王志强
1 冶金尘泥种类
按照行业分类，冶金尘泥主要分为钢铁行业尘泥和有色金属行业尘泥。
1.1 钢铁行业尘泥
我国钢铁行业以长流程工艺为主，冶金尘泥按生产工艺分类主要有：烧结烟尘、高炉瓦斯灰（泥）、炼钢烟尘、轧钢氧化铁皮以及废水处理后产生含铁污泥等固废。冶金尘泥产量一般为钢产量的6%～10%。铁前系统冶金尘泥以烧结除尘灰和高炉除尘灰为主。烧结灰是铁矿石烧结过程中，通过烧结机头烟气电除尘器所收集的粉尘，其铁、钾、铅、碳含量较高，总量约占烧结矿产量的2%-4%；高炉除尘灰大致可分为煤气除尘灰和出铁场环境灰，煤气除尘灰是净化煤气工艺过程所产生的，在干式煤气除尘系统中按照设备设置可分为重力灰、旋风灰和布袋灰，国内高炉除尘灰产量一般为15~50kg/t铁。钢后系统冶金尘泥以炼钢除尘灰和轧钢氧化铁皮为主。炼钢固体废物主要是转炉污泥和转炉粉尘，其含铁品位较高；氧化铁皮主要是钢材轧制过程中产生的含铁氧化物，它占所处理钢材的3%～5%之间，其w(Fe)高达80%～90%，是一种宝贵的二次资源。
1.2 有色金属行业尘泥
有色金属行业尘泥成分更为复杂，贵重金属、有害金属等含量更多，目前一般采用如下工艺。一是回收利用，部分企业采用物理分选、化学浸出、火法熔炼等方法，从尘泥中回收有价金属，实现资源循环利用。如铜冶炼尘泥通过浮选、磁选等工艺回收铜、锌等金属。二是建材化利用，一些尘泥被用于生产建筑材料、陶瓷材料、吸附剂等。例如，赤泥可作为生产水泥、免蒸烧砖、陶瓷釉面砖等的原料。三是无害化堆存与填埋，部分企业由于技术、成本等原因，将尘泥进行堆存或填埋，这不仅占用大量土地，还可能对土壤、水体和大气环境造成污染。
2 利用现状
钢铁生产企业对生产过程中产生的冶金尘泥，大部分经直接或间接处理后返烧结、球团、炼铁、炼钢等工序循环利用；少量烧结机头灰、高炉瓦斯灰（泥）等锌/碱金属含量较高的烟尘，则直接外卖利用或自行提铁处理利用；少数钢铁企业将氧化铁皮和氧化铁红用于生产磁性材料、直接还原铁粉等产品，实现了高附加值利用。但整体而言，尘泥大部分未得到高效回收处理，目前主要回收利用的主要措施有以下几种：
1、高炉除尘灰（泥）和转炉除尘灰（泥）。高炉重力除尘灰一般返回烧结生产回收利用，转炉灰泥多数用于生产球团矿返回炼钢利用。
2、含锌烟尘（如高炉布袋灰、瓦斯泥、电炉除尘灰）是一类对环境危害较大的烟尘，若直接返回炉料系统，则容易造成锌富集，进而影响高炉顺行。因此该烟尘一般经过回转窑经过脱锌后，用于炼钢作为废钢的代用品或转炉炼钢的冷却剂，也可以作为优质含铁原料用于炼铁。
3、轧钢铁鳞是铁含量较高的一类尘泥，可用来生产粉末冶金铁粉，国内还原冶金粉末中90%以上是以铁鳞为原料生产的。铁鳞经清洗、分选去除杂质后可用来生产高附加值的磁性材料。
4、冷轧酸洗氧化铁红是一类重要的工业原料，主要成分是Fe2O3，最低含量一般可达96.8%，可广泛用于建材、陶瓷、涂料、油漆等领域的生产。经提纯后，Fe2O3含量可达到98%以上，用于生产磁性材料。
5、矿选工艺处理钢铁烟尘：如某钢厂利用磁盘洗选机，将金属铁平均含量仅为20%的转炉污泥，通过在线磁选富集成金属铁平均含量为77.7%的转炉污泥富集物，然后经过独特的脱碳、脱硫、改性和还原技术，提取出球形金属铁粉，再用这种铁粉制造粉末冶金制品。
3 市场分析
3.1 再生锌
锌的化学性质活泼，在常温空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化，常用于钢材等镀锌防锈。同时，锌的强度和硬度不高，但与铜、铝组成合金后，其强度和硬度均大为提高，具有适用的机械性能，广泛用于汽车制造和机械行业中压铸件及各种零部件的生产。据相关行业研究机构数据，2023年锌及锌合金产量为592.3万吨，同比增加11.0%，其中锌合金累计产量为106.2万吨，占比17.9%。2023年中国精锌消费增速接近7%。钢材镀锌是锌最大应用领域，占比约69%，此外压铸锌合金、黄铜需求占比为10%、9%，主要用于汽车、空调、阀门等零部件制造。
