有高飞潜力的重金属—铅.doc

有高飞潜力的重金属铅1铅概况1.1.铅的自然属性（物理化学性质）：铅是灰白色金属，密度11.34，熔点327.5，沸点1740，质地柔软，抗张强度小。铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用，其表面会很快氧化生成保护薄膜；在加热下，铅能很快与氧、硫、卤素化合；铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应；铅与稀硝酸反应，但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。铅及其化合物对人体有较大毒性，并可在人体内积累。 1.2.铅资源概述：铅是人类最早使用的金属之一，公元前3000年，人类就从矿石中熔炼铅。铅锌在自然界里特别在原生矿床中共生极为密切。它们具有共同的成矿物质来源和十分相似的地球化学行为，有类似的外层电子结构，都具有强烈的亲硫性，并形成相同的易溶络合物。它们被铁锰质、粘土或有机质吸附的情况也很相近。铅在地壳中平均含量约为1510-6，锌在地壳中平均含量约为8010-6。 目前，在地壳中已发现的铅锌矿物约有250多种，大约1/3是硫化物和硫酸盐类，但可供目前工业利用的仅有17种。其中，铅工业矿物有方铅矿、硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、车轮矿、白铅矿、铅矾、铬铅矿、磷氯铅矿、砷铅矿、钒铅矿、钼铅矿；锌工业矿物有闪锌矿、纤维锌矿、菱锌矿、异极矿、硅锌矿、水锌矿。方铅矿、闪锌矿等是冶炼铅锌的主要工业矿物原料。 1.3.铅的主流冶炼工艺：硫化铅精矿炼铅主要包括烧结焙烧、鼓风炉熔炼和精炼等过程。烧结焙烧使精矿中的PbS氧化为PbO，并烧结成块。烧结块含铅4050,含硫低于2。一部分二氧化硫浓度高的焙烧烟气可用于生产硫酸。 还原熔炼是将破碎成100毫米左右的烧结块配以10%左右的焦炭装入鼓风炉，从炉的下部鼓入空气或预热空气（250450）或富氧空气，使焦炭燃烧，保持风口区的温度在1300左右，含有CO的高温烟气在炉内向上运动，在此过程中，使炉料中的氧化铅还原成铅，氧化铁等形成炉渣。液体铅和炉渣流入炉缸，进行分离。铅液在向下流动的过程中捕集金、银、铜、铋等金属。所得含铅约98的粗铅，送往精炼。当炉渣含锌高时，经烟化炉处理回收锌、铅。 粗铅精炼分火法精炼和电解精炼。火法精炼包括：熔析精炼和加硫除铜。熔析是利用铜在铅中的溶解度随温度的降低而减小的特性，降温除去部分铜，加硫是使铜生成Cu2S进一步除去。经过这两段作业，铅中含铜可降至0.0010.002。碱性精炼除砷、锡、锑。除铜后的铅液不断流经熔融的氢氧化钠和氯化钠，同时加入硝石 (NaNO3)作氧化剂，使砷、锡、锑分别氧化生成砷酸钠(Na3AsO4)、锡酸钠(Na2SnO3)和锑酸钠(Na3SbO4)，溶于氢氧化钠和氯化钠的混合熔体中而与铅分离。加锌除银。加锌于含银的铅液，生成浮于铅液表面的“银锌壳”。银锌壳一般比粗铅含银高20倍，是提取银的原料。铅液中残存的锌(0.60.7%),可用碱性精炼法或氯化精炼法除去。加钙、镁除铋。在一定温度下铋与钙可生成Bi2Ca3和Bi3Ca，铋与镁可生成Bi2Mg3，此法可使铅中的铋降至0.010.02。 电解精炼时，因粗铅中的铜、锡等杂质对电解有害，电解前先用火法初步精炼，以除去铜、锡。电解时阳极中须含有千分之几的锑，以便使阳极泥致密而不脱落，故在铸造阳极前须调整铅液中的含锑量。电解以火法初步精炼的粗铅为阳极,以电解精铅薄片为阴极,在硅氟酸铅和硅氟酸溶液中进行。 1.4.