美國再生銻發展之于我國啟示

周艷晶，李建武，陳風河，呂紅娟，王　建，孫啟達

(1.河北省地礦局探礦技術研究院，河北 廊坊 065201；2.中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心，北京 100037)

美國再生銻發展之于我國啟示

周艷晶1，2，李建武2，陳風河1，呂紅娟1，王建1，孫啟達1

(1.河北省地礦局探礦技術研究院，河北 廊坊 065201；2.中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心，北京 100037)

摘要：美國的再生銻產業歷史悠久，對我國再生銻產業的發展有很好的借鑒意義。本文詳細介紹了美國再生銻的來源、供應歷史、影響因素及發展趨勢，認為在我國銻資源保障能力逐年下降的背景下，加強銻資源的回收利用十分必要。在借鑒美國再生銻產業發展經驗的基礎上，提出了加強我國銻回收利用工作的幾點建議：①提高環保意識；②規范廢蓄電池回收；③提高再生銻生產技術；④完善政策法規；⑤建立“多物同時回收”模式。

關鍵詞：再生銻；回收利用；廢蓄電池；再生鉛

我國銻資源分布廣，類型多，儲量大，產量高，是傳統的優勢礦產。然而隨著資源被大量消耗，近年來銻的保障能力已經不容樂觀，在此背景下，銻的回收利用已經成為我們保護地下資源、保護生態環境、減少環境污染和發展節約型經濟所面臨的一項迫切任務。美國的再生銻產業歷史悠久，銻的回收利用水平較高。采用國際比較歸納法研究的產業生命周期理論認為：將后期工業化國家與先期工業化發達國家的產業發展規律進行比較分析，可以判斷后期工業化國家的發展趨勢[1]。因此，深入分析美國再生銻產業的發展歷史及規律并與我國的發展現狀進行比較，對我國發展再生銻產業具有很好的借鑒意義。

1美國再生銻產業發展

1.1銻物質流

根據美國地調局的資料，美國國內唯一的銻礦山早在2001年年初就已關閉，此后美國的礦山銻產量為零[2]。作為全球重要的銻消費大國，美國為了保證銻的供應，一方面大量進口銻產品，另一方面大力加強再生銻的回收和利用。圖1為美國2013年銻資源物質流程圖：其中進口銻產品折合金屬量共24700t，庫存1470t，再生銻4400t，總的供應量為30570t；再出口銻產品3980t，表觀消費量為25100t。計算結果顯示，2013年美國再生銻的供應量占總供應量的比例為14%。

圖1　2013年美國銻資源物質流(數據來源：USGS)

1.2美國再生銻的來源

一次資源是人們通過勞動作用于自然界而獲得的自然資源；二次資源是指工業廢棄物中的有用組分和廢舊工業品，它包括賦存和殘留于采礦、選礦、冶煉、加工后的廢石、廢渣、廢液、廢氣和尾礦中的有用礦物組分，以及廢舊金屬[3-5]。美國地調局的統計數據中，銻一次資源是指由銻礦石原料、含銻的鉛礦石原料經過冶煉加工而得的銻[6]；再生銻即銻二次資源是指由廢舊蓄電池、廢舊銻合金及冶煉廠加工過程產生的含銻廢料，經過冶煉而產出的金屬銻及銻合金，與我國二次資源的概念有所不同。

再生金屬是指通過回收生產制造過程中產生的邊角廢料和廢舊金屬制品獲得的金屬，又可分為一次再生金屬和二次再生金屬，前者為對加工金屬過程中產生的金屬邊角料再冶煉加工的金屬，后者指對經過消費領域的廢舊金屬、含金屬商品回收再加工的產物。[7]

與一次再生銻和二次再生銻相對應，再生銻的來源可分為新廢料和舊廢料。新廢料是工廠在金屬加工制造過程中產生的邊角廢料，包括焊料及銻合金生產廠、銻金屬產品加工廠的銻渣和銻合金等。根據美國地調局的數據，1959～1994年來源于新廢料的再生銻產量平均為2366t，占再生銻總產量的平均比例是12%，此后的數據未公布。舊廢料是指金屬、含金屬商品結束使用周期后形成的廢棄物，是美國再生銻的主要來源。銻的應用有化合物和金屬兩種形式，而前者被直接消耗不能回收，只有大部分銻金屬產品可以作為二次再生銻的來源：印刷鉛字合金中銻的再生循環周期最短，但是目前銻在印刷鉛字合金中的應用很少[8]；電纜包皮中的銻回收工作較少進行；廢舊蓄電池是銻舊廢料回收中的最主要產品，一般汽車蓄電池的使用期限為3～4年[9]，生命周期較短。