未来锌市场需求：一是2025年中央经济工作会议提出要加强超常规逆周期调节，加快“沙戈荒”新能源基地建设，由于特高压输电线路以及5G通信铁塔所用的型均为镀锌材料，另外光伏支架也给镀锌需求带来增量，锌铝镁合金镀层支架开始快速替代热镀锌支架，预期在积极宽松的财政政策下，基建行业带给金属锌需求一定的恢复，综合来看，由基建所带来的锌消费增长比例约1%-2%；二是汽车、家电方面，新能源车市场呈现出持续增长的态势，随着汽车轻量化逐渐成为趋势，钢板使用比例下降，但超高强度锌铝镁合金的逐步应用、车内镀锌配件及轮胎所需的氧化锌稳步提升，将继续拉动锌的消费，而家电行业在国家以旧换新政策推动下国内需求仍将保持较高水平。
目前全球约70%的锌金属来源于开采的锌矿石，30%源于回收锌或二次锌，其中再生锌的原料大部分是由钢厂的废烟尘转化成的次氧化锌和锌焙砂（主要成分氧化锌）。根据相关研究机构统计，近年来我国再生锌的产量占锌总产量的约20%，该比例仍远低于部分发达国家，再生锌产能区域分布集中度较高，主要在云南、河北、湖南等地区，其中云南地区背靠华南锌合金市场形成了再生锌市场主要集散地，而河北地区主要聚集了较多大型钢厂，因此原材料钢灰以及下一步产物次氧化锌相对聚集，且镀锌厂同样相对密集，而形成了天然优势。2021年国家发改委等多部门发布的《“十四五”循环经济发展规划》再生锌2025年目标计划产量150万吨，2023年我国再生锌产量为130万吨，未来再生锌市场具有较大增长空间，预计到2030年再生锌产量达到200万吨规模。
3.2 硫酸锌
硫酸锌是一种无机化合物，主要用作制取锌钡白和其他锌化合物的原料，也用作动物缺锌时的营养料、畜牧业饲料添加剂、农作物的锌肥（微量元素肥料）、人造纤维的重要材料、电解生产金属锌时的电解液、纺织工业中的媒染剂、医药催吐剂、收敛剂、杀真菌剂、木材和皮革防腐剂等。硫酸锌是将氧化锌加入稀硫酸溶液调成浆状，待反应完全后，经过滤，加入锌粉把铜、镉、镍等置换出来，过滤，滤液加热，加入氧化剂，将铁、锰等杂质氧化，过滤后，澄清，浓缩，冷却结晶，离心分离，干燥制得。目前，世界上硫酸锌生产企业主要集中在美国、日本、德国和中国，其生产能力约占全球总生产能力的60%以上。2016-2021年全球硫酸锌市场稳步增长，销量从2016年的80.64万吨增长至2021年的90.22万吨，预计2025年全球硫酸锌销量将超110万吨。随着饲料、化肥工业的发展，硫酸锌在动植物营养领域新技术和新产品应用相对于其它行业更为领先，未来这些新技术和新产品在其它领域延伸或替代，使硫酸锌产品具有巨大的发展前景和空间。
3.3 黄金
1. 产量
总产量：2023年中国黄金总产量为519.29吨，其中进口原料产量为144.13吨，占总产量的27.76%。
国内产量：国内原料黄金产量为375.16吨，同比增长0.84%，其中矿山产金297.258吨，有色副产金77.897吨。
2. 市场需求
总需求：2023年，中国黄金需求总量为1722.30吨，其中黄金消费需求1089.69吨，占总需求的63.27%；黄金首饰及制品出口262.76吨，占总需求的15.26%；投资需求144.97吨，占总需求的8.42%；官方净买入224.88吨，占总需求的13.06%。黄金价格的波动主要受供求关系的影响。
3.4 白银
1. 产量
总产量：2023年，中国的白银产量达到了4620吨，较2022年增长了61吨。
全球地位：中国不仅是白银生产大国，也是重要的白银出口国。2023年，中国的白银出口量高达4000多吨。
2. 市场需求
总需求量：2023年，中国的白银需求量为8937吨，较2022年增长了2463吨。
（1）工业应用：工业用银量占总需求的58.3%，达到8124吨，显示出白银在工业领域的重要性。
（2）珠宝首饰：银饰需求自2014年的1280吨骤降至2023年的504吨，下降幅度高达60.6%。
（3）投资需求：白银投资需求量呈现下降趋势，实物投资需求在2023年同比减少了近1/3，主要受德国增值税提高以及美国和印度市场下滑的影响。
3.5 铟
根据中金企信数据统计，2022年全球铟产量约2000吨，其中再生铟1100余吨，其余为原生铟。
