1 Podstawowe informacje
1.1 Procesy objęte zakresem niniejszego opracowania
Między produkcją pierwotną i wtrną metali nieżelaznych istnieje wiele podobieństw. W
niektrych przypadkach rżnice między stosowanymi technikami są niedostrzegalne. Produkcja
wtrna metali nieżelaznych obejmuje produkcję metali z surowcw wtrnych (włączając w to złom)
oraz procesy ponownego wytapiania i wytwarzania stopu. W niniejszym dokumencie
referencyjnym BREF przedstawiono techniki produkcji pierwotnych i wtrnych metali
nieżelaznych.
Ponieważ produkcja anod w niektrych piecach do wytapiania aluminium jest integralną częścią
procesu produkcji, przedstawiono tu rwnież produkcję anod węglowych i grafitowych (część 6.8
załącznika I dyrektywy IPPC).
W państwach zobowiązanych do wdrażania IPPC określono produkcję 42 metali nieżelaznych oraz
produkcję żelazostopw. Określono tu produkcję 10 grup metali o podobnych metodach produkcji.
Na podstawie tych grup zebrano dane do opracowania i na tej podstawie opracowano strukturę
niniejszego dokumentu.
Grupami tymi są:
Cu i jej stopy, Sn i Be,
Al i jego stopy,
Zn, Pb, Cd, Sb i Bi,
metale szlachetne,
rtęć,
metale wysokotopliwe, np. Cr, W, V, Ta, Nb, Re, Mo,
żelazostopy, np. FeCr, FeSi, FeMn, SiMn, FeTi, FeMo, FeV, FeB,
metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych Na, K, Li, Sr, Ca, Mg i Ti,
Ni i Co,
elektrody węglowe i grafitowe.
Opracowanie niniejsze nie obejmuje produkcji metali radioaktywnych oraz produkcji elementw
takich jak płprzewodniki.
Opracowanie niniejsze obejmuje spiekanie i prażenie Î instalacje w punkcie 2.1 załącznika I
dyrektywy. Operacje prażenia i spiekania przedstawione są w dwch miejscach: - a) jako część
punktu 2.5a) procesu produkcji metalu, - b) gdy prażenie i spiekanie wykonywane są osobno, np.
prażenie siarczku molibdenu.
Istnieją tu związki z sektorem chemicznym. Występują jednak szczeglne zagadnienia i rżnice,
ktre należy wziąć pod uwagę, gdy procesy te związane są z produkcją metali, lub gdy związki
metali wytwarzane są w postaci produktw ubocznych w produkcji metali. Opracowanie niniejsze
obejmuje następujące procesy:
Wytwarzanie produktw z siarki, takich jak siarka elementarna, dwutlenek siarki i kwas siarkowy,
gdy są związane z produkcją metali nieżelaznych. Kwas siarkowy, gdy jest on wytwarzany z
dwutlenku siarki w gazach emitowanych na rżnych etapach procesu. Na strukturę procesu i dobr
katalizatora wpływ ma stężenie gazu, temperatura i zanieczyszczenia śladowe.
Produkcja metali nieżelaznych
59
Rozdział 1
Produkcja tlenku cynku z gazw spalania podczas produkcji innych metali;
Produkcja związkw niklu z roztworw wytwarzanych podczas produkcji metali;
Produkcja CaSi i Si odbywająca się w tym samym piecu, co produkcja żelazokrzemu;
Produkcja tlenku glinowego z boksytw przed produkcją aluminium pierwotnego. Jest to etap
wczesnego przygotowania, ktry można wykonać na terenie kopalni lub w pobliżu pieca do
wytapiania. Jest on integralną częścią produkcji metalu w przypadku jej wykonywania w piecu
do wytapiania i jest zawarty w dokumentach referencyjnych BREF.
Walcowanie, ciągnienie i tłoczenie metali nieżelaznych w przypadku bezpośredniego zintegrowania
z produkcją metali może być objęte pozwoleniem i z tego względu procesy te są zawarte w
niniejszym dokumencie. Procesy odlewania nie są przedstawione w niniejszym dokumencie.
Przedstawione są one w innych dokumentach.
1.2 Krtka charakterystyka poszczeglnych przemysłw
Europejski przemysł metali nieżelaznych ma większe znaczenie ekonomiczne i strategiczne niż
wskazują na to statystyki dotyczące zatrudnienia, kapitału i obrotu. Na przykład wysokiej czystości
miedź ważna jest przy wytwarzaniu i przesyłaniu energii elektrycznej, a niewielkie ilości niklu
zwiększają odporność stali na korozję.
