世界今热点：地球碳中和之“煤灰饼王”：眉飞色舞探无霾

近期地球大气层中的二氧化碳浓度再攀新高，2022年中已经达到 421ppm，而人类活动的碳排放量还在不断增长，全球社会能源环境相关板块2022年碳排放超过375亿吨二氧化碳。2021年，在不包括LULUCF（土地利用、土地利用变化和林业排放）的基础上，全球温室气体排放初步估计为528亿吨二氧化碳当量。2022年全球煤炭总产量83.2亿吨，比2022年78.88亿吨增长5.4%，创历史新高。国际煤价在“去煤化”与“去煤化纠偏”之间来回挣扎并剧烈震荡。国内外煤市价格飞涨——“煤超疯之眉飞色舞”频现：国际动力煤方面，全球基准煤价——澳大利亚纽卡斯尔港（NEWC6000大卡）2022年动力煤全年均价每吨358美元，动力煤现货一度冲破每吨483.5美元历史高点。欧洲ARA6000大卡动力煤2022年均价271美元/吨，2022年3月10日突破462美元——达到了近一个世纪以来的新高。南非RB动力煤价指数（6000大卡）2022年均价274美元/吨。国内动力煤方面，2021年10月18日，环渤海动力煤涨至2600元/吨，送达至某些电站炉口则综合煤价.标煤已逾3500元/吨——度电煤耗之燃料成本超出1元RMB。惠誉预测未来全球煤市一动力煤价格将从2022年历史高点回落，煤价持续坚挺但低于2022年——预测2023年澳大利亚纽卡斯尔港（NEWC6000大卡）动力煤价格指数在每吨280美元左右（低于2022年每吨358美元的均价），进而伴随着国际碳税新热浪及“去煤化”再度登堂入室——预计2024年国际市场动力煤价格为每吨250美元，2025年每吨200美元，2026年每吨180美元，2027年每吨150美元。业界预计未来5年（2023—2028）全球煤炭年产量“野马脱缰”，全球煤炭年产量峰值逼近90亿吨。研究发现，全球涉煤产业链全行业全年温室气体排放总量大于200亿吨二氧化碳当量（排放峰值逼近234.56亿吨）。

2022年中国大陆地区温室气体排放达到了140.93亿吨二氧化碳当量，占全球总排放量的27%以上，远远超过了排在第二位的美国。2022年中国大陆地区生产原煤45.6亿吨，全年进口煤炭2.9亿吨，2022全年煤炭能源消费量30.3亿吨标准煤（增长3.3%）——超越2014年，中国大陆地区煤炭消费正在迎来新一轮峰值。由于煤炭开发利用过程中产生的碳排放是中国大陆地区碳排放的主要来源，约占全国能源环境相关板块碳排放总量的60%。中国大陆地区2030年“碳达峰”温室气体排放约150亿吨二氧化碳当量，控煤降碳势在必行！中国钢铁行业全年炼铁炼钢总产量已逾10亿余吨，为从容应对国际碳税起见，亟待实施新能源战略转型，“3060.钢铁双碳”未来清洁能源国外进口——实施“绿氨”替代炼焦煤（澳煤），势在必行！此外，澳大利亚昆士兰州峰景矿优质炼焦煤平仓价从2020年11月每吨97.25美元的低谷暴涨至2022年3月18日每吨670美元的峰值，中国钢铁行业广泛推广采用“氨氢能源.氢能炼钢”新工艺还有助于平抑国际优质炼焦煤的非理性煤价狂涨潜在风险！