2020～2022年，全球精铟产量分别为1879吨、1920吨和2012吨，基本维持稳定，其中原生铟产量分别为834吨、904吨和897吨。中国作为最大的原生铟生产国，原生铟产量分别为404吨、429吨和442吨，占世界总产量的50%左右。
现阶段全球铟需求量在1700～1800吨/年，供需关系整体平衡。由于ITO靶材提供商主要系以日韩企业为主，全球铟消费地亦以日韩为主。随着ITO靶材国产化率逐年提升，以及铟在光伏异质结电池及化合物半导体等新兴领域的扩大应用，全球铟的消费结构正在发生深刻变化，未来我国乃至全球铟的需求预期仍有稳定支撑。根据中金企信数据统计，2021年全球精铟消费量约为1732吨，2024年预计将增长到1944吨，2022～2024年平均增长率约为4.18%。
3.6 氯化钾、氯化钠
钢铁尘泥中含有铁、锌、钾、钠等多种元素，且数量庞大。在资源日益紧张的今天，具有极高的回收价值。但传统方式没有有效回收，造成了极大的资源浪费。据不完全统计，钢铁泥尘含钾率 0.4%～0.5%，含钠0.15%～0.25%。
全国尘泥烟气处理技术可实现氯化钾、氯化钠等的回收率约为 95%～98%，按照最低回收率 95%计算，如果全国钢铁泥尘全部按此工艺处理，可实现年回收氯化钾（38~47.5）万吨、氯化钠（14.25~23.75）万吨。
3.6.1 氯化钾
我国可溶性钾资源非常贫乏，氯化钾是我国目前唯一缺少的钾肥品种，自给率约为38%，国内生产不足以完全满足市场需求，约50%需要进口。2023年，氯化钾市场呈现进口需求的显著增加和国内产量的下降态势。主要氯化钾产地青海地区氯化钾实物产量约为682万吨，同比下降约11%，全年进口总量约为1157万吨，同比增长约46%。2023年全国氯化钾表观消费量约为1789万吨，同比增长约15%；实际消费量约为1810万吨，同比增长约24%；青海地区库存量下降约49%，港口库存增加约31%。随着2020年“化肥使用量零增长”行动方案的实现，“配方肥”和“有机肥”应用的普及，今后我国钾肥的消费量会趋于稳定或将继续稍有增长。预计未来5年，氯化钾表观消费量增长到2000万吨以上。
钾灰是生产钾肥，尤其是氯化钾的重要原料之一，本项目收集的钾灰中钾含量在20%以上，可通过蒸发结晶得到高纯度氯化钾。
3.6.2 氯化钠
近年来，我国氯化钠产销量保持稳定，且工业盐消费量在原盐中占主导地位。2023年全国原盐累计产量为10330万吨，其中海盐产量为2399万吨，占23.22%；井矿盐产量为6151万吨，占59.55%；湖盐产量为1780万吨，占17.23%。2023年全国原盐消费量为11971万吨，同比增长约0.4%。其中工业盐消费量为10490万吨，占87.6%；食盐消费量为1325万吨，占11.1%；出口盐为156万吨，占1.3%。
4 提炼锌精矿的主要方法
4.1 火法炼锌
主要方法：包括高炉炼锌、闪速炉炼锌、ISP密闭鼓风炉炼锌法、竖罐炼锌等。
优点：工艺流程相对简单，设备要求相对较低；处理能力较大，适合大规模生产；如ISP法能处理铅锌复合精矿。
缺点：能耗较高；对原料成分要求较严格；生产过程中容易产生粉尘、烟气等，环境污染相对严重；竖罐炼锌法基建投资大。
4.2 湿法炼锌
主要方法：包括常规浸出法、热酸浸出法（黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法）、氧压浸出法。
优点：金属回收率高；对原料的适应性强，能处理低品位的矿石；生产过程较为环保，劳动条件好；生产易于连续化、自动化、大型化。
缺点：工艺流程复杂，需要多个步骤和设备；对原料的品质有一定要求，需精矿具有较好的品质；设备投资较大。
4.3 联合法炼锌
主要方法：将火法和湿法的部分工艺步骤结合起来，比如通过火法预处理高铅锌矿，再采用湿法进行深度提取。
优点：可以根据原料的特点和市场需求灵活调整生产工艺，充分发挥火法和湿法的优势，提高锌的回收率和综合利用效率。
缺点：需要同时具备火法和湿法炼锌的技术和设备，技术难度和管理成本相对较高；可能会面临两种方法部分缺点的叠加，如一定程度的能耗问题和流程复杂性。