重金属污染治理行业新需求呼唤资源化回收新模式未来应深化院企合作谋发展

2023-07-25 10:15

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一、重金属污染治理行业概述

重金属污染治理是指对矿山开采、矿物加工、金属冶炼与材料加工、电镀、再生资源、新能源及石油化工等工业生产过程中排出的含重金属的废酸、废水、废气、废渣进行处理、净化及资源化回收的过程。重金属废水、废酸、废渣含有铜、铅、镉、镍、汞、锌、砷、铊等生物毒性显著的重金属元素，对人体健康具有“三致作用”，即致癌、致突变和致畸。重金属污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，治理成本高，危害大。

重金属及化合物的致癌性

致癌水平	证据	重金属分类
致癌的	人类证据充分	铝产物、砷和无机化合物、镉和镉化合物、六价铬化合物、镍化合物、镍精炼
可能致癌	人类证据有限	铅化合物无机物
可能致癌	人类证据有限，动物中证据不足	五氧化二钒、三氧化钼、甲基汞、镍金属和合金、铅、钴
致癌性不可分类	人类、动物证据不足	三价铬化合物、铬金属化合物、铜、汞和无机汞化合物、硒和硒化合物、砷有机化合物
可能不致癌	有证据表明对人类或动物不致癌	锰、银、锌

资料来源：观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国重金属污染治理行业现状深度分析与投资前景研究报告（2023-2030年）》显示，从行业竞争格局来看，目前我国重金属污染防治行业仍处于发展期，行业格局分散，市场集中度较低，具有企业进入壁垒高、规模化不足、区域分散等特点。同时，根据不同行业污染物的处理技术的差异，形成了工业设计院、大型工程公司和专业环保公司之间的相互竞争。行业内国资和国企通过公开发行、并购重组等方式迅速壮大，占据一定市场地位；民营企业凭借技术先进等优势迅速崛起，在区域市场及细分市场占据一定份额。

观研天下分析师观点：当前我国部分地区特别是重有色金属采选等矿区重金属污染依然较为严重，因此持续推进涉重矿区历史遗留固体废物污染治理，逐步消除历史遗留固体废物存量，消除环境污染隐患，保障生态环境安全迫在眉睫。

二、重金属污染治理需求日益旺盛，行业未来发展空间广阔

1、金属价格上行，有望催生增量重金属污染治理需求

2023年以来，资本市场情绪进一步回暖，支持金属价格上行。宏观逆周期政策逐步落地，海外流动性边际宽松，给金属价格上行提供支撑。此外，美联储暂停加息，也支撑了贵金属价格的上行趋势。据世界银行最新公布《大宗商品市场展望》报告显示，2023年1-3月，金属矿产价格指数上涨10%。尤其是7月以来，有色金属领域的多个重金属、稀有金属等轮番走热。上期所有色金属普涨，沪锌、沪镍涨幅超过2%，铜、铝、锡均上涨超过1%。

值得一提的是，外媒6月30日消息称，欧盟国家同意提高绿色转型所需原材料回收和加工的拟议目标，并将铝添加到必需矿物清单中。而后7月3日晚间，商务部、海关总署发布公告称，根据《中华人民共和国出口管制法》《中华人民共和国对外贸易法》《中华人民共和国海关法》有关规定，决定自今年8月1日起对镓、锗相关物项实施出口管制，预计这两条政策也或将给国内的有色金属市场也带来影响。展望2023年下半年，铝、铜、金、锗、硅等有色金属领域的市场预期还将相对积极，一方面，环保压力的增大将推动有色金属产业升级和技术改进，尤其是在铝、铜、锗等领域；另一方面，全球能源转型对于锗、硅等稀有金属的需求将增加。在金属价格上行背景下，不排除有色金属企业后续产能扩张的可能性，届时有望催生增量重金属污染治理需求。

2、政策趋严，有望推动重金属污染治理行业市场需求持续扩大

在工业污染问题中，重金属污染危害极其严重，重金属的累积性、毒性和难降解性对自然环境和人体均有很大危害。近些年，我国重金属污染事件频发，自2009 年以来，我国已发生30多起重特大重金属污染事件，如2005年广东北江韶关段和2006年湘江湖南株洲段发生的镉污染事故，2009年陕西凤翔和2010年湖南多地发生的儿童血铅超标事件, 2011年云南曲靖和2012年广西龙江发生的镉污染事件，以及2013年江苏沭阳天能集团的重金属污染与广州的“大米铬超标”事件等，这类重金属污染事件给当地带来严重的经济与环境损失。