1.3美國再生銻供應歷史

美國的再生銻產業早在20世紀90年代初就已得到較好發展，本文根據再生銻產量的增速及其占國內供應(再生銻+一次銻)的比例，將再生銻產業大致劃分為三個階段(圖2)。①1910～1948年的快速發展期；②1949～1990年的黃金發展期；③1991～2013年的衰退期。如圖2所示，1910年美國的再生銻產量為2520t，一次資源的產量為2020t，再生銻占國內銻供應的比例為56%。此后隨著兩次世界大戰的爆發，銻在軍事及汽車領域中的應用快速增長，同時也為再生銻的回收提供了豐富的物質基礎。1948年再生銻產量達到19600t，占國內銻供應的45%，這一時期再生銻產量的年均增長率為5.5%。得益于汽車產業的繁榮，1949～1990年再生銻的產量平均保持在20000t左右，變化幅度較小，達到黃金發展時期。隨著科學技術的發展，不能作為再生銻回收來源的阻燃劑開始登上銻應用歷史的舞臺，同時由于70年代免維修蓄電池技術的發展，使得單位蓄電池的銻含量從5%～7%下降到1.75%～2.75%甚至0[10]，減少了再生銻的物質來源，因此再生銻在經歷了黃金發展時期之后走向衰退，其產量開始以7.5%的年均復合率逐漸降低，2013年僅為3500t，幾乎退化到90年代初的水平。

1.4美國再生銻的影響因素

1.4.1鉛酸蓄電池生產技術及回收率

作為銻回收的主要原料，鉛酸蓄電池的生產技術、重量及廢舊蓄電池回收率都直接影響到再生銻產業的發展：免維修蓄電池的應用降低了單位蓄電池的含銻量；銻含量隨著蓄電池重量的減輕也會降低；廢舊蓄電池的回收利用率更是直接影響到再生銻的原料供應。

由于汽車用鉛酸蓄電池中鉛的含量為60%～70%，銻的含量在5%～7%左右(低銻為2%)，銻通常是作為鉛的附屬產品進行回收利用，因此再生鉛的產量是反映蓄電池回收利用水平的重要指標。如圖3所示，90年代以前，再生銻產量與再生鉛產量基本上呈正相關：蓄電池回收比例增加，再生鉛冶煉廠生產活躍，同時帶動再生銻的產量增長；而90年代以后，再生銻的產量與之完全呈負相關：再生銻產量并未隨著再生鉛產量的增長而增長。再生鉛產量的增長說明蓄電池的回收工作并未減弱，但再生銻產量卻一路下滑，這一現象是免維修蓄電池大量應用引發的必然結果。

1.4.2銻價格

價格是影響資源需求和供應重新分配的重要因素之一，價格變動能及時向再生銻生產商提供市場信息，因此，銻價格提高時再生銻的產量可能增加，反之銻的回收利用活動可能減弱。為排除消費結構變化和技術進步等因素的干擾，本文選取1921～1969年的再生銻產量與銻價格進行對比。如圖4所示，再生銻產量曲線的走勢與銻價格變化十分相似，可見銻價上升有利于再生銻的生產。

圖2　美國一次銻及再生銻供應歷史(數據來源：USGS)

圖3　美國再生銻產量與再生鉛產量的關系(數據來源：USGS)

圖4　美國銻價格與再生銻變化關系(數據來源：USGS)

1.4.3再生銻生產成本

美國銻市場的供應由國內一次資源、再生銻和進口三部分構成。由于資源稟賦所限，某種程度上來說，一次資源產量增長空間有限，因此供應增長主要通過后兩者進行調節。權衡考慮選擇何種來源占據市場較大份額的重要因素就是成本，當再生銻的生產成本低于進口價格時，市場會優先選擇提高再生銻的供應量，反之則會以進口為主。