铅的主要用途：铅主要用于制造铅蓄电池，在制酸工业和冶金工业上用铅板、铅管作衬里保护设备，电气工业中铅用作电缆包皮和熔断保险丝。含锡、锑的铅合金用作印刷活字，铅锡合金用于制造易熔铅焊条，铅板和镀铅钢板用于建筑工业。铅对X射线和射线有良好的吸收性，广泛用作X光机和原子能装置的保护材料。由于铅毒和经济等原因，某些领域中铅已经或即将被其他材料所代替。 2供求关系铅的讽刺对商品投资的一个教训 即使铅产业再过去20年失掉了两个最大的市场油漆和汽油，铅价仍在创历史新高。铅就是这样一个完美的例证：在需求下降时，依然有可能出现一个巨大的牛市。很清楚：需求下降甚至经济增长放慢并不意味着一个熊市如果供应的下降更为猛烈的话。2.1.供应：截至2009年，全球铅储量为7900万吨，基础储量为1.7亿吨，其中澳大利亚、中国、美国和秘鲁等国的资源较为丰富。图1：2009年全球铅储量分布图资料来源：USGS表1：2009年全球铅储量和基础储量分布图单位：千吨资料来源：USGS从中国的储量分布来看，内蒙和云南是我国主要铅资源分布地，占全国储量的4成左右，广东、湖南和甘肃的储量也在百万吨以上。图2：中国铅资源分布图资料来源：国家统计局图3：中国铅资源占比分布图资料来源：国家统计局表2：2009年中国铅储量分布表单位：万吨资料来源：国家统计局铅矿供给增量主要来自中国从铅矿的供给来看，中国铅矿近年增长迅速，而世界其他国家和地区产能增长比较缓慢，中国产能决定铅矿供给趋势。图4：铅矿增长主要来自中国资料来源：ILZSG表3：2009年中国铅矿产量分布表单位：吨资料来源：中国有色工业协会全球铅生产大国均为资源拥有量较大的国家，上世纪90年代中后期澳大利亚、美国等国产量较大，2004年开始，中国产量开始超越澳大利亚成为全球最大的生产国，并以每年两位数增长速度发展，2009年中国铅产量已经占到全球产量的43%，成为全球第一铅生产国。表4：19942009全球铅矿产量表（含铅量）单位：千吨资料来源：USGS从2003年开始，中国铅产量全球占比从22%上升到2009年的43%，年均复合增长率达到13%，而澳大利亚、美国、秘鲁等国产量持续下降，墨西哥在2009年产量有所增长。图5：全球各国铅产量占比资料来源：ILZSG铅矿的定价研究：铅的冶炼及产能分布从产能分布来看，中国无疑是产能最大的国家，美洲和欧洲基本相当，而亚洲其他国家和非洲的产能较小。2009年中国铅的生产能力超过400万吨，实际产量为387万吨。图6：全球铅冶炼产能分布图资料来源：ILZSG图7：中国铅产量及同比资料来源：wind资讯表5：2010中国再生铅项目单位：万吨资料来源：中国有色工业协会2.2.铅的需求 从铅的消费地区来看，中国、欧洲和美国是三个主要的消费区域，其中中国的消费量占到全球消费量的42%，对铅消费起到决定性作用。图8：中国铅产量及同比资料来源：wind资讯从铅的下游需求来看，铅的需求主要是电池需求，其他需求占比很小，传统的铅酸蓄电池是主要应用领域。图9：全球铅消费结构图资料来源：ILZSG图10：中国铅消费结构图资料来源：ILZSG从中国的需求结构来看，汽车和电动自行车市主要应用领域，其次，在UPS电源、摩托车以及出口领域也占有一定份额。2.3.供需趋势：重生还是消亡？供给短期难有大增长从铅矿的长期供给来看，尽管勘察投资有了较大幅度增加，但在全球矿产勘查投资中所占比例仅占3%，由此可以认为，勘查投入相对较小预示近期发现重要铅锌矿床的可能性较小。据统计，世界超大型铅锌矿床均发现于上世纪90年代以前，近十年来未发现超大型铅锌矿床。在我国铅查明资源储量中储量只占17.8%，基础储量占查明资源储量32%，我国铅锌矿勘查程度相对较低，通过深入工作可以大幅度增加资源储量。