(碳排放論文)金屬礦山碳排放現(xiàn)狀及降碳路徑淺析

【碳排放論文】金屬礦山碳排放現(xiàn)狀及降碳路徑淺析摘要：我們國家公布雙碳目標后，各行各業(yè)積極響應行動，開展行業(yè)碳排放現(xiàn)狀及降碳路線圖研究，取得了積極進展。金屬礦山行業(yè)“十三五〞期間受外部發(fā)展環(huán)境制約，產(chǎn)量明顯下降。從行業(yè)層面分析，黑色金屬礦山行業(yè)產(chǎn)量明顯大幅下降，碳排放峰值已過，而有色金屬礦行業(yè)由于需求仍在持續(xù)增長，雖產(chǎn)量有波動，但碳排放尚未達到峰值。通過與國際大型礦業(yè)公司碳排放強度對比分析，我們國家金屬礦山行業(yè)碳排放總量占我們國家碳排放總量比例較小，但減排空間仍然很大，可從優(yōu)化和調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結構、推廣低碳節(jié)能技術、利用新能源優(yōu)化用能結構、產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同降碳、推進礦山生態(tài)修復復墾和參與負碳技術研發(fā)6個方面實現(xiàn)降碳。關鍵詞：金屬礦山；鐵礦；有色礦；碳達峰；降碳路徑；低碳(巴黎協(xié)定〕〔TheParisAgreement〕是由全世界178個締約方共同簽署的氣候變化協(xié)定，是對2020年后全球應對氣候變化的行動做出的統(tǒng)一安排。(巴黎協(xié)定〕的長期目標是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時期上升幅度控制在2℃以內(nèi)，并努力將溫度上升幅度限制在1.5℃以內(nèi)，是繼1992年(聯(lián)合國氣候變化框架公約〕、1997年(京都議定書〕之后，人類歷史上應對氣候變化的第三個里程碑式的國際法律文本，形成2020年后的全球氣候治理格局。目前，已有127個國家自主承諾碳中和。2020年9月22日，在第七十五屆聯(lián)合國大會發(fā)表重要講話，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取到2060年前實現(xiàn)碳中和。此后，我們國家各行各業(yè)積極行動，將實現(xiàn)“3060〞雙碳目標作為重點工作開展。本文重點分析探討我們國家金屬礦山碳排放現(xiàn)狀、結構及降碳路徑選擇。一、我們國家金屬礦山現(xiàn)狀金屬礦產(chǎn)主要包括黑色金屬礦產(chǎn)資源、有色金屬礦產(chǎn)資源和非金屬礦產(chǎn)資源，其中黑色礦產(chǎn)資源以鐵礦為主，有色礦產(chǎn)資源以銅和鋁為主。1.生產(chǎn)現(xiàn)狀2020年，我們國家鐵礦石原礦產(chǎn)量8.67億噸，同比增加3.7%〔國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)〕，鐵精礦約2.7億噸〔中礦協(xié)數(shù)據(jù)〕，同比增長1.8%。錳礦年產(chǎn)量在600萬噸左右；鉻礦年產(chǎn)量在10萬噸左右；6種有色金屬礦產(chǎn)精礦金屬量603.2萬噸，同比增長1.6%。2.產(chǎn)業(yè)結構從產(chǎn)業(yè)結構看，我們國家露天采礦量占總量比例約為80%，地下采礦占比約為20%。但從總體發(fā)展趨勢看，未來我們國家露天采礦的比重將呈下降趨勢，地下采礦比例逐漸上升。從選礦結構看，未來我們國家難選礦比例將逐漸增加。二、我們國家金屬礦山碳排放現(xiàn)狀金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)的范圍主要包括資源的開采和選礦過程，即礦產(chǎn)資源從地下被開采到精礦產(chǎn)品，開采分為露天開采和地下開采2種，其中露天開采包括穿孔、爆破、鏟裝、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，地下開采包括穿孔、爆破、鏟裝、運輸、提升、排水、通風等環(huán)節(jié)；選礦加工過程包括破碎、篩分、磨礦、選別、過濾、精〔尾〕礦輸送等環(huán)節(jié)。