全球煤市当前正在迎来辉煌岁月——此轮“黑金时代”（2019—2035），年开采八九十亿吨原煤，每年粉煤灰与炉渣弃物其排放总量约在20亿吨级。粉煤灰是指燃煤电厂以及煤矸石、 煤泥资源综合利用电厂锅炉烟气经过除尘器收集后获得的细小飞灰和炉渣。煤粉电站锅炉通常每吨煤就会产生二三百公斤粉煤灰。粉煤灰有着良好的物理、化学性能和利用的价值，因而成为一种“二次资源” 。粉煤灰中的C、Fe、Al及稀有金属可以回收，CaO、SiO2等活性物质可广泛用作建材和工业原料，Si、P、K、S等组分可用于制作农业肥料与土壤改良剂，其良好的物化性能可用于环境保护及治理。因此粉煤灰又被誉为“预先开采的矿藏”，美国把粉煤灰列为矿物资源的第七位，从粉煤灰中回收提取锂、铀U、钍Th等新能源材料具有很好的发展前景。2014年美国国会要求能源部进行“煤炭中经济回收稀土元素”可行性研究，预计到2025年开展大规模部署。西方某些发达国家已把粉煤灰作为提取各类金属的原料，某些粉煤灰可能富集锗、镓、铀、镍、铂、钍等稀有元素，由此可见煤灰实则“金属色泽万般艳丽”。粉煤灰含Fe2O3一般在4%～20%，最高达43%，当Fe2O3含量大于5%时，即可回收。Al2O3是粉煤灰的主要成分，一般含17%～35%，可作宝贵的铝资源。粉煤灰中还含有大量稀有金属和变价元素，如铂Pt、锗Ge、镓Ga、钪Sc、钛Ti、锌Zn等。 美国、日本、加拿大等国已进行了大量开发，并实现了工业化提取稀土元素、锂、铂Pt、锗Ge、钒V、镍、铀U、钍Th、锶 Sr...........

(相关资料图)

中国粉煤灰排放惊人，已成工业固体污染之首。近年来中国内地每年直接燃烧40多亿吨原煤，产生10多亿吨煤灰（85%为粉煤灰/15%为炉渣），加上历史存量则接近二百亿吨煤灰需要实施综合环境治理。 据统计，2022年中国大陆地区粉煤灰排放量近9亿吨（未来峰值达10亿吨级），位居世界第一。专家评估发现，国内高铝粉煤灰中，氧化铝潜在资源总量达数百亿吨。

国内现存200多亿吨煤灰中，硅、铝、铁的氧化物占85%；钙、镁、钠、钾、硫，还有As、Cu、Zn等微量元素与重金属：铜、银、镓、铟、镭、锶 Sr、钪、铌、钇、镧、....镉、铅、砷、硒、铬、镍......，以及钍、铀等核燃料元素物质。从粉煤灰中可以回收金属稼Ga、钼、钒V、 Fe、Al、Ti、Ge锗、U、钍Th、镭Ra等........，还能提取二氧化硅和氧化铝白炭黑、粉煤灰瓷砖、高强纤维、功能陶粒、陶瓷纤维、合成矾土、新型耐火材料碳化硅、玻璃陶瓷等，空心微珠做填料，高炉渣粉煤灰制备矿渣纤维保温材料。

2009年末，国家环保部等七部委出台《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》，提出重点防控铅、汞、 镉、铬和砷这五种重金属。2009年中国煤炭消费量超过30亿吨，其中电力行业耗煤超过了一半，燃煤火电行业粉煤灰年产量达到了3.75亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多。粉煤灰污染已成为中国最大的单一固体污染源。 “绿色和平”估算，中国燃煤火电行业2009年排放的粉煤灰中，含有镉358.75吨，铬10054.25吨，砷9410吨，汞4.25吨，铅5345.5吨，总计约2.5万吨。粉煤灰绝非惰性固体废弃物。储灰场中的重金属向自然水环境迁移， 从而对地下水、江河湖海造成严重的污染。日本法律规定粉煤灰中的重金属需作去除处理，粉煤灰（飞灰80%与底灰20%）与炉渣分开收集及合理处置。汞以气态出现在烟气中，铅与镉以气固两相出现，铅在底灰中居多，镉在飞灰中居多（80%）。其他重金属则在飞灰、底灰与炉渣中。粉煤灰目前在中国内地依然被作为一般性产业固体废物治理，燃煤火电厂利用现有的政策法规漏洞，甚至直接违反相关规定，进一步加剧了粉煤灰对环境的污染。燃煤火电厂贮灰场的随意排放不仅规模巨大，同时还产生了粉煤灰成分（重金属、放射物质）污染、空气污染、水污染、土壤污染、人体健康危害以及地质灾害等多个方面的环境破坏和社会影响。煤灰中重金属含量过高： 铜是土壤的7-28倍，砷是土壤中的23-158倍，镉是土壤的20-70倍，铅是土壤的2-150倍，汞没有土壤的数据。此外，放射性也明显高于土壤（钴高含量），废煤灰的放射性元素含量至少要比原煤高二到五倍——原煤中的铀平均含量为3mg／kg。对内蒙古准格尔燃煤电厂的研究表明，92.2%的铀经燃烧后进入了飞灰和底灰（均为固体燃煤 产物，前者被除尘器捕集）。（燃煤）炭渣土——粉煤灰不应盲目施用于农田。