Z tego względu metale nieżelazne i ich stopy znajdują się w sercu nowoczesnej gospodarki. Od nich
uzależniony jest rozwj nowoczesnych technologii, w szczeglności w przemysłach takich jak
komputerowy, elektroniczny, telekomunikacyjny i transportowy.
1.2.1 Metale nieżelazne i ich stopy
Wszystkie metale nieżelazne przedstawione w niniejszym dokumencie w pkt. 1.1 powyżej,
posiadają własne, indywidualne właściwości i zastosowania. Jednak w kilku przypadkach, np.
miedzi i aluminium, stopy są częściej używane niż czyste metale, ponieważ stopy mogą być
wytwarzane na określoną wytrzymałość, ciągliwość, itd., aby mogły spełniać wymagania
konkretnych zastosowań.
Metale nadają się do recyklingu. Można je wielokrotnie recyklingować bez utraty ktrejkolwiek z
ich właściwości. W ten sposb wnoszą one istotny wkład w stały rozwj technologii. Zwykle nie
można odrżnić metalu rafinowanego wytworzonego z surowca pierwotnego lub wtrnego od
metalu wytworzonego z surowcw wtrnych (np. ze złomu, itp..).
1.2.2 Zakres przemysłu
Zdolności wytwrcze przemysłu oparte są na rżnych surowcach pierwotnych i wtrnych. Surowce
pierwotne pochodzą z wydobywanych rud, ktre są przetwarzane przed ich metalurgicznym
przetworzeniem w celu wytworzenia metalu surowego. Rudy przetwarzane są w coraz większym
stopniu w pobliżu kopalń, podobnie w pobliżu kopalń prowadzona jest produkcja metali. Surowce
wtrne stanowią lokalny złom lub pozostałości.
W Europie złoża rud zawierające metale o ekonomicznie opłacalnych zawartościach zostały
stopniowo wyczerpane. Pozostało tylko kilka źrdeł lokalnych. Wskutek tego większość
koncentratw jest importowana do Europy z rżnych źrdeł na całym świecie.
Produkcja metali nieżelaznych
60
Rozdział 1
Przemysł wytwarza metal rafinowany lub to, co znane jest jako płwyroby, tj. wlewki metalu lub
stopw metali, kształtowniki kute, kształtowniki wytłaczane, folia, taśma, pręty, itp..
W niniejszym dokumencie referencyjnym BREF nie przedstawiono odlewni metali nieżelaznych, w
ktrych wytwarzane są metalowe elementy odlewane. Są one przedstawione w dokumentach
referencyjnych BREF dotyczących kuźnictwa i odlewnictwa.
Zbieranie, sortowanie i dostawa surowcw wtrnych dla niniejszego przemysłu wykonywane są w
zakresie przemysłu recyklingu metali, ktry rwnież nie jest objęty niniejszym dokumentem
referencyjnym BREF.
Pomimo oczywistej sprzeczności, produkcję żelazostopw, wykorzystywanych głwnie jako stopy
przejściowe w przemyśle żelaza i stali, uważa się za część przemysłu metali nieżelaznych. Ich
składniki stopowe, tj. metale wysokotopliwe, chrom, krzem, mangan i nikiel są metalami
nieżelaznymi.
Dla celw niniejszego dokumentu za część przemysłu metali nieżelaznych uznaje się rwnież
sektor metali szlachetnych.
1.2.3 Struktura przemysłu
Struktura przemysłu rżni się w zależności od metalu. Nie istnieją przedsiębiorstwa produkujące
wszystkie ani nawet większość metali nieżelaznych. Istnieje jednak kilka firm paneuropejskich
produkujących kilka metali, np. miedź, ołw, cynk, kadm, itp..
Wielkość przedsiębiorstw wytwarzających metale i stopy metali w Europie rozciąga się od kilku
firm zatrudniających ponad 5000 osb do dużej ilości firm zatrudniających od 50 do 200
pracownikw.
Są to firmy paneuropejskie oraz krajowe zgrupowania firm produkujących metale, przemysłowe
grupy holdingowe, niezależne spłki akcyjne i firmy prywatne.