這個過程中與溫室氣體有關的內(nèi)容主要包括開發(fā)和加工過程的能源消耗。1.碳排放分類根據(jù)(中國礦山企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南〔試行〕〕，礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)節(jié)主要包含開采和洗選，金屬礦山的碳排放主要包括以下2個部分：——化石燃料燃燒直接排放：指煤、柴油等化石燃料在各種類型的固定或移動燃燒設備中與氧氣充分燃燒生成的二氧化碳排放。礦產(chǎn)資源開發(fā)牽涉化石燃料燃燒的裝置或設備主要有工業(yè)鍋爐、內(nèi)燃鑿巖機、鏟車、推土機、自卸汽車等?！獌糍徣腚娏﹄[含的間接排放：該部分排放實際發(fā)生在電力生產(chǎn)企業(yè)，但由礦產(chǎn)資源開發(fā)主體的消費活動引發(fā)，依照規(guī)定也計入礦產(chǎn)資源開發(fā)主體的排放總量中。2.碳排放現(xiàn)狀鑒于統(tǒng)計數(shù)據(jù)限制，金屬礦山行業(yè)能耗數(shù)據(jù)基于2019年(中國能源統(tǒng)計年鑒〕，根據(jù)模型計算得到2010—2018年碳排放總量，如此圖1所示。金屬礦山開發(fā)碳排放總量自2013—2014年進入平臺期之后已大幅下降。其中，黑色金屬礦采選業(yè)碳排放占比整體呈下降趨勢，有色金屬礦采選業(yè)碳排放占比整體呈上升趨勢。黑色金屬礦采選業(yè)，電力消耗產(chǎn)生的碳排放是主要碳排放源，其次是煤炭和焦炭，且電力消耗的碳排放占比逐漸增大，煤炭和焦炭消耗的碳排放占比逐漸減小，表示清楚黑色金屬礦采選業(yè)電氣化水平在逐漸提高，如此圖2所示。有色金屬礦采選業(yè)，電力消耗產(chǎn)生的碳排放也是主要碳排放源，其次是煤炭。且電力消耗的碳排放占比逐漸增大，煤炭消耗的碳排放占比逐漸減小，表示清楚有色金屬礦采選業(yè)電氣化水平也在逐漸提高，并且電氣化水平比黑色金屬礦采選業(yè)更高。2018年有色金屬礦采選業(yè)電力消耗的碳排放占比達到87%，如此圖3所示。三、國際主要礦業(yè)公司降碳路徑分析2020年全球前十大礦業(yè)公司中的必和必拓、力拓、淡水河谷、嘉能可、英美集團、FMG在金屬礦產(chǎn)行業(yè)中占據(jù)了巨大份額，在全球礦業(yè)市場上舉足輕重。這些公司積極響應減碳號召，均將減碳納入到履行社會責任的日程中，推進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.國際主要礦業(yè)公司碳中和承諾必和必拓、力拓、淡水河谷、英美集團、FMG、嘉能可、巴里克等國際礦業(yè)公司均公布了其碳中和承諾和減碳路徑，詳見表1。2.國際礦業(yè)公司主要降碳路徑〔1〕主動響應政府應對氣候變化，披露碳排放數(shù)據(jù)國際主要礦業(yè)公司積極響應政府和國際組織號召，披露碳排放數(shù)據(jù)，促進全球應對氣候變化，為實現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標和(巴黎協(xié)定〕目標而努力。〔2〕優(yōu)化資產(chǎn)組合，降低高碳資產(chǎn)占比近年來，為應對氣候變化政策調(diào)整，部分國際礦業(yè)公司在不斷調(diào)整其資產(chǎn)組合，降低煤炭等高碳排放資產(chǎn)占比，如2018年力拓完成煤炭資產(chǎn)剝離，退出煤炭業(yè)務；2020年必和必拓通過將旗下石油與天然氣資產(chǎn)出售給澳大利亞Woodside石油公司，徹底退出油氣業(yè)務，并尋求出售最后剩余的動力煤礦，以便專注于“更加綠色〞的大宗商品?！?