重金屬污染治理行業新需求呼喚資源化回收新模式未來應深化院企合作謀發展

2023-07-25 10:15

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一、重金屬污染治理行業概述

重金屬污染治理是指對礦山開采、礦物加工、金屬冶煉與材料加工、電鍍、再生資源、新能源及石油化工等工業生產過程中排出的含重金屬的廢酸、廢水、廢氣、廢渣進行處理、凈化及資源化回收的過程。重金屬廢水、廢酸、廢渣含有銅、鉛、鎘、鎳、汞、鋅、砷、鉈等生物毒性顯著的重金屬元素，對人體健康具有“三致作用”，即致癌、致突變和致畸。重金屬污染具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點，治理成本高，危害大。

重金屬及化合物的致癌性

致癌水平	證據	重金屬分類
致癌的	人類證據充分	鋁產物、砷和無機化合物、鎘和鎘化合物、六價鉻化合物、鎳化合物、鎳精煉
可能致癌	人類證據有限	鉛化合物無機物
可能致癌	人類證據有限，動物中證據不足	五氧化二釩、三氧化鉬、甲基汞、鎳金屬和合金、鉛、鈷
致癌性不可分類	人類、動物證據不足	三價鉻化合物、鉻金屬化合物、銅、汞和無機汞化合物、硒和硒化合物、砷有機化合物
可能不致癌	有證據表明對人類或動物不致癌	錳、銀、鋅

資料來源：觀研天下數據中心整理

根據觀研報告網發布的《中國重金屬污染治理行業現狀深度分析與投資前景研究報告（2023-2030年）》顯示，從行業競爭格局來看，目前我國重金屬污染防治行業仍處于發展期，行業格局分散，市場集中度較低，具有企業進入壁壘高、規?；蛔?、區域分散等特點。同時，根據不同行業污染物的處理技術的差異，形成了工業設計院、大型工程公司和專業環保公司之間的相互競爭。行業內國資和國企通過公開發行、并購重組等方式迅速壯大，占據一定市場地位；民營企業憑借技術先進等優勢迅速崛起，在區域市場及細分市場占據一定份額。

觀研天下分析師觀點：當前我國部分地區特別是重有色金屬采選等礦區重金屬污染依然較為嚴重，因此持續推進涉重礦區歷史遺留固體廢物污染治理，逐步消除歷史遺留固體廢物存量，消除環境污染隱患，保障生態環境安全迫在眉睫。

二、重金屬污染治理需求日益旺盛，行業未來發展空間廣闊

1、金屬價格上行，有望催生增量重金屬污染治理需求

2023年以來，資本市場情緒進一步回暖，支持金屬價格上行。宏觀逆周期政策逐步落地，海外流動性邊際寬松，給金屬價格上行提供支撐。此外，美聯儲暫停加息，也支撐了貴金屬價格的上行趨勢。據世界銀行最新公布《大宗商品市場展望》報告顯示，2023年1-3月，金屬礦產價格指數上漲10%。尤其是7月以來，有色金屬領域的多個重金屬、稀有金屬等輪番走熱。上期所有色金屬普漲，滬鋅、滬鎳漲幅超過2%，銅、鋁、錫均上漲超過1%。

值得一提的是，外媒6月30日消息稱，歐盟國家同意提高綠色轉型所需原材料回收和加工的擬議目標，并將鋁添加到必需礦物清單中。而后7月3日晚間，商務部、海關總署發布公告稱，根據《中華人民共和國出口管制法》《中華人民共和國對外貿易法》《中華人民共和國海關法》有關規定，決定自今年8月1日起對鎵、鍺相關物項實施出口管制，預計這兩條政策也或將給國內的有色金屬市場也帶來影響。展望2023年下半年，鋁、銅、金、鍺、硅等有色金屬領域的市場預期還將相對積極，一方面，環保壓力的增大將推動有色金屬產業升級和技術改進，尤其是在鋁、銅、鍺等領域；另一方面，全球能源轉型對于鍺、硅等稀有金屬的需求將增加。在金屬價格上行背景下，不排除有色金屬企業后續產能擴張的可能性，屆時有望催生增量重金屬污染治理需求。

