文 / 北京中色再生資源研究所 田曉風(fēng)

電力行業(yè)銅鋁材料的循環(huán)利用之別

文 / 北京中色再生資源研究所 田曉風(fēng)

電纜作為電力工程中的主要材料，在電力工程中起著至關(guān)重要的作用。電纜的種類多種多樣，選擇合適的電纜不僅能增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，對電力工程的造價也有著重要影響。

當(dāng)前業(yè)界對電力行業(yè)“鋁代銅”這一熱門話題的爭論仍在持續(xù)，這兩種重要的有色金屬應(yīng)用于電力行業(yè)也確實(shí)各有優(yōu)劣。銅電纜作為較為傳統(tǒng)的電纜類型，已為大家所熟知，并在電力工程中得到廣泛的應(yīng)用。銅電纜因其優(yōu)越的導(dǎo)電性能和機(jī)械特性，應(yīng)用最廣。鋁合金電纜作為一種新型的電纜，雖然歷史不長，但因其優(yōu)越的性能和相對較低的價格，近年來迅猛發(fā)展，成為電纜行業(yè)中一股新生力量，引起越來越多的關(guān)注。

十八大提出的綠色發(fā)展理念，就是要堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展。隨著社會各界對循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的認(rèn)同和在實(shí)踐層面的逐步推行，為各行業(yè)開展循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

具體到電力行業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)自身的循環(huán)永續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對電線電纜、變壓器等電力設(shè)施的有色金屬材料的高效、節(jié)能環(huán)保、資源綜合回收利用，也是電力行業(yè)不斷實(shí)踐的新課題。

本文謹(jǐn)從電力行業(yè)所用銅、鋁材料的循環(huán)利用角度，來客觀分析它們之間的異同，為進(jìn)一步分析和判斷電力行業(yè)選用銅、鋁材料提供一個新的視角。

各行業(yè)有色金屬材料均可實(shí)現(xiàn)資源回收利用

全社會的角度來看，作為最重要的有色金屬基礎(chǔ)原材料品種——銅和鋁，均可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。最近十多年來我國再生有色金屬得到了快速發(fā)展，已經(jīng)成為我國有色金屬工業(yè)的重要組成部分，為有色金屬工業(yè)滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求、實(shí)現(xiàn)有色金屬工業(yè)的節(jié)能減排做出了積極的貢獻(xiàn)，其中銅和鋁的循環(huán)利用是具有決定性地位的。

電力行業(yè)所用的銅、鋁材料未來都可以得到回收利用，均可以回到全社會資源大循環(huán)的系統(tǒng)中去，這是他們相同的地方。但是在循環(huán)利用的同時，他們之間還有很大的不同之處。最重要的就是電力行業(yè)用的銅拆解下來之后可以實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，而電力行業(yè)所用的鋁則較難實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。

電力行業(yè)用鋁目前尚未實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)

銅電纜在產(chǎn)品壽命到期后可以再次循環(huán)利用為銅電纜。銅在電力行業(yè)的應(yīng)用占其總消費(fèi)量的65%以上，廢銅的回收形態(tài)多數(shù)是以電力行業(yè)報廢的銅線纜、變壓器線圈、電動機(jī)線圈等的狀態(tài)存在的，并且銅用于電力行業(yè)均為純度很高的電工用銅，屬于高品質(zhì)的99.95%和99.99%的電解銅，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)比較統(tǒng)一，因此便于實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)利用。由報廢的銅電纜循環(huán)利用為新的電纜，目前在國內(nèi)外的工程實(shí)踐中也已經(jīng)非常普通了，是廢銅循環(huán)利用最為重要的組成部分。

而鋁合金電纜限于其技術(shù)要求及再生鋁行業(yè)的特點(diǎn)，無法再次循環(huán)為鋁合金電纜，廢鋁合金電纜被用作熔煉其他鋁合金時的配料，從而進(jìn)入了鋁資源的大循環(huán)中。這是因?yàn)殇X用于電力行業(yè)的主要是合金化了的鋁合金。