在这样的背景下，政府对重金属污染问题高度重视，已颁布、出台和修订了一系列标准规范，不断提升重金属排放限值要求，以加强对重金属污染的防范和治理，相关政策包括《污水综合排放标准》、《危险废物填埋污染控制标准》、《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》等。但由于我国重金属污染防治行业起步较晚，此前政策中并未对重金属总量控制提出具体要求，直到2022年3月，政府颁布了《关于进一步加强重金属污染防控的意见》，对铅、汞、铬、镉、砷、铊和锑进行重点防控，并对铅、汞、铬、镉、砷五种重金属污染量实行总量控制。同时，制定重金属污染远期排放目标：1) 到2025年，全国重点行业重点重金属污染物排放量比2020 年下降5%，重点行业绿色发展水平较快提升，推进治理一批突出历史遗留重金属污染问题；2)到2035年，建立健全重金属污染防控制度和长效机制，重金属污染治理能力、环境风险防控能力和环境监管能力得到全面提升。在政策趋严背景下，有色企业为保证产能的稳定性，对重金属污染治理的重视度与投入将持续提升，有望推动重金属污染治理行业的发展，推动行业市场需求持续扩大。

我国重金属污染治理行业重点政策梳理

发布时间	发布部门	政策名称	主要内容
2015年5月	国务院	中国制造2025	大力研发推广余热余压回收、水循环利用、重金属污染减量化、有毒有害原料替代、废渣资源化、脱硫脱硝除尘等绿色工艺技术装备，加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺，实现绿色生产。
2016年10月	中共中央、国务院	“健康中国2030”规划纲要	全面推行标准化、清洁化农业生产，深入开展农产品质量安全风险评估，推进农兽药残留、重金属污染综合治理，实施兽药抗菌药治理行动。
2019年2月	中共中央、国务院	关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见	推进重金属污染耕地治理修复和种植结构调整试点。
2019年5月	中共中央、国务院	关于深化改革加强食品安全工作的意见	加强耕地土壤环境类别划分和重金属污染区耕地风险管控与修复，重度污染区域要加快退出食用农产品种植。
2020年5月	发改委	关于营造更好发展环境支持民营节能环保企业健康发展的实施意见	进一步开放重点行业市场。在石油、化工、电力、天然气等重点行业和领域，进一步引入市场竞争机制，放开节能环保竞争性业务，积极推行合同能源管理和环境污染第三方治理。
2021年3月	国务院	关于国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要	大力发展绿色经济，推广环境污染第三方治理等服务模式；构建资源循环利用体系，深入推进园区循环化改造，补齐和延伸产业链，推进能源资源梯级利用、废物循环利用和污染物集中处置。
2021年10月	中共中央、国务院	黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要	加强工业废弃物风险管控和历史遗留重金属污染区域治理，以危险废物为重点开展固体废物综合整治行动。
2021年11月	中共中央、国务院	关于深入打好污染防治攻坚战的意见	加强重金属污染防控，到2025年，全国重点行业重点重金属污染物排放量比2020年下降5%。
2022年2月	国务院	“十四五”推进农业农村现代化规划	深入实施耕地重金属污染防治联合攻关，加强修复治理和安全利用示范。
2022年3月	生态环境部	关于进一步加强重金属污染防控的意见	深入开展重点行业重金属污染综合治理，有效管控重点区域重金属污染；重点防控的重金属污染物是铅、汞、镉、铬、砷、铊和锑，并对铅、汞、镉、铬和砷五种重点重金属污染物排放量实施总量控制；重点行业包括重有色金属矿采选业(铜、铅锌、镍钴、锡、锑和汞矿采选)，重有色金属冶炼业(铜、铅锌、镍钴、锡、锑和汞冶炼)，铅蓄电池制造业，电镀行业，化学原料及化学制品制造业(电石法(聚)氯乙烯制造、铬盐制造、以工业固体废物为原料的锌无机化合物工业)，皮革鞣制加工业等6个行业；到2025年，全国重点行业重点重金属污染物排放量比2020年下降5%，重点行业绿色发展水平较快提升，推进治理一批突出历史遗留重金属污染问题：到2035年，建立健全重金属污染防控制度和长效机制。
2023年2月	中共中央、国务院	中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见	加强农用地土壤镉等重金属污染源头防治。

资料来源：观研天下数据中心整理

观研天下分析师观点：“十四五”期间预计在重金属污染防治领域，拥有环境空气、地表水、污染源气、污染源水相关的重金属在线监测设备，以及土壤、水质等便携式重金属检测设备的企业将迎来发展机会。