2、政策趨嚴，有望推動重金屬污染治理行業市場需求持續擴大

在工業污染問題中，重金屬污染危害極其嚴重，重金屬的累積性、毒性和難降解性對自然環境和人體均有很大危害。近些年，我國重金屬污染事件頻發，自2009 年以來，我國已發生30多起重特大重金屬污染事件，如2005年廣東北江韶關段和2006年湘江湖南株洲段發生的鎘污染事故，2009年陜西鳳翔和2010年湖南多地發生的兒童血鉛超標事件, 2011年云南曲靖和2012年廣西龍江發生的鎘污染事件，以及2013年江蘇沭陽天能集團的重金屬污染與廣州的“大米鉻超標”事件等，這類重金屬污染事件給當地帶來嚴重的經濟與環境損失。

在這樣的背景下，政府對重金屬污染問題高度重視，已頒布、出臺和修訂了一系列標準規范，不斷提升重金屬排放限值要求，以加強對重金屬污染的防范和治理，相關政策包括《污水綜合排放標準》、《危險廢物填埋污染控制標準》、《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》等。但由于我國重金屬污染防治行業起步較晚，此前政策中并未對重金屬總量控制提出具體要求，直到2022年3月，政府頒布了《關于進一步加強重金屬污染防控的意見》，對鉛、汞、鉻、鎘、砷、鉈和銻進行重點防控，并對鉛、汞、鉻、鎘、砷五種重金屬污染量實行總量控制。同時，制定重金屬污染遠期排放目標：1) 到2025年，全國重點行業重點重金屬污染物排放量比2020 年下降5%，重點行業綠色發展水平較快提升，推進治理一批突出歷史遺留重金屬污染問題；2)到2035年，建立健全重金屬污染防控制度和長效機制，重金屬污染治理能力、環境風險防控能力和環境監管能力得到全面提升。在政策趨嚴背景下，有色企業為保證產能的穩定性，對重金屬污染治理的重視度與投入將持續提升，有望推動重金屬污染治理行業的發展，推動行業市場需求持續擴大。

