第1章 绪论

1.1 研究背景

铅作为重要战略性资源,以它良好的延展性和耐腐蚀性成为第四大工业基础金属,其中80%以上的铅用于铅酸蓄电池制造业,2016年中国铅酸电池产量已达世界总产量的50%以上。由于铅矿开采冶炼过程高污染和高能耗的特点,造成了原生矿产铅冶炼行业重金属污染排放及生态破坏问题突出,往往是“开了一座山,污染一大片”。同时,矿产铅属于不可再生资源,随着铅矿的开采利用,矿产铅资源储备逐年减少。根据美国地质调查局发布的数据显示,2014年全球铅矿储量总计8700万吨,按照目前全球铅的年消费量800万吨计算,可供全球经济消耗最长时间只有20年左右。由此可见,无论从资源供给还是环境保护,原生矿铅冶炼已无法持续绿色供给经济社会的铅资源需求。

从社会经济系统中铅资源消耗代谢来看,铅资源经过铅矿开采和冶炼成为原矿铅冶炼产品,为经济系统消耗提供铅资源,铅资源进入下游消费领域生产制造含铅产品,主要包括了铅酸蓄电池、电线电缆护套、铅以及铅材生产等。据不完全统计,目前全球有近86%的原生矿冶炼铅用于铅酸电池生产,还有近5%的铅资源用于铅涂料、4%的铅资源用于铅板材以及2%的铅资源用于铅合金等工业生产。随着含铅产品达到报废期,含铅产品的回收再生系统即再生铅冶炼行业随即产生。

社会经济系统中不同含铅产品生命周期差异较大,如铅管或者电缆护套等含铅产品报废周期较长,一般维持在50年之久,短期内报废和回收难度较大。相比而言,汽车、摩托车、电动自行车用蓄电池一般每两年更换一次。而铅酸电池寿命一般为2~3年,若不能综合回收利用则会造成铅资源巨大浪费;同时,废铅酸蓄电池中含有大量有毒有害重金属和酸性物质,若回收过程不能妥善处理,将会对生态环境和人体健康造成严重破坏和损害。1992年巴塞尔公约的签订和生效,将废铅酸电池作为危险废物,并提出禁止跨境转移,如何安全处理处置并综合利用废铅酸电池,成为世界各国共同面临和亟待解决的重大问题之一。根据国际铅业研究组织发布的报告,2015年世界铅产量为1127.4万吨,其中再生铅产量占铅总生产量的54.20%。2010年美国、德国、日本、意大利、法国的再生铅产量均占其精炼铅产量和消费量的60%~100%。20世纪90年代,美国、意大利等国纷纷关闭了原生矿铅开采,经济发展所需的铅资源全部来源于再生铅行业。中国再生铅冶炼有85%以上的原料来源于废铅酸蓄电池,2002~2016年中国累计再生铅产量为1086万吨,行业产量年均增长率维持在12%~19%。2016年中国再生铅产量达到180万吨,分别占当年全球和中国铅总产量的25%和38%,成为世界上最大的再生铅国家。由此可见,废铅酸电池已经成为再生铅冶炼行业主要原料,社会经济系统中铅资源消费基本形成了“铅矿开采—矿铅冶炼—铅酸电池产品制造—报废铅酸电池回收—再生铅冶炼”的铅资源循环经济闭环产业链。

与原生矿冶炼铅相比,以废铅酸电池为原料回收冶炼铅节约了近60%的资源和能源消耗。由此可见,再生铅冶炼行业的发展,一方面降低了原生矿产铅冶炼过程的能源消耗和环境污染负荷,另一方面实现了铅资源从“摇篮—坟墓—摇篮”的可持续性循环代谢。基于对社会经济系统铅需求及代谢分析,国内外大量研究指出现有经济系统铅消费量可通过循环再生基本满足铅代谢需求,而以废铅酸电池回收为原料的再生铅冶炼行业终将取代原生矿铅冶炼行业,成为社会经济系统铅资源供给的主导行业。

铅属于有毒重金属,因此涉铅行业工业生产已成为环境污染和生态安全的主要贡献源之一。正如Stigliani博士针对环境污染提出的“化学定时炸弹”(Chemical Time Bomb,CTB)理论所述,由于铅的稳定性和难降解性,导致铅污染危害已在人体健康、食品安全、区域水环境质量、大气环境、生物物种安全等众多领域日益严重。由于发展方式粗放、生产工艺技术落后、环境监管政策不完善以及企业环境意识淡薄等诸多因素,导致了中国再生铅冶炼过程环境污染问题凸显,主要表现为铅再生冶炼企业周边儿童血铅超标事件频发,冶炼企业污染场地及周边二氧化硫、重金属铅、砷、镉等土壤和地下水超标,企业周边农作物铅、砷、镉等重金属超标,以及经迁移转化导致食品中重金属超标问题(见表1.1)。例如,2009年发生的陕西凤翔儿童血铅超标,2010年湖南郴州市嘉禾县桂阳县数百名儿童血铅超标,2011年安徽怀宁爆发儿童“血铅超标”事件等,近几年频繁发生的重金属污染事件直接影响到人民群众身体健康,并在社会上引起了强烈反响,环境污染防控特别是重金属污染防控的监管矛头指向了再生金属行业。

表1.1　近年来我国报道的重金属污染事件

续表