁性材料。
5、礦選工藝處理鋼鐵煙塵：如某鋼廠利用磁盤洗選機，將金屬鐵平均含量僅為20%的轉爐污泥，通過在線磁選富集成金屬鐵平均含量為77.7%的轉爐污泥富集物，然后經過獨特的脫碳、脫硫、改性和還原技術，提取出球形金屬鐵粉，再用這種鐵粉制造粉末冶金制品。
3 市場分析
3.1 再生鋅
鋅的化學性質活潑，在常溫空氣中，表面生成一層薄而致密的堿式碳酸鋅膜，可阻止進一步氧化，常用于鋼材等鍍鋅防銹。同時，鋅的強度和硬度不高，但與銅、鋁組成合金后，其強度和硬度均大為提高，具有適用的機械性能，廣泛用于汽車制造和機械行業中壓鑄件及各種零部件的生產。據相關行業研究機構數據，2023年鋅及鋅合金產量為592.3萬噸，同比增加11.0%，其中鋅合金累計產量為106.2萬噸，占比17.9%。2023年中國精鋅消費增速接近7%。鋼材鍍鋅是鋅最大應用領域，占比約69%，此外壓鑄鋅合金、黃銅需求占比為10%、9%，主要用于汽車、空調、閥門等零部件制造。
未來鋅市場需求：一是2025年中央經濟工作會議提出要加強超常規逆周期調節，加快“沙戈荒”新能源基地建設，由于特高壓輸電線路以及5G通信鐵塔所用的型均為鍍鋅材料，另外光伏支架也給鍍鋅需求帶來增量，鋅鋁鎂合金鍍層支架開始快速替代熱鍍鋅支架，預期在積極寬松的財政政策下，基建行業帶給金屬鋅需求一定的恢復，綜合來看，由基建所帶來的鋅消費增長比例約1%-2%；二是汽車、家電方面，新能源車市場呈現出持續增長的態勢，隨著汽車輕量化逐漸成為趨勢，鋼板使用比例下降，但超高強度鋅鋁鎂合金的逐步應用、車內鍍鋅配件及輪胎所需的氧化鋅穩步提升，將繼續拉動鋅的消費，而家電行業在國家以舊換新政策推動下國內需求仍將保持較高水平。
目前全球約70%的鋅金屬來源于開采的鋅礦石，30%源于回收鋅或二次鋅，其中再生鋅的原料大部分是由鋼廠的廢煙塵轉化成的次氧化鋅和鋅焙砂（主要成分氧化鋅）。根據相關研究機構統計，近年來我國再生鋅的產量占鋅總產量的約20%，該比例仍遠低于部分發達國家，再生鋅產能區域分布集中度較高，主要在云南、河北、湖南等地區，其中云南地區背靠華南鋅合金市場形成了再生鋅市場主要集散地，而河北地區主要聚集了較多大型鋼廠，因此原材料鋼灰以及下一步產物次氧化鋅相對聚集，且鍍鋅廠同樣相對密集，而形成了天然優勢。2021年國家發改委等多部門發布的《“十四五”循環經濟發展規劃》再生鋅2025年目標計劃產量150萬噸，2023年我國再生鋅產量為130萬噸，未來再生鋅市場具有較大增長空間，預計到2030年再生鋅產量達到200萬噸規模。
3.2 硫酸鋅
硫酸鋅是一種無機化合物，主要用作制取鋅鋇白和其他鋅化合物的原料，也用作動物缺鋅時的營養料、畜牧業飼料添加劑、農作物的鋅肥（微量元素肥料）、人造纖維的重要材料、電解生產金屬鋅時的電解液、紡織工業中的媒染劑、醫藥催吐劑、收斂劑、殺真菌劑、木材和皮革防腐劑等。硫酸鋅是將氧化鋅加入稀硫酸溶液調成漿狀，待反應完全后，經過濾，加入鋅粉把銅、鎘、鎳等置換出來，過濾，濾液加熱，加入氧化劑，將鐵、錳等雜質氧化，過濾后，澄清，濃縮，冷卻結晶，離心分離，干燥制得。目前，世界上硫酸鋅生產企業主要集中在美國、日本、德國和中國，其生產能力約占全球總生產能力的60%以上。2016-2021年全球硫酸鋅市場穩步增長，銷量從2016年的80.64萬噸增長至2021年的90.22萬噸，預計2025年全球硫酸鋅銷量將超110萬噸。隨著飼料、化肥工業的發展，硫酸鋅在動植物營養領域新技術和新產品應用相對于其它行業更為領先，未來這些新技術和新產品在其它領域延伸或替代，使硫酸鋅產品具有巨大的發展前景和空間。
3.3 黃金
1. 產量
總產量：2023年中國黃金總產量為519.29噸，其中進口原料產量為144.13噸，占總產量的27.76%。
國內產量：國內原料黃金產量為375.16噸，同比增長0.84%，其中礦山產金297.258噸，有色副產金77.897噸。
2. 市場需求
總需求：2023年，中國黃金需求總量為1722.30噸，其中黃金消費需求1089.69噸，占總需求的63.27%；黃金首飾及制品出口262.76噸，占總需求的15.26%；投資需求144.97噸，占總需求的8.42%；官方凈買入224.88噸，占總需求的13.06%。黃金價格的波動主要受供求關系的影響。
3.4 白銀
1. 產量
總產量：2023年，中國的白銀產量達到了4620噸，較2022年增長了61噸。
全球地位：中國不僅是白銀生產大國，也是重要的白銀出口國。2023年，中國的白銀出口量高達4000多噸。
2. 市場需求
總需求量：2023年，中國的白銀需求量為8937噸，較2022年增長了2463噸。