从循环利用角度来看，粉煤灰是名副其实的“天饼矿产”。废煤灰的放射性元素含量至少要比原煤高二到五倍。对内蒙古准格尔燃煤电厂的研究表明，92.2%的铀经燃烧后进入了飞灰和底灰（均为固体燃煤产物，前者被除尘器捕集）。国内煤炭年产量高达四五十亿吨，中国煤中的铀平均含量为3mg／kg，在某地富铀煤中检测到的最高值达25660mg／kg，煤粉燃烧后形成粉煤灰，煤中原有的放射性元素铀会富集于粉煤灰中，因此粉煤灰中大量的铀可代替铀矿成为一种很好的铀资源。全世界原煤矿物的铀储量估计至少在1～2Mt，是一种潜在的铀资源。早在20世纪50年代初，布朗(K.B.Brown)等人开始研究从美国达科他州的含铀褐煤中提取铀，制定了低温灰化、酸浸出和清液萃取的流程，最终可以由此而生产出“黄饼铀”及电站用核燃料棒。

河南平顶山矿、湖南涟邵煤矿、重庆松藻煤矿、新疆伊犁煤矿、云南干河煤矿、蒙自煤矿、建水煤矿和临沧煤矿其煤炭含铀高达百万分之25至90以至更高。外蒙煤炭灰份平均含铀量高达百万分之57，湖北某地石煤样品的灰分中含铀高达百万280。中国“碳达峰”之前每年原煤消费约四五十亿吨，即使按照黄文辉唐修义提供的最低平均含铀量，一年也有一万二千吨铀，如果按照新疆禁采标准的百万分之五十含铀量算，有二十万吨铀。如果内蒙煤炭比想象的含铀量更大，通过燃煤散发的铀也许比二十万吨更加多得多。

循环流化床“CFB低温烧透”有利于废煤灰综合利用（国标“粉煤灰”不包括循环流化床锅炉燃烧收集的粉末），国内新一轮“粉煤灰综合利用循环经济热潮”正在到来。据相关专家估计，CFB循环流化床电站燃煤锅炉其粉煤灰年排放量已超过1亿吨。 循环流化床电站锅炉（CFB）很适合从含铀褐煤的煤灰中回收提取锂、铀U、钍Th等新能源材料。

原煤实质上本身即为泛油气能源与新能源（核燃料）的自然载体。煤炭分级与分质转化综合利用是现代煤化工的一种“传统”与“新型”的结合形式，现代煤化工可以让原煤实现比“动力煤”高出十倍乃至百倍的高附加值，从而助力煤炭清洁化利用的深度转型。光热储能、新型核能技术、循环流化床电站锅炉（CFB）及其超临界工业蒸汽，能让现代煤化工更加映射出“红粉佳人”的美姿，且还能将散焦粉、兰炭、石油焦、低质低值煤、可燃尘泥等可燃废弃物以及农林生物质资源转变为清洁燃料新型能源战略储备，比如替代天然气SNG、氨、甲醇、LNG、成品油等，推动“天饼矿产”煤灰全额回收综合利用并进而提取锂、铀U、钍Th等新能源材料。光热储能与新型核能技术，让现代煤化工与生物质基能源化工绽放异彩。新型核能技术（裂变核能）可以让核燃料能源经济取得比“水堆核电（含国际第三代核电）”技术路径高出数十倍乃至数百倍的项目利润！

研究发现，煤.灰.色.舞.探无霾——全球煤炭年消费总量完全可以降低到18亿吨标煤以内（每年实现百亿吨级降碳—二氧化碳），且所排放的二氧化碳还能通过CCUS等碳捕集技术实现全球碳产业全质利用——比如未来燃料，如SAF可持续航空燃料等，让全球煤基能源真正实现“近零碳”。

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