〕大力發(fā)展新能源，優(yōu)化用能結構和提升能源利用效率充分利用風能、太陽能和可再生能源，優(yōu)化用能結構，并通過技術進步提升用能效率。2021年力拓計劃斥資24億美元在塞爾維亞建設1座鋰礦，正在向綠色能源轉(zhuǎn)型。必和必拓與IberdrolaAustralia簽訂可再生能源供應協(xié)議，花費5億澳元〔3.69億美元〕從奧古斯特港可再生能源公園〔PAREP〕獲取電力，將奧運大壩銅鈾礦的排放量減少約一半?！?〕產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同減碳2020年，必和必拓與中國寶武就共同應對氣候變化簽署戰(zhàn)略合作諒解備忘錄，計劃投資3500萬美元，共享互通低碳減排技術知識，旨在共同應對全球鋼鐵產(chǎn)業(yè)所面臨的氣候變化挑戰(zhàn)。力拓與行業(yè)領先的產(chǎn)業(yè)鏈合作，如中國寶武鋼鐵集團、清華大學、新日鐵公司等，并與合資企業(yè)ELYSIS共同開發(fā)無碳電解鋁技術。嘉能可通過將資金優(yōu)先投向再生金屬、與上下游產(chǎn)業(yè)鏈合作、支持減排技術的吸收和整合、利用技術提高資源利用效率、采用透明的管理方法等措施進一步減少公司產(chǎn)品的碳足跡?！?〕將氣候風險管理和尋找機遇納入經(jīng)濟績效管理氣候變化將導致能源結構和價格變化，引發(fā)各國碳稅政策的出臺和修訂，可能導致企業(yè)運營成本增加。此外，極端天氣、洪水及干旱等氣候事件發(fā)生的頻率逐年增加，降雨模式不斷變化，氣溫逐年上升，也會增加企業(yè)運營風險。為了應對這些風險，大型礦業(yè)企業(yè)定期在企業(yè)戰(zhàn)略框架內(nèi)審查和更新其應對氣候變化的方法，既防范風險，又尋找機遇。3.案例分析FMG是1家單一鐵礦石生產(chǎn)商，根據(jù)其2020財年年報及氣候變化報告，2020財年FMG鐵礦石產(chǎn)量1.78億噸，其二氧化碳排放中期目標為：到2030年實現(xiàn)凈零排放〔2021年最新〕。2009—2020年FMG二氧化碳排放量見圖4，F(xiàn)MG二氧化碳排放結構見圖5。此外，F(xiàn)MG通過全資子公司FFI，在澳大利亞開發(fā)綠色電能源、綠色氫能源和綠色氨能源項目，計劃開發(fā)大規(guī)模綠色氫氣生產(chǎn)工廠，將生產(chǎn)的氫氣用于粗鋼生產(chǎn)，并銷售由此產(chǎn)生的“綠色鐵〔greeniron〕〞。FFI目前計劃到2030年實現(xiàn)“綠氫〞年產(chǎn)量1500萬噸。從以上可以看出，F(xiàn)MG年排放二氧化碳約200萬噸，噸鐵礦產(chǎn)品排放強度約11.8kg，而我們國家鐵礦企業(yè)由于品位低、工藝流程長，噸產(chǎn)品二氧化碳排放量在80~120kg，排放量大，但降碳空間也較大〔見圖6〕。四、我們國家金屬礦山降碳路徑探討根據(jù)我們國家金屬礦山發(fā)展現(xiàn)狀及國際礦業(yè)公司實踐，本文從以下幾個方面探討我們國家金屬礦山降碳路徑，以饗讀者。1.優(yōu)化和調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結構一是大力推進資源基地建設。綜合考慮資源稟賦、開發(fā)利用條件、環(huán)境承載力和區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局等因素，從行業(yè)層面需推動建設多個資源基地，將其作為保障國家金屬礦山安全供應的戰(zhàn)略核心區(qū)域，大力推進資源規(guī)模開發(fā)和產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。