1.5美國再生銻產業的發展趨勢

正如前文所述，汽車用蓄電池是再生銻最主要的物質來源，因此銻在蓄電池行業的消費量將會直接影響到再生銻的產量。盡管美國汽車產量逐年增加，但是如圖5所示，1975年以來蓄電池領域對銻的消費量卻未能與汽車產量增長保持同步，而是幾乎呈現逐年下降的趨勢。2013年銻在蓄電池中的消費量僅為8400t，占消費總量的35%，與1975年相比分別下降了41%和9%，而免維修蓄電池技術發展導致單位電池的含銻量降低是直接原因。美國是銻資源短缺國，為減少資源消耗及對國外礦產品的依賴，未來蓄電池的生產仍然會使用低含銻或不含銻的技術，因此蓄電池領域對銻的需求會持續減弱，直接導致再生銻的來源減少，銻回收利用產業將繼續走向衰退。

圖5　美國再生銻產量與銻在電池行業的消費歷史(數據來源：USGS)

2中國的再生銻產業

2.1中國發展再生銻產業面臨的機遇

銻是我國傳統的優勢礦產，然而隨著近年來高強度的資源開采，銻資源消耗過大，保有資源儲量逐年下降，資源保障前景堪憂[11]，回收利用銻資源已經成為我們面臨的一項緊迫任務。與美國相比，我國發展再生銻產業存在諸多有利條件。

1)新世紀以來，我國的汽車、化工、能源和交通等產業的飛速發展給鉛酸蓄電池行業帶來了機遇，尤其汽車行業的快速發展將大量資源從自然界轉移至工業社會消費系統，將成為未來資源利用不可忽略的一部分[12]。1996～2012年我國銻資源在蓄電池領域的消費量以年均6%的速度增長，2012年達到13940t，而同時期美國蓄電池領域的耗銻量卻從8100t下降到6699t。相對美國而言，我國再生銻產業正處于非常有利的發展時期。此外，近年來我國汽車回收利用行業取得了飛速發展，報廢汽車的數量連年增長，這一形勢同樣可助我國再生銻產業發展一臂之力。

2)我國汽車用蓄電池不同于美國，目前含銻量仍比較高，大多在5%～7%之間，而美國蓄電池中銻含量已經從原來的7%下降到1.6%。隨著中國汽車產量的增長，廢舊蓄電池可以為再生銻提供豐富的物質來源。

3)日益增強的環保意識及可持續發展觀念為再生銻產業的發展提供了有利保障。過去受“地大物博、礦產豐富”思想的誤導，認為開發二次資源經濟意義不大的錯誤思想已經不復存在，我國以銅、鉛、鋅、鋁為代表的有色金屬再生水平正在逐步提高。

2.2中國再生銻產業與美國之間的差距

我國是世界上最大的銻消費國，然而銻資源的回收利用環節十分薄弱。由于銻是以鉛銻合金的形式用于蓄電池中，并且鉛的含量遠遠高于銻，所以銻通常是作為副產品與鉛回收一起進行，再生鉛產業的發展對銻的回收有重要影響。有資料顯示，我國再生鉛工業的發展規模僅相當于美國20世紀30年代的水平[13]。根據有色金屬工業年鑒的數據，1996年我國的再生銻產量為153t，2010年增長到4264t，而世界再生銻的生產水平可達5.5萬～6萬t，因此我國的再生銻產業任重道遠。與發達國家相比，制約我國再生銻產業發展的因素主要有以下幾方面。

1)相關政策法規不完善。中國的環境法規、危險廢棄物管理政策中缺乏對廢舊鉛酸電池管理的規定，廢鉛酸蓄電池回收管理混亂，導致環境污染現象依然比較嚴重。而美國有專門負責協調廢金屬回收利用的協會，并且制定了廢鉛酸蓄電池回收法規，美國國際電池組委會(BCI)還制定了法規式的以舊換新回收模式。

2)廢舊蓄電池回收無序分散導致回收率很低。中國廢蓄電池回收渠道多樣，包括廢舊電池個體私營收購點(60%)、蓄電池零售商(18%)、再生鉛廠及專業回收點(9%)、蓄電池制造商(8%)和汽車維修店(5%)，再生金屬生產企業原料收集難度大導致經營艱難。而美國要求社區和市政部門集中設立回收點回收廢蓄電池，再將回收到的廢舊蓄電池送到授權的回收公司或再生鉛廠[14]。目前我國每年大約有40萬～60萬t的廢蓄電池產生，但是回收率不到90%，而發達國家的回收率基本達到了100%[15]。