在铅矿查明资源储量中，达到勘探程度的资源储量仅占总查明资源储量的28.9%，达到详查和普查程度的分别占41.1%和30%。图11：全球铅锌矿查勘投资额以及占全球矿产勘查总投资额比例资料来源：world metal statistics从目前供给的情况，西方市场再生铅的比例已经很大，矿铅产量所占比例逐年下降，主要原因是，从汽车业回收的再生铅酸电池明显增加。目前，美国再生铅需求量占到70%，欧洲也占到60%。美国目前只有一家铅冶炼企业密苏里冶炼厂，但有在生铅企业21家，西欧12个国家有30价再生铅工厂。而中国情况正好相反，中国产量主要以原铅生产为主，再生铅比例不到25%。随着中国汽车保有量不断上升以及环保和节能的需要，再生铅生产以及所占比例的提升是大势所趋。再生铅所消耗能源不及原生铅的一半。因此，从铅的供给角度来说，只要汽车更换电池的速度保持稳定，再生铅的供给也会比较稳定。图12：西方市场矿铅产量占比趋势图资料来源：world metal statistics传统需求保持稳定在传统使用领域，铅酸电池还有稳定需求。无论在启动领域，还是在动力用以及固定用铅酸蓄电池领域，目前都有着广泛的应用，在新能源领域，储能用铅酸蓄电池的前景也比较广阔。表6：铅酸电池应用分类表资料来源：USGS全球铅生产大国均为资源拥有量较大的国家，上世纪90年代中后期澳大利亚、美国等国产量较大，2004年开始，中国产量开始超越澳大利亚成为全球最大的生产国，并以每年两位数增长速度发展，2009年中国铅产量已经占到全球产量的42%，成为全球第一铅生产国。从中国铅酸电池产量来看，近两年来保持了20%以上的增速，尤其2009年汽车产量的大幅增加，对铅酸电池的产量大幅增长起到了决定性作用。图13：中国铅蓄电池产量趋势图资料来源：国家统计局图14：中国汽车销量图资料来源：国家统计局在UPS电源需求上，2009年初因为3G网络建设，国内移动通信基站设备产量有明显增长，而作为程控交换机用电源则需求没有明显增长。图15：中国移动通信基站设备产量趋势图资料来源：国家统计局图16：中国程控交换机产量趋势图资料来源：国家统计局 而摩托车和电动自行车2009年的增长十分可观，随着保有量的增长，未来更替需求将会越来越大，有利于铅酸电池需求保持长期稳定增长。图17：中国摩托车产量趋势图资料来源：国家统计局图18：中国电动自行车产量趋势图资料来源：国家统计局从未来很长一段时间铅酸电池的发展来看，虽然新能源汽车发展迅速，但要取代铅酸电池的位置还需要很长的时间，因此，铅酸电池在汽车、电动自行车和UPS电源等领域的应用将保持铅需求的稳定增长，短期很难看到铅需求会被打规模取代，传统需求不会萎缩。中长期需求不会消亡有观点认为，从长远来看，铅的需求将会逐渐消亡，理由是铅的污染性导致的环保要求和铅酸蓄电池的逐步淘汰。我们认为，需要用发展的眼光来看待铅的需求，环保要求和技术发展将会不断延长铅的生命力。首先，铅虽然在环保上有一定限制，但其在使用上仍有较多优点，使得即使镍氢、锂电池等其他新型电池问世二十多年来，铅酸电池仍旧占据着电池市场绝大部分份额。2008年，全国电池总产量为344.4亿只，超过全球产量的一半。其中，一次电池309.7亿只，小型二次电池34.65亿只，铅酸电池9077万kvah,太阳能电池2000MW。电池总销售额为2924.59亿元，其中一次电池、小型二次电池、铅酸电池各占800亿元左右，太阳能电池约占500亿元。铅酸电池的技术也不断进步，许多新技术如全密封式、管式、水平式等新结构,及新组分铅合金电极,循环寿命可长达4500 次。2009 年,美国总统奥巴马宣布,拨款24 亿美元支持美国48 个项目发展“下一代电池和电动车”生产,其中用于电池及其材料生产的为15 亿美元。铅酸电池包括在“下一代电池”内。