第1章?緒論

1.1 研究背景

鉛作為重要戰(zhàn)略性資源,以它良好的延展性和耐腐蝕性成為第四大工業(yè)基礎(chǔ)金屬,其中80%以上的鉛用于鉛酸蓄電池制造業(yè),2016年中國鉛酸電池產(chǎn)量已達(dá)世界總產(chǎn)量的50%以上。由于鉛礦開采冶煉過程高污染和高能耗的特點(diǎn),造成了原生礦產(chǎn)鉛冶煉行業(yè)重金屬污染排放及生態(tài)破壞問題突出,往往是“開了一座山,污染一大片”。同時(shí),礦產(chǎn)鉛屬于不可再生資源,隨著鉛礦的開采利用,礦產(chǎn)鉛資源儲備逐年減少。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2014年全球鉛礦儲量總計(jì)8700萬噸,按照目前全球鉛的年消費(fèi)量800萬噸計(jì)算,可供全球經(jīng)濟(jì)消耗最長時(shí)間只有20年左右。由此可見,無論從資源供給還是環(huán)境保護(hù),原生礦鉛冶煉已無法持續(xù)綠色供給經(jīng)濟(jì)社會的鉛資源需求。

從社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中鉛資源消耗代謝來看,鉛資源經(jīng)過鉛礦開采和冶煉成為原礦鉛冶煉產(chǎn)品,為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)消耗提供鉛資源,鉛資源進(jìn)入下游消費(fèi)領(lǐng)域生產(chǎn)制造含鉛產(chǎn)品,主要包括了鉛酸蓄電池、電線電纜護(hù)套、鉛以及鉛材生產(chǎn)等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全球有近86%的原生礦冶煉鉛用于鉛酸電池生產(chǎn),還有近5%的鉛資源用于鉛涂料、4%的鉛資源用于鉛板材以及2%的鉛資源用于鉛合金等工業(yè)生產(chǎn)。隨著含鉛產(chǎn)品達(dá)到報(bào)廢期,含鉛產(chǎn)品的回收再生系統(tǒng)即再生鉛冶煉行業(yè)隨即產(chǎn)生。

社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不同含鉛產(chǎn)品生命周期差異較大,如鉛管或者電纜護(hù)套等含鉛產(chǎn)品報(bào)廢周期較長,一般維持在50年之久,短期內(nèi)報(bào)廢和回收難度較大。相比而言,汽車、摩托車、電動自行車用蓄電池一般每兩年更換一次。而鉛酸電池壽命一般為2~3年,若不能綜合回收利用則會造成鉛資源巨大浪費(fèi);同時(shí),廢鉛酸蓄電池中含有大量有毒有害重金屬和酸性物質(zhì),若回收過程不能妥善處理,將會對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重破壞和損害。1992年巴塞爾公約的簽訂和生效,將廢鉛酸電池作為危險(xiǎn)廢物,并提出禁止跨境轉(zhuǎn)移,如何安全處理處置并綜合利用廢鉛酸電池,成為世界各國共同面臨和亟待解決的重大問題之一。根據(jù)國際鉛業(yè)研究組織發(fā)布的報(bào)告,2015年世界鉛產(chǎn)量為1127.4萬噸,其中再生鉛產(chǎn)量占鉛總生產(chǎn)量的54.20%。2010年美國、德國、日本、意大利、法國的再生鉛產(chǎn)量均占其精煉鉛產(chǎn)量和消費(fèi)量的60%~100%。20世紀(jì)90年代,美國、意大利等國紛紛關(guān)閉了原生礦鉛開采,經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的鉛資源全部來源于再生鉛行業(yè)。中國再生鉛冶煉有85%以上的原料來源于廢鉛酸蓄電池,2002~2016年中國累計(jì)再生鉛產(chǎn)量為1086萬噸,行業(yè)產(chǎn)量年均增長率維持在12%~19%。2016年中國再生鉛產(chǎn)量達(dá)到180萬噸,分別占當(dāng)年全球和中國鉛總產(chǎn)量的25%和38%,成為世界上最大的再生鉛國家。由此可見,廢鉛酸電池已經(jīng)成為再生鉛冶煉行業(yè)主要原料,社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中鉛資源消費(fèi)基本形成了“鉛礦開采—礦鉛冶煉—鉛酸電池產(chǎn)品制造—報(bào)廢鉛酸電池回收—再生鉛冶煉”的鉛資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。

與原生礦冶煉鉛相比,以廢鉛酸電池為原料回收冶煉鉛節(jié)約了近60%的資源和能源消耗。由此可見,再生鉛冶煉行業(yè)的發(fā)展,一方面降低了原生礦產(chǎn)鉛冶煉過程的能源消耗和環(huán)境污染負(fù)荷,另一方面實(shí)現(xiàn)了鉛資源從“搖籃—墳?zāi)埂獡u籃”的可持續(xù)性循環(huán)代謝。基于對社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)鉛需求及代謝分析,國內(nèi)外大量研究指出現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)鉛消費(fèi)量可通過循環(huán)再生基本滿足鉛代謝需求,而以廢鉛酸電池回收為原料的再生鉛冶煉行業(yè)終將取代原生礦鉛冶煉行業(yè),成為社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)鉛資源供給的主導(dǎo)行業(yè)。

鉛屬于有毒重金屬,因此涉鉛行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)已成為環(huán)境污染和生態(tài)安全的主要貢獻(xiàn)源之一。正如Stigliani博士針對環(huán)境污染提出的“化學(xué)定時(shí)炸彈”(Chemical Time Bomb,CTB)理論所述,由于鉛的穩(wěn)定性和難降解性,導(dǎo)致鉛污染危害已在人體健康、食品安全、區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量、大氣環(huán)境、生物物種安全等眾多領(lǐng)域日益嚴(yán)重。由于發(fā)展方式粗放、生產(chǎn)工藝技術(shù)落后、環(huán)境監(jiān)管政策不完善以及企業(yè)環(huán)境意識淡薄等諸多因素,導(dǎo)致了中國再生鉛冶煉過程環(huán)境污染問題凸顯,主要表現(xiàn)為鉛再生冶煉企業(yè)周邊兒童血鉛超標(biāo)事件頻發(fā),冶煉企業(yè)污染場地及周邊二氧化硫、重金屬鉛、砷、鎘等土壤和地下水超標(biāo),企業(yè)周邊農(nóng)作物鉛、砷、鎘等重金屬超標(biāo),以及經(jīng)遷移轉(zhuǎn)化導(dǎo)致食品中重金屬超標(biāo)問題(見表1.1)。例如,2009年發(fā)生的陜西鳳翔兒童血鉛超標(biāo),2010年湖南郴州市嘉禾縣桂陽縣數(shù)百名兒童血鉛超標(biāo),2011年安徽懷寧爆發(fā)兒童“血鉛超標(biāo)”事件等,近幾年頻繁發(fā)生的重金屬污染事件直接影響到人民群眾身體健康,并在社會上引起了強(qiáng)烈反響,環(huán)境污染防控特別是重金屬污染防控的監(jiān)管矛頭指向了再生金屬行業(yè)。

表1.1　近年來我國報(bào)道的重金屬污染事件

續(xù)表