3、动力电池退役潮来临，有望带来重金属污染治理行业景气度持续提升

新能源汽车自2015 年起迅速放量，随后保持快速增长趋势。从销售量来看，我国新能源汽车的销售量从2015年的33.1万辆增长到2022年的688.66万辆，年均复合增长率达到54.28%。长期来看，我国政策大力推动新能源汽车产业发展，国务院发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》中提出到2025年，我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右，到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化。

未来随着新能源汽车产销持续的高速增长，动力锂电池需求将大幅提升。另外，一般来说，新能源汽车的动力电池使用年限为5-8年左右，且越早期生产的动力电池使用寿命相对更短。其中，磷酸铁锂电池寿命约5-8年，三元动力锂电池寿命更短，满足汽车正常动力需求的使用年限约4-6年。若按照5年来推算, 2016-2017年所生产的动力锂电池在2021日2022年基本已步入生命周期的末尾甚至已经报废。鉴于动力电池“报废潮”即将到来，对可能造成的环境污染决不能掉以轻心。例如，正极材料三元、磷酸铁锂中的铜、镍、钴、锰易与酸反应生成重金属离子，同时镍钴锰、镍钴铝在水系环境里呈现强碱性，对水体和土壤造成影响。此外，由于废旧动力电池依然含有300-1000V不等的高压，如果在回收、拆解、处理过程中操作不当，也可能带来重金属污染问题。

正级材料的化学特性与潜在污染性

材料名称	主要化学特性	可能产生的污染
LiCoO2	与水、酸或氧化剂发生强烈反应。燃烧或受热分解产生有毒的锂、钴氧化物。与有机溶剂或还原剂或强氧化剂(双氧水、氯酸盐等)、金属粉末等发生反应可产生有毒气体(C12)，受热分解产生氧气。受热分解为 Li2O、NiO和O2，遇水、酸发生分解。	重金属钴污染使环境pH升高。
LiMn2O		重金属锰污染使环境pH升高。
LiNiO		重金属镍污染使环境pH升高。

资料来源：观研天下数据中心整理

总的来看，在动力电池产能的大幅扩张，退役动力电池数量也呈现逐年增长趋势下，国内重金属污染事件频发，重金属污染治理行业有望进一步受到有关部门重视，未来不排除重金属污染可能成为限制有色及新能源企业发展的核心因素之一，带来重金属污染治理行业景气度持续提升。

三、传统工艺不符合环保政策要求，倒逼行业向资源化回收方向推进

当前有色行业的重金属污酸、废水处理的存量市场处理工艺仍以传统工艺（硫化法、石灰铁盐法等）为主（市占率达90%以上），即通过投加石灰、硫化剂、铁盐，使得污水中重金属离子形成更难溶的物质而分离。但该方法主要存在3个弊端：（1）产生大量砷和重金属危废渣（即不满足“减量化”）；（2）企业需做防渗、防水、防飞扬处置，带来进一步负担（不满足更高的环保标准）；（3）污酸中有价金属、硫酸等资源无法回收（不满足资源化）。

近年来伴随国家对生态环境问题的日益重视、环境保护标准日益严格，以石灰中和法等为代表的传统重金属污染治理技术，已逐渐无法满足国家对重金属污染治理的要求，倒逼有色行业废酸处理朝着资源化回收方向推进。以国内稀缺的重金属污染资源化处理企业赛恩斯为例，公司从2010年起，就瞄准有色金属行业废酸资源化这一技术难题，委托中南大学联合研发“冶炼多金属废酸资源化治理关键技术”，率先实现大规模废酸中多金属的直接回收及酸回用。相比于传统的无害化处理一方面危废渣量大幅减少，避免二次污染风险；另一方面可实现有价金属回收，资源利用率及经济效益显著提升。预计未来资源化回收方向或将成为有色行业重金属污酸、废水处理新建和扩建的增量市场及存量市场的技改项目的良好选择。