我國重金屬污染治理行業重點政策梳理

發布時間	發布部門	政策名稱	主要內容
2015年5月	國務院	中國制造2025	大力研發推廣余熱余壓回收、水循環利用、重金屬污染減量化、有毒有害原料替代、廢渣資源化、脫硫脫硝除塵等綠色工藝技術裝備，加快應用清潔高效鑄造、鍛壓、焊接、表面處理、切削等加工工藝，實現綠色生產。
2016年10月	中共中央、國務院	“健康中國2030”規劃綱要	全面推行標準化、清潔化農業生產，深入開展農產品質量安全風險評估，推進農獸藥殘留、重金屬污染綜合治理，實施獸藥抗菌藥治理行動。
2019年2月	中共中央、國務院	關于堅持農業農村優先發展做好“三農”工作的若干意見	推進重金屬污染耕地治理修復和種植結構調整試點。
2019年5月	中共中央、國務院	關于深化改革加強食品安全工作的意見	加強耕地土壤環境類別劃分和重金屬污染區耕地風險管控與修復，重度污染區域要加快退出食用農產品種植。
2020年5月	發改委	關于營造更好發展環境支持民營節能環保企業健康發展的實施意見	進一步開放重點行業市場。在石油、化工、電力、天然氣等重點行業和領域，進一步引入市場競爭機制，放開節能環保競爭性業務，積極推行合同能源管理和環境污染第三方治理。
2021年3月	國務院	關于國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要	大力發展綠色經濟，推廣環境污染第三方治理等服務模式；構建資源循環利用體系，深入推進園區循環化改造，補齊和延伸產業鏈，推進能源資源梯級利用、廢物循環利用和污染物集中處置。
2021年10月	中共中央、國務院	黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要	加強工業廢棄物風險管控和歷史遺留重金屬污染區域治理，以危險廢物為重點開展固體廢物綜合整治行動。
2021年11月	中共中央、國務院	關于深入打好污染防治攻堅戰的意見	加強重金屬污染防控，到2025年，全國重點行業重點重金屬污染物排放量比2020年下降5%。
2022年2月	國務院	“十四五”推進農業農村現代化規劃	深入實施耕地重金屬污染防治聯合攻關，加強修復治理和安全利用示范。
2022年3月	生態環境部	關于進一步加強重金屬污染防控的意見	深入開展重點行業重金屬污染綜合治理，有效管控重點區域重金屬污染；重點防控的重金屬污染物是鉛、汞、鎘、鉻、砷、鉈和銻，并對鉛、汞、鎘、鉻和砷五種重點重金屬污染物排放量實施總量控制；重點行業包括重有色金屬礦采選業(銅、鉛鋅、鎳鈷、錫、銻和汞礦采選)，重有色金屬冶煉業(銅、鉛鋅、鎳鈷、錫、銻和汞冶煉)，鉛蓄電池制造業，電鍍行業，化學原料及化學制品制造業(電石法(聚)氯乙烯制造、鉻鹽制造、以工業固體廢物為原料的鋅無機化合物工業)，皮革鞣制加工業等6個行業；到2025年，全國重點行業重點重金屬污染物排放量比2020年下降5%，重點行業綠色發展水平較快提升，推進治理一批突出歷史遺留重金屬污染問題：到2035年，建立健全重金屬污染防控制度和長效機制。
2023年2月	中共中央、國務院	中共中央國務院關于做好2023年全面推進鄉村振興重點工作的意見	加強農用地土壤鎘等重金屬污染源頭防治。

資料來源：觀研天下數據中心整理

觀研天下分析師觀點：“十四五”期間預計在重金屬污染防治領域，擁有環境空氣、地表水、污染源氣、污染源水相關的重金屬在線監測設備，以及土壤、水質等便攜式重金屬檢測設備的企業將迎來發展機會。

3、動力電池退役潮來臨，有望帶來重金屬污染治理行業景氣度持續提升

新能源汽車自2015 年起迅速放量，隨后保持快速增長趨勢。從銷售量來看，我國新能源汽車的銷售量從2015年的33.1萬輛增長到2022年的688.66萬輛，年均復合增長率達到54.28%。長期來看，我國政策大力推動新能源汽車產業發展，國務院發布的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035)》中提出到2025年，我國新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右，到2035年，純電動汽車成為新銷售車輛的主流，公共領域用車全面電動化。

未來隨著新能源汽車產銷持續的高速增長，動力鋰電池需求將大幅提升。另外，一般來說，新能源汽車的動力電池使用年限為5-8年左右，且越早期生產的動力電池使用壽命相對更短。其中，磷酸鐵鋰電池壽命約5-8年，三元動力鋰電池壽命更短，滿足汽車正常動力需求的使用年限約4-6年。若按照5年來推算, 2016-2017年所生產的動力鋰電池在2021日2022年基本已步入生命周期的末尾甚至已經報廢。鑒于動力電池“報廢潮”即將到來，對可能造成的環境污染決不能掉以輕心。例如，正極材料三元、磷酸鐵鋰中的銅、鎳、鈷、錳易與酸反應生成重金屬離子，同時鎳鈷錳、鎳鈷鋁在水系環境里呈現強堿性，對水體和土壤造成影響。此外，由于廢舊動力電池依然含有300-1000V不等的高壓，如果在回收、拆解、處理過程中操作不當，也可能帶來重金屬污染問題。