二是從產(chǎn)業(yè)結構層面，需培育建設大型礦業(yè)企業(yè)集團。把對穩(wěn)定產(chǎn)能、產(chǎn)業(yè)升級、效益增長具有重大影響的大型礦山項目新建、改擴建項目，列入國家重點建設工程；支持領軍企業(yè)組建大型企業(yè)〔集團〕。三是規(guī)范行業(yè)管理。建議出臺行業(yè)規(guī)范條件，提高準入門檻，加強礦山生態(tài)環(huán)境治理，加快安全環(huán)保升級改造，開展資源綜合利用，推動產(chǎn)業(yè)集約化、綠色化、智能化轉(zhuǎn)型，全面提高資源開發(fā)利用水平，實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。2.大力推廣低碳節(jié)能技術，提高用能效率一是應用新工藝、新技術，如鐵礦行業(yè)正在推廣應用的層壓粉碎技術——高壓輥磨機——可實現(xiàn)多破少磨、降低能源消耗和碳排放；二是大力推進智能礦山建設及能源管控體系建設，提高金屬礦山能源利用效率，如露天礦山無人運輸、地下礦山無人采礦等技術的推廣應用；三是進行工藝裝備技術升級改造，采用新材料和節(jié)能技術延長設備的使用周期，降低設備能耗。3.發(fā)展新能源，優(yōu)化用能結構一是充分利用選礦廠、辦公樓等屋頂發(fā)展分布式光伏發(fā)電；二是充分利用金屬礦山排土場、尾礦庫、工業(yè)場地等占地面積大的特點，大力發(fā)展風電、光伏、抽水蓄能電站等新能源，優(yōu)化金屬礦山用能結構，替代化石燃料消耗，降低碳排放。4.產(chǎn)業(yè)協(xié)同降碳一是產(chǎn)業(yè)鏈上下游縱向協(xié)同降碳。金屬礦產(chǎn)品作為冶煉產(chǎn)業(yè)的原料，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同降碳空間巨大。就鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈看，鋼鐵行業(yè)是我們國家工業(yè)行業(yè)中主要的碳排放行業(yè)，年二氧化碳排放量約占全國碳排放量的15%，鋼鐵行業(yè)優(yōu)化爐料結構、提高入爐品位是重要的減碳路徑之一，同時對上游礦山鐵精礦品位提出了更高要求，也為產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同降碳提供了機遇。從碳足跡角度看，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同降碳也是重要的減碳路徑。二是產(chǎn)業(yè)間橫向協(xié)同減碳。金屬礦山采選過程產(chǎn)生大量固體廢棄物，近年來隨著環(huán)保政策趨嚴，金屬礦山廢石綜合利用生產(chǎn)建筑骨料、機制砂，尾砂綜合利用提取建筑砂、制作混凝土砌塊等建筑材料，以及尾砂充填采礦法得到廣泛應用。這些措施可大規(guī)模減少砂石開采和河道取砂，減少崩落法采礦導致的地面塌陷，降低對環(huán)境的擾動，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)間協(xié)同降碳。5.推進礦山生態(tài)修復和復墾，開展生態(tài)碳匯礦山開發(fā)過程中，必然導致生態(tài)環(huán)境的損害，通過綠色礦山建設，推進生態(tài)環(huán)境修復和復墾，部分閉庫尾礦庫或排土場還可開展生態(tài)碳匯建設，為企業(yè)碳中和打下堅實基礎。6.科技創(chuàng)新是實現(xiàn)碳中和的重要保障在金屬礦山降碳和實現(xiàn)碳中和的過程中，需要加大科技創(chuàng)新投入力度，充分利用節(jié)能新裝備、新技術提高能源利用效率，研發(fā)負碳技術實現(xiàn)碳中和，建議金屬礦山要加強與其他產(chǎn)業(yè)的協(xié)作，積極參與CCS、CCUS等負碳技術的研發(fā)，充分