污酸处理路线对比：资源化处理新技术降低固废排放

-	石灰-铁盐法	硫化-石灰法	资源化处理新技术
原理	污酸经过硫化、中和后去除部分砷，但是中和液中仍含有超标的砷，需要进一步去除这部分砷才能达到标准。大部分铜冶炼企业采用石灰铁盐法处理含重金属的酸性废水，石灰石用于中和水中的酸和调节pH值，沉淀重金属离子；铁盐则起到共沉剂、沉淀剂的作用。	硫化法指污酸中投加硫化物，如硫化钠、硫化氢、硫化亚铁，与重金属反应生成难溶物。硫化物沉淀法是处理有毒重金属离子的有效方法，优点之一是金属硫化物的溶解度低于氢氧化物，硫化物析出法可以在宽的pH范围内实现重金属去除。	基于污酸各个化学组分物理化学性质的差异，如金属硫化物溶剂度不同、硫酸和水沸点不同、电化学性能不同、氰化物和氯化物溶解度不同等，设计工艺流程来实现污酸的定向精准调控。污酸经过硫化氢气液强化硫化去除砷汞等重金属后，采用硫酸浓缩吹脱工艺、电渗析系统、吹脱工艺，得到硫酸、氯化钙、氟化钙。
排放能否达标	难以达到新的行业标准排放要求	难以达到新的行业标准排放要求	能达到国家新颁布的行业标准如《铜、镍、钴工业污染物排放标准》、《铅锌工业污染物排放标准》等
效果稳定性	不稳定	不稳定	稳定
消耗药剂	石灰、硫酸亚铁、消耗量大	硫化钠、石灰、铁盐、消耗量大	硫化氢、碱，酸分离回收，避免碱的
渣量排放	中和渣大于40kg/m3,无有效处理方法，处理费用高	中和渣大于30kg/m3，无有效处理方法，处理费用高	无中和渣产生，硫化渣量2-3kg/m3 (降低90%)以上，避免了中和渣的处理处置和二次污染的风险
渣中金属浓度	小于5%	小于25%	50-60%
有价金属单独分离	无	无	有
重金属、资源利用	中和渣重金属含量低，难以综合回收，酸被中和	硫化渣可以回收，但铜砷共存，酸被中和	渣中重金属含量高，可将铜砷分离，铜可以作为原材料回砷单独开路，酸回收利用
二次污染	有	存在硫化氢污染	全密闭装置，无二次污染
回收效益	中和渣无有价金属回收，无效益	硫化渣回收难度大，无效益	梯级硫化渣便于有价金属回收，酸浓缩回收
后续处理的影响	药剂投加量大，处理后盐分高，影响废水回用	药剂投加量大，处理后盐分高，影响废水回用	硫化氢中氢经反应后生成水，酸分离后回收，不用大量碱进行中和，处理后盐分低，对废水回用影响较小

资料来源：观研天下数据中心整理

四、院企合作已成为重金属污染治理行业转型升级发展的主要趋势

当前，院企合作已成为重金属污染治理行业转型升级发展的主要趋势。院企合作的优势有如下几点：1）技术和专业知识：重金属污染治理是一项高度专业化和技术密集的工作，需要具备相关领域的专业知识和先进技术。科研院所通常具有丰富的研究经验和先进的技术手段，能够为企业提供技术支持和解决方案，帮助其更好地应对重金属污染问题；2）资金和设备支持：重金属污染治理需要大量的资金投入和专业设备，而科研院所通常拥有一定的资金和设备资源。通过与企业合作，科研院所可以为企业提供资金支持和设备借用等方面的帮助，降低企业的研发成本和设备投资；3）信息共享和技术转移：科研院所在重金属污染治理领域拥有丰富的研究成果和经验，通过与企业合作，可以实现信息共享和技术转移；4）政策支持和监管要求：政府对于重金属污染治理越来越重视，出台了一系列的政策和监管要求。与科研院所合作可以更好地满足政策和要求的要求，提高企业的合规性和可持续发展能力。

基于上述优势，近年来众多院校积极促进产学研深度融合发展，与多家企业确立合作关系。例如：2015年中科院上海高等研究院与深圳粤鹏集团湖南景翌环保公司围绕“土壤及地下水重金属污染修复应用课题”开展技术合作；2022年江西电建公司与中国科学院水生生物研究所“镉污染稻田土壤的修复技术联合攻关与示范推广”产学研用合作进入全新阶段；2023年湖北省农业科学院中药材研究所、华中师范大学化学学院、华中农业大学经济管理学院与武汉市秀谷科技有限公司围绕“农田重金属污染治理二代技术研发及修复项目管理标准研究”开展技术研发合作。预计未来在院企合作趋势下，能进一步提升重金属污染治理行业管理水平，推动学科与产业相互促进、共同发展，努力实现“院企合作、产学共赢”，最终取得丰硕的成果。

观研天下分析师观点：近年来行业面临几个突出问题：一是冶炼行业产能过剩问题突出，行业效益大幅下滑；二是生产成本高企，企业缺乏竞争力；三是资源、能源、环境压力日益增大。在这样的背景下，行业不仅应在战略上统筹谋划，也应在战术上一体考虑。（LZC）