3)廢舊蓄電池回收技術落后且能耗高。我國80%以上的再生鉛企業采用反射爐進行熔煉[16]，該工藝操作簡單但是能耗大，它是將電池板柵和膏泥混在一起裝入反射爐進行還原熔煉，由于缺少分選處理技術，合金成分銻沒有合理利用而成為廢渣。而美國的廢舊蓄電池回收主要采用機械破碎分選，并進行脫硫預處理，能耗低、污染小且資源綜合利用率高。

4)企業多，規模小，無序競爭。中國有近300多家從事再生鉛回收利用的企業，大多數企業生產能力從幾十噸到上千噸，年產能5萬t以上的正規企業只有5家[17]；而美國在90年代中期時僅有13家再生鉛企業，且平均每個企業年產量達7萬t以上[18]。小的再生鉛企業置國家環保法規于不顧，以犧牲環境和浪費資源為代價，與大企業之間展開激烈的原料爭奪，使大企業中先進的技術難于推廣應用，嚴重擾亂了市場[19]。

3加強發展我國再生銻產業的建議

1)大力宣傳丟棄蓄電池的危害，提高人們的環保意識。蓄電池中含有大量有毒化學元素，如銻、鉛、砷等，隨意丟棄會造成嚴重的環境污染，只有深刻的認識到這一點人們才會自覺主動的支持廢舊蓄電池的回收工作。

2)建立統一規范的廢舊蓄電池回收體系。由于廢舊蓄電池資源分散，回收起來難度大，很多正規的生產企業受政策所限，在廢舊蓄電池回收上比不過無證經營的小企業。針對這一問題，國家環保部門應該發放回收和生產許可證，實行統一管理，定點收購廢舊蓄電池之后再統一運送至有生產能力且“三廢”排放達標的再生金屬企業。此外，還可借鑒國外以舊換新、抵押金制以及征收環保稅的回收模式，提高廢舊蓄電池的回收率，確保回收原料的供應。

3)改進再生銻生產技術。淘汰資源利用率低、能耗大、高污染的廢蓄電池回收技術，推廣使用新型節能環保熔煉爐、低溫連續熔煉等先進熔煉技術，提高銻金屬的回收率。例如廢蓄電池回收過程中與粗鉛同時產出的雜質銻可以采用結晶法在專門的設備上將其從粗鉛中分離得到兩種產品：含銻很低的精鉛和含銻很高的鉛銻合金，并且該過程能耗低，回收率高。

4)制定并完善相關鼓勵政策和法規。可以對蓄電池銷售征收一定的附加稅用于補貼再生金屬的回收，對環保規范的大型企業給予優惠措施，推動再生銻產業的健康發展。政府部門在這一環節中將起到關鍵性作用。

5)企業建立“多物同時回收”模式。鉛酸蓄電池中同時含有鉛、銻、錫等多種化學元素，而目前回收工作主要以鉛為主，企業應該充分利用回收到的廢舊蓄電池，在發展再生鉛產業的同時，大力發展再生銻、錫等高附加值產品，擴大經濟效益，走多元化的發展道路。

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Revelation of antimony recycling in the United States

ZHOU Yan-jing1，2，LI Jian-wu2，CHEN Feng-he1，LV Hong-juan1，WANG Jian1，SUN Qi-da1

(1.Institute of Prospecting Technology，Hebei Mine Bureau，Langfang 065201，China；2.The Strategical Research Centre of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China)

Abstract:The U.S.antimony recycling industry has a long history and it is a good reference for China.This paper introduces its sources，supply，factors and development trend in detail.The recycling of antimony has been very necessary for the declined guaranteed ability of Chinese antimony resources .Both many favorable factors for Chinese antimony recycling industry and deficiencies compared with America are exist.The deficiencies include recycling rate and technology of used lead-acid battery.At last，this paper promote some suggestions that can strengthen our antimony recycling based on the experience of developed countries .The suggestions are：① raise the awareness of environmental protection；② normalize the used lead-acid battery recycling；③ improve the regenerated antimony production technology；④ improve related policies and regulations；⑤ establish a “different metal recovery together” mode.

Key words：secondary antimony；recycling；used lead-acid battery；secondary lead

收稿日期：2015-09-29

作者簡介：周艷晶(1990-)，女，河北玉田人，主要研究方向為礦床學與礦產資源戰略。E-mail：yanjingzhou90@163.com。 通訊作者：李建武(1967-)，研究員，碩士生導師，主要從事礦產資源經濟戰略研究。E-mail：jwli67@126.com。

中圖分類號：F416.1

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)02-0053-05