正級材料的化學特性與潛在污染性

材料名稱	主要化學特性	可能產生的污染
LiCoO2	與水、酸或氧化劑發生強烈反應。燃燒或受熱分解產生有毒的鋰、鈷氧化物。與有機溶劑或還原劑或強氧化劑(雙氧水、氯酸鹽等)、金屬粉末等發生反應可產生有毒氣體(C12)，受熱分解產生氧氣。受熱分解為 Li2O、NiO和O2，遇水、酸發生分解。	重金屬鈷污染使環境pH升高。
LiMn2O		重金屬錳污染使環境pH升高。
LiNiO		重金屬鎳污染使環境pH升高。

資料來源：觀研天下數據中心整理

總的來看，在動力電池產能的大幅擴張，退役動力電池數量也呈現逐年增長趨勢下，國內重金屬污染事件頻發，重金屬污染治理行業有望進一步受到有關部門重視，未來不排除重金屬污染可能成為限制有色及新能源企業發展的核心因素之一，帶來重金屬污染治理行業景氣度持續提升。

三、傳統工藝不符合環保政策要求，倒逼行業向資源化回收方向推進

當前有色行業的重金屬污酸、廢水處理的存量市場處理工藝仍以傳統工藝（硫化法、石灰鐵鹽法等）為主（市占率達90%以上），即通過投加石灰、硫化劑、鐵鹽，使得污水中重金屬離子形成更難溶的物質而分離。但該方法主要存在3個弊端：（1）產生大量砷和重金屬危廢渣（即不滿足“減量化”）；（2）企業需做防滲、防水、防飛揚處置，帶來進一步負擔（不滿足更高的環保標準）；（3）污酸中有價金屬、硫酸等資源無法回收（不滿足資源化）。

近年來伴隨國家對生態環境問題的日益重視、環境保護標準日益嚴格，以石灰中和法等為代表的傳統重金屬污染治理技術，已逐漸無法滿足國家對重金屬污染治理的要求，倒逼有色行業廢酸處理朝著資源化回收方向推進。以國內稀缺的重金屬污染資源化處理企業賽恩斯為例，公司從2010年起，就瞄準有色金屬行業廢酸資源化這一技術難題，委托中南大學聯合研發“冶煉多金屬廢酸資源化治理關鍵技術”，率先實現大規模廢酸中多金屬的直接回收及酸回用。相比于傳統的無害化處理一方面危廢渣量大幅減少，避免二次污染風險；另一方面可實現有價金屬回收，資源利用率及經濟效益顯著提升。預計未來資源化回收方向或將成為有色行業重金屬污酸、廢水處理新建和擴建的增量市場及存量市場的技改項目的良好選擇。