1.2.4 Aspekty ekonomiczne przemysłu
Kluczowymi danymi statystycznymi dla przemysłu metali nieżelaznych określonymi dla celw
niniejszego dokumentu są:
Produkcja
18 Î 20 milionw ton
Sprzedaż
40 Î 50 miliardw €
Zatrudnienie
ponad 200000
Wiele rafinowanych metali nieżelaznych jest towarami międzynarodowymi. Metalami
podstawowymi (aluminium, miedzią, ołowiem, niklem, cyną i cynkiem) handluje się na jednym z
dwch rynkw opcji futures: Londyńskiej Giełdzie Metali i Comex w Nowym Jorku. Metale
określane łącznie jako metale áo mniejszym znaczeniuÑ nie mają centralnego rynku. Poziomy cen
ustalane są tu przez producentw lub przez hurtownikw handlujących na wolnych rynkach. W
większości zastosowań metale nieżelazne konkurują z innymi materiałami, takimi jak ceramika,
tworzywa sztuczne oraz inne metale żelazne i nieżelazne.
Produkcja metali nieżelaznych
61
Rozdział 1
Zyskowność każdego metalu lub grupy metali i stąd ekonomiczne znaczenie przemysłu zmienia się
zarwno bezwzględnie, jak i w krtkim okresie w zależności od aktualnej ceny metalu oraz
szerokiego zakresu innych czynnikw ekonomicznych.
Zastosowanie ma tu jednak podstawowa zasada ekonomiczna, tj. im materiał lub wyrb bliższy jest
globalnych warunkw rynkowych i międzynarodowemu statusowi towarw, tym niższy jest zysk z
zainwestowanego kapitału.
Z tego względu istnieją poważne ograniczenia w zakresie dostępności kapitału dla wydatkw
nieprodukcyjnych w zakresie poprawy ochrony środowiska. Stanowią one zasadniczo część
oglnego procesu rozwoju i usprawnień. Inwestycje w środowisko i usprawnienia technologiczne
muszą być zasadniczo konkurencyjne w skali globalnej, gdyż przemysł europejski konkuruje z
podobnymi zakładami w innych rozwiniętych i rozwijających się krajach.
1.2.5 Skutki dla środowiska
W okresie ostatnich dwudziestu pięciu lat od przyjęcia dyrektywy 84/360/EWG dotyczącej
áKontroli zanieczyszczeń pochodzących z zakładw przemysłowychÑ następuje stała i w niektrych
przypadkach bardzo istotna poprawa w zakresie ochrony środowiska i efektywności energetycznej
w przemyśle. Wymaganie dotyczące zastosowania najlepszych dostępnych technik dla
zminimalizowania zanieczyszczenia jest bardzo dobrze rozumiane w przemyśle w większości
Państw Członkowskich. Żaden inny przemysł nie ma tak dobrych wynikw w zakresie recyklingu.
1.3 Miedź i jej stopy
1.3.1 Uwagi oglne
Miedź wykorzystywana jest od wielu stuleci. Miedź charakteryzuje bardzo wysokie przewodnictwo
cieplne i elektryczne a ponadto jest ona stosunkowo odporna na korozję. Zużytą miedź można
recyklingować bez straty jakości. Właściwości te oznaczają, że miedź używana jest w rżnych
sektorach przemysłu, takich jak przemysł elektryczny, przemysł samochodowy, budowlany, w
instalacjach wodociągowych, budowie okrętw, w przemyśle lotniczym i w przyrządach
precyzyjnych. Miedź często występuje w stopach z Zn, Sn, Ni, Al i z innymi metalami dla
wytworzenia całego asortymentu mosiądzw i brązw [tm 36, Panorama 1997].
Produkcja miedzi opiera się na miedzi katodowej klasy A, tj. 99,95% Cu. Oznaczenie klasy A
pochodzi ze słownika Londyńskiej Giełdy Metali dla katod i dotyczy normy brytyjskiej. Norma ta
została ostatnio zastąpiona normą europejską CEN - EN 1978, w ktrej jakość oznaczona jest jako
Cu CATH1 lub nowym europejskim systemem alfa-numerycznym jako CR001A.