奥巴马宣布的“下一代电池和电动车”支持计划,其中有3430 万美元和3250 万美元分别支持两家公司发展“超级电池”的项目。超级电池”有利于减轻铅污染，所谓“超级电池”,是将超级电容器与铅酸电池的并联使用进化为“内并”,就是将双电层电容器的高比功率、长寿命的优势融合到铅酸电池中,在保持“外并”提高功率、延长电池寿命优点的同时,又能简化电路,提高比能量,并降低总费用。此外，我们用技术生命周期分析图来考量铅酸电池的发展，技术生命周期分析图是指某项技术的每年的专利申请量，与相应的专利申请人数之间关系的图。它能体现这项技术的生命力，即它是处于初始期，发展期，成熟期，还是衰退期。横轴为专利的申请量，纵轴为对应的专利申请人数。可以看出，铅酸电池的生命周期图线虽然其间有小的波动，总体上说，专利申请的数量和专利申请人的数量都处于增加的趋势，说明铅酸电池技术还处于相对稳定的发展期。图19：中国摩托车产量趋势图资料来源：灵盾网而在新经济尤其在新能源汽车领域，铅并非是纯粹的被替代品，恰恰相反，铅的需求将会大大提升，我们来看ILZSG 近期所作出的，对于铅在新能源汽车发展中的未来应用分析：与一般的看法相反，在未来的十年，微混合电动汽车和混合电动汽车的发展更有可能会对精炼铅的需求产生积极影响，而不是减少铅的使用。主要原因如下：铅酸蓄电池可应用于所有目前和计划的微型混合动力汽车模型。未来大型微混合电动汽车将进入市场，需要功率更大的铅酸蓄电池以满足汽车停止启动功能(ASSF)以及再刹车技术(RBT)需要的额外能量。所有现行的和计划使用的混合电动汽车都安装铅酸电池作为协同动力，使其与内燃机(ICE)结合运行为汽车的启动、照明以及引擎(SLI)功能提供能量。长远看，铅应用的任何威胁来自燃料电池和非铅蓄电池技术的进展。尽管非铅蓄电池技术受投资、政府立法、公众兴趣增加的推动突破的可能性增大，但是，像锂和镍一样，原材料供应是一个很大问题。至于镍基电池和锂基电池原材料供应能力还需要仔细评估。如果在未来十年，全球汽车市场要以类似前十年的速度增长，2010 年汽车销售量可以达到1 亿辆，20%是使用镍基电池和锂基电池的混合电动汽车和/或者纯电动汽车的话，每年的金属总需求量大约是4 万吨锂或者60 万吨镍，然而，目前世界锂年度开采量不到25000 吨，镍的总产量是130 万吨，这是一个巨大挑战。供过于求仍将延续根据ILZSG 的预测，2010 年铅矿产量的增速预计为5.8%,电解铅产量增速为7.4%，均比2009 年有明显的恢复。需求随着经济恢复也将有较好表现，ILZSG 预测2010 年铅需求增速为7.2%，较2009 年1.2%的增速有较大提升，但低于供给增速，未来供过于求局面仍将延续。图22：全球铅未来需求预测图资料来源：ILZSG从铅长期平衡趋势来看，2010 年仍未走出产能过剩的状况，仍将有小幅过剩增长量。表7：全球近年铅供需状况资料来源：ILZSG图23：铅供需平衡状况资料来源：ILZSG我们基本认同ILZSG的预测，主要原因在于，中国因素此前是，将来也是决定铅供求的核心因素。从中国2009 年铅消费来看，安泰科预测同比增长16%，主要依靠汽车、电动自行车和通讯领域。新车原装和旧车替换需求都有较大贡献，电动自行车的贡献仅在替换需求上，而通讯需求则贡献度最大，这与2009 年大规模3G 网络建设有直接关系。表2：2010中国再生铅项目资料来源：安泰科由此可见，2009 年大部分增长贡献度其实是来自通讯行业，而3G 网络建设高峰期已经过去，很难在2010 年表现出更高的贡献率，而汽车经过2009 年购买力大规模释放，2010 年增速会明显下降，汽车原装贡献度会低于2009 年，汽车替代贡献度可能会略高于2009 年，电动自行车受到电摩新国