污酸處理路線對比：資源化處理新技術降低固廢排放

-	石灰-鐵鹽法	硫化-石灰法	資源化處理新技術
原理	污酸經過硫化、中和后去除部分砷，但是中和液中仍含有超標的砷，需要進一步去除這部分砷才能達到標準。大部分銅冶煉企業采用石灰鐵鹽法處理含重金屬的酸性廢水，石灰石用于中和水中的酸和調節pH值，沉淀重金屬離子；鐵鹽則起到共沉劑、沉淀劑的作用。	硫化法指污酸中投加硫化物，如硫化鈉、硫化氫、硫化亞鐵，與重金屬反應生成難溶物。硫化物沉淀法是處理有毒重金屬離子的有效方法，優點之一是金屬硫化物的溶解度低于氫氧化物，硫化物析出法可以在寬的pH范圍內實現重金屬去除。	基于污酸各個化學組分物理化學性質的差異，如金屬硫化物溶劑度不同、硫酸和水沸點不同、電化學性能不同、氰化物和氯化物溶解度不同等，設計工藝流程來實現污酸的定向精準調控。污酸經過硫化氫氣液強化硫化去除砷汞等重金屬后，采用硫酸濃縮吹脫工藝、電滲析系統、吹脫工藝，得到硫酸、氯化鈣、氟化鈣。
排放能否達標	難以達到新的行業標準排放要求	難以達到新的行業標準排放要求	能達到國家新頒布的行業標準如《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》、《鉛鋅工業污染物排放標準》等
效果穩定性	不穩定	不穩定	穩定
消耗藥劑	石灰、硫酸亞鐵、消耗量大	硫化鈉、石灰、鐵鹽、消耗量大	硫化氫、堿，酸分離回收，避免堿的
渣量排放	中和渣大于40kg/m3,無有效處理方法，處理費用高	中和渣大于30kg/m3，無有效處理方法，處理費用高	無中和渣產生，硫化渣量2-3kg/m3 (降低90%)以上，避免了中和渣的處理處置和二次污染的風險
渣中金屬濃度	小于5%	小于25%	50-60%
有價金屬單獨分離	無	無	有
重金屬、資源利用	中和渣重金屬含量低，難以綜合回收，酸被中和	硫化渣可以回收，但銅砷共存，酸被中和	渣中重金屬含量高，可將銅砷分離，銅可以作為原材料回砷單獨開路，酸回收利用
二次污染	有	存在硫化氫污染	全密閉裝置，無二次污染
回收效益	中和渣無有價金屬回收，無效益	硫化渣回收難度大，無效益	梯級硫化渣便于有價金屬回收，酸濃縮回收
后續處理的影響	藥劑投加量大，處理后鹽分高，影響廢水回用	藥劑投加量大，處理后鹽分高，影響廢水回用	硫化氫中氫經反應后生成水，酸分離后回收，不用大量堿進行中和，處理后鹽分低，對廢水回用影響較小

資料來源：觀研天下數據中心整理

四、院企合作已成為重金屬污染治理行業轉型升級發展的主要趨勢

當前，院企合作已成為重金屬污染治理行業轉型升級發展的主要趨勢。院企合作的優勢有如下幾點：1）技術和專業知識：重金屬污染治理是一項高度專業化和技術密集的工作，需要具備相關領域的專業知識和先進技術?？蒲性核ǔ＞哂胸S富的研究經驗和先進的技術手段，能夠為企業提供技術支持和解決方案，幫助其更好地應對重金屬污染問題；2）資金和設備支持：重金屬污染治理需要大量的資金投入和專業設備，而科研院所通常擁有一定的資金和設備資源。通過與企業合作，科研院所可以為企業提供資金支持和設備借用等方面的幫助，降低企業的研發成本和設備投資；3）信息共享和技術轉移：科研院所在重金屬污染治理領域擁有豐富的研究成果和經驗，通過與企業合作，可以實現信息共享和技術轉移；4）政策支持和監管要求：政府對于重金屬污染治理越來越重視，出臺了一系列的政策和監管要求。與科研院所合作可以更好地滿足政策和要求的要求，提高企業的合規性和可持續發展能力。

基于上述優勢，近年來眾多院校積極促進產學研深度融合發展，與多家企業確立合作關系。例如：2015年中科院上海高等研究院與深圳粵鵬集團湖南景翌環保公司圍繞“土壤及地下水重金屬污染修復應用課題”開展技術合作；2022年江西電建公司與中國科學院水生生物研究所“鎘污染稻田土壤的修復技術聯合攻關與示范推廣”產學研用合作進入全新階段；2023年湖北省農業科學院中藥材研究所、華中師范大學化學學院、華中農業大學經濟管理學院與武漢市秀谷科技有限公司圍繞“農田重金屬污染治理二代技術研發及修復項目管理標準研究”開展技術研發合作。預計未來在院企合作趨勢下，能進一步提升重金屬污染治理行業管理水平，推動學科與產業相互促進、共同發展，努力實現“院企合作、產學共贏”，最終取得豐碩的成果。

觀研天下分析師觀點：近年來行業面臨幾個突出問題：一是冶煉行業產能過剩問題突出，行業效益大幅下滑；二是生產成本高企，企業缺乏競爭力；三是資源、能源、環境壓力日益增大。在這樣的背景下，行業不僅應在戰略上統籌謀劃，也應在戰術上一體考慮。（LZC）