（1）工業應用：工業用銀量占總需求的58.3%，達到8124噸，顯示出白銀在工業領域的重要性。
（2）珠寶首飾：銀飾需求自2014年的1280噸驟降至2023年的504噸，下降幅度高達60.6%。
（3）投資需求：白銀投資需求量呈現下降趨勢，實物投資需求在2023年同比減少了近1/3，主要受德國增值稅提高以及美國和印度市場下滑的影響。
3.5 銦
根據中金企信數據統計，2022年全球銦產量約2000噸，其中再生銦1100余噸，其余為原生銦。
2020～2022年，全球精銦產量分別為1879噸、1920噸和2012噸，基本維持穩定，其中原生銦產量分別為834噸、904噸和897噸。中國作為最大的原生銦生產國，原生銦產量分別為404噸、429噸和442噸，占世界總產量的50%左右。
現階段全球銦需求量在1700～1800噸/年，供需關系整體平衡。由于ITO靶材提供商主要系以日韓企業為主，全球銦消費地亦以日韓為主。隨著ITO靶材國產化率逐年提升，以及銦在光伏異質結電池及化合物半導體等新興領域的擴大應用，全球銦的消費結構正在發生深刻變化，未來我國乃至全球銦的需求預期仍有穩定支撐。根據中金企信數據統計，2021年全球精銦消費量約為1732噸，2024年預計將增長到1944噸，2022～2024年平均增長率約為4.18%。
3.6 氯化鉀、氯化鈉
鋼鐵塵泥中含有鐵、鋅、鉀、鈉等多種元素，且數量龐大。在資源日益緊張的今天，具有極高的回收價值。但傳統方式沒有有效回收，造成了極大的資源浪費。據不完全統計，鋼鐵泥塵含鉀率 0.4%～0.5%，含鈉0.15%～0.25%。
全國塵泥煙氣處理技術可實現氯化鉀、氯化鈉等的回收率約為 95%～98%，按照最低回收率 95%計算，如果全國鋼鐵泥塵全部按此工藝處理，可實現年回收氯化鉀（38~47.5）萬噸、氯化鈉（14.25~23.75）萬噸。
3.6.1 氯化鉀
我國可溶性鉀資源非常貧乏，氯化鉀是我國目前唯一缺少的鉀肥品種，自給率約為38%，國內生產不足以完全滿足市場需求，約50%需要進口。2023年，氯化鉀市場呈現進口需求的顯著增加和國內產量的下降態勢。主要氯化鉀產地青海地區氯化鉀實物產量約為682萬噸，同比下降約11%，全年進口總量約為1157萬噸，同比增長約46%。2023年全國氯化鉀表觀消費量約為1789萬噸，同比增長約15%；實際消費量約為1810萬噸，同比增長約24%；青海地區庫存量下降約49%，港口庫存增加約31%。隨著2020年“化肥使用量零增長”行動方案的實現，“配方肥”和“有機肥”應用的普及，今后我國鉀肥的消費量會趨于穩定或將繼續稍有增長。預計未來5年，氯化鉀表觀消費量增長到2000萬噸以上。
鉀灰是生產鉀肥，尤其是氯化鉀的重要原料之一，本項目收集的鉀灰中鉀含量在20%以上，可通過蒸發結晶得到高純度氯化鉀。
3.6.2 氯化鈉
近年來，我國氯化鈉產銷量保持穩定，且工業鹽消費量在原鹽中占主導地位。2023年全國原鹽累計產量為10330萬噸，其中海鹽產量為2399萬噸，占23.22%；井礦鹽產量為6151萬噸，占59.55%；湖鹽產量為1780萬噸，占17.23%。2023年全國原鹽消費量為11971萬噸，同比增長約0.4%。其中工業鹽消費量為10490萬噸，占87.6%；食鹽消費量為1325萬噸，占11.1%；出口鹽為156萬噸，占1.3%。
4 提煉鋅精礦的主要方法
4.1 火法煉鋅
主要方法：包括高爐煉鋅、閃速爐煉鋅、ISP密閉鼓風爐煉鋅法、豎罐煉鋅等。
優點：工藝流程相對簡單，設備要求相對較低；處理能力較大，適合大規模生產；如ISP法能處理鉛鋅復合精礦。
缺點：能耗較高；對原料成分要求較嚴格；生產過程中容易產生粉塵、煙氣等，環境污染相對嚴重；豎罐煉鋅法基建投資大。
4.2 濕法煉鋅
主要方法：包括常規浸出法、熱酸浸出法（黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法）、氧壓浸出法。
優點：金屬回收率高；對原料的適應性強，能處理低品位的礦石；生產過程較為環保，勞動條件好；生產易于連續化、自動化、大型化。
缺點：工藝流程復雜，需要多個步驟和設備；對原料的品質有一定要求，需精礦具有較好的品質；設備投資較大。
4.3 聯合法煉鋅
主要方法：將火法和濕法的部分工藝步驟結合起來，比如通過火法預處理高鉛鋅礦，再采用濕法進行深度提取。
優點：可以根據原料的特點和市場需求靈活調整生產工藝，充分發揮火法和濕法的優勢，提高鋅的回收率和綜合利用效率。
缺點：需要同時具備火法和濕法煉鋅的技術和設備，技術難度和管理成本相對較高；可能會面臨兩種方法部分缺點的疊加，如一定程度的能耗問題和流程復雜性。