Maksymalne dopuszczalne zanieczyszczenia w % są następujące: -
Ag 0,0025 - As 00005 - Bi 0,00020 - Fe 0,0010 - Pb 0,0005 - S 0,0015 - Sb 0,0004 - Se 0,00020
Te 0,00020 z As+Cd+Cr+Mn+P+Sb
0,0015
Bi+Se+Te
0,0003
Se+Te
0,0003
Ag+As+Bi+Cd+Co+Cr+Fe+Mn+Ni+P+Pb+S+Sb+Se+Si+Sn+Te+Zn 0,0065
Produkcja metali nieżelaznych
62
Rozdział 1
1.3.2 Źrdła materiałw
Miedź rafinowana wytwarzana jest z surowcw pierwotnych i wtrnych przez stosunkowo małą
ilość rafinerii miedzi. Ich produktem jest miedź katodowa. Jest ona topiona, wytwarza się z niej
stopy i jest dalej przetwarzana na pręty, profile, druty, blachy, taśmy, rury, itp.. Etap ten można
zintegrować z rafinerią, lecz jest on często wykonywany w innym miejscu.
Ok. 55% dostaw wsadu dla rafinerii miedzi zakupywanych jest na rynkach międzynarodowych w
postaci koncentratw miedzi, miedzi konwertorowej, anod i złomu. Pozostałe 45% pochodzi z
krajowych koncentratw miedzi oraz z krajowych pozostałości miedzionośnych i złomu.
W UE znajduje się niewiele zasobw miedzi pierwotnej, lecz jej zakłady metalurgiczne miedzi są
bardzo istotne. Miedź w dużych ilościach wydobywana jest w kopalniach tylko w Portugalii
(wydobycie rozpoczęto w Neves Corvo w roku 1989; w roku 1997 wydobyto 106500 ton miedzi) i
w Szwecji (86600 ton). Przy ok. 239000 ton miedzi uzyskiwanej z rud krajowych w roku 1997, na
UE przypadało ok. 2% oglnego światowego kopalnianego wydobycia miedzi na świecie.
Zdolności rafinacyjne i produkcja płwyrobw rozwija się zgodnie z wymaganiami dużego zużycia
przy wykorzystaniu importowanych surowcw pierwotnych oraz wewnętrznych, jak rwnież
importowanego złomu. Wraz z budową własnych zakładw rafinacji w pobliżu kopalń w krajach
wydobywających miedź w okresie kilku ostatnich lat coraz trudniejszy staje się dostęp do dostaw
pierwotnych. Powoduje to zmniejszenie dostępności surowcw na rynku międzynarodowym.
Istotnym elementem dostaw surowcw do rafinerii i zakładw produkcyjnych miedzi staje się
recykling. Ogłem surowce wtrne stanowią około 45% zużycia miedzi i jej stopw w Europie i
stanowią 100% lub częściowy wsad w rafineriach lub bezpośredni wsad u producentw
płwyrobw.
Jakość surowcw wtrnych jest bardzo zrżnicowana. Materiały z wielu takich źrdeł nie są
odpowiednie do bezpośredniego użycia przez producentw płwyrobw. Przemysł złomu opiera się
na dostawach materiałw sortowanych o odpowiedniej czystości dla tego przemysłu. Pomimo
istnienia uzgodnionych specyfikacji dla złomu, spotyka się duże zrżnicowania. Konieczne może
być tu zastosowanie dodatkowych systemw przetwarzania i ograniczania.
1.3.3 Produkcja i zużycie
Roczna produkcja miedzi katodowej w czasie opracowywania niniejszego dokumentu była na
poziomie 959000 ton ze źrdeł pierwotnych i na poziomie 896000 ton ze źrdeł wtrnych. W UE
nie jest wytwarzany beryl. Uważa się, że nie występuje on w złomie w ilościach mogących
stwarzać zagrożenie dla środowiska.
W trzech z wtrnych piecw do wytapiania i prawie we wszystkich pierwotnych piecach do
wytapiania nastąpił wzrost wydajności produkcji. Ten znaczny wzrost wydajności produkcyjnej
osiągnięty został rwnocześnie z poprawą ochrony środowiska. Bardziej powszechnymi źrdłami
wtrnymi staje się złom komputerowy i płytki z obwodami drukowanymi, nawet mimo niskiej
zawartości miedzi. Złom taki przetwarzany jest wstępnie w przemyśle złomu i w niektrych piecach
do wytapiania. Jest to rynek zbytu dla takich materiałw.
Ponieważ miedź można powtrnie przetwarzać bez utraty jej właściwości, recykling w przypadku
tego metalu jest na wysokim poziomie. Dostępnych jest tu wiele materiałw wtrnych. Rafinacja
miedzi w UE rozwija się głwnie przez zabezpieczenie surowcw na rynku międzynarodowym i
Produkcja metali nieżelaznych
63