鋁在電力行業(yè)的用量僅占鋁總消費(fèi)量的13%左右，在未來回收時以電纜形態(tài)的廢料量也占少量，況且鋁合金電纜的牌號、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)較多，指標(biāo)要求各異，對回收標(biāo)準(zhǔn)有一定要求，并且鋁合金電纜的加工性能對鋁合金熔鑄坯料的成分、組織要求極高，循環(huán)利用為電纜的難度較大，目前還未形成閉路循環(huán)。

當(dāng)然，未來如果能夠很好地解決了鋁合金電纜的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、回收標(biāo)準(zhǔn)和完善的回收體系，并且必須通過專門的鋁合金電纜回收企業(yè)進(jìn)行循環(huán)利用，也是可以實(shí)現(xiàn)從電纜到電纜的閉路循環(huán)的，但還要滿足合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，因此還有很長的路要走。

從循環(huán)利用的角度對電力行業(yè)用銅、鋁全生命周期的分析

上海電纜研究所與美國通用電纜公司曾經(jīng)在2013年聯(lián)合做了對鋁合金電纜與銅電纜的生命周期評價的研究，其中在電纜導(dǎo)體回收過程中的環(huán)境影響是以能耗分析為主，簡單的按照再生鋁和再生銅的能耗來進(jìn)行了測算。但實(shí)際上，鋁合金電纜未能再生循環(huán)成鋁合金電纜，從這一點(diǎn)上和銅電纜有著很大的差異，因此如果按照從電纜到電纜的全生命周期的評價方式，則應(yīng)該可以得到更有說服力的結(jié)論。

基于上述電力行業(yè)用銅、鋁循環(huán)利用差異的原因，由此所帶來的是對全生命周期評價的結(jié)果：

1.銅的大量使用可以使電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)永續(xù)循環(huán)

未來隨著我國電力行業(yè)用銅量的增加，會逐漸達(dá)到發(fā)達(dá)國家的人均用銅水平，因此回收利用前景十分廣闊。有研究結(jié)果稱2050年前后，我國人均銅累積量將達(dá)到峰值，國內(nèi)循環(huán)利用銅即可完全滿足消費(fèi)需求，銅在我國將不再是短缺礦產(chǎn)，礦山生產(chǎn)銅可用于出口，為全球銅消費(fèi)作出貢獻(xiàn)。

未來只要每年投入少量的原生銅，就可以實(shí)現(xiàn)我國電力行業(yè)的自循環(huán)系統(tǒng)，因此從資源戰(zhàn)略角度考慮，電力行業(yè)用銅量越多，未來我國對外界銅資源的依賴越少，再加上對全生命周期的評價，用銅成本也會越來越低。

2.大量用鋁對電力行業(yè)長期發(fā)展的負(fù)面影響

雖然電力行業(yè)的鋁資源未被浪費(fèi)、也得到了循環(huán)利用，但是該類廢鋁回收后，是被用作熔煉其他鋁合金時的配料、而沒有返回再制成電纜，沒有得到閉路循環(huán)，甚至在鋁的循環(huán)利用過程中被降級使用，帶來了鋁資源的浪費(fèi)。對于電力行業(yè)選用銅、鋁材料，一個是可以實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，而另一個是需要不斷引入新的電解鋁配制鋁合金。

眾所周知，電解鋁是高耗能、高污染行業(yè)，如果大力推廣鋁在電力行業(yè)的應(yīng)用，未來需要不斷投入大量的高耗能、高污染的電解鋁來滿足電力行業(yè)的需求，其對環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會會帶來一定程度的負(fù)面影響，其具體的影響程度還有待于進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

3.導(dǎo)電材料的殘值對電力行業(yè)的影響

電力行業(yè)選用銅或鋁合金的電纜，應(yīng)由設(shè)計和用戶根據(jù)綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果和運(yùn)行安全的可靠性來決定。過去我國銅產(chǎn)量較低，并且價格偏高，導(dǎo)致了一定時期“以鋁節(jié)銅”的權(quán)宜之計。

當(dāng)前我國有色金屬工業(yè)格局發(fā)生了很大的變化，銅、鋁的產(chǎn)量均居世界第一位。在目前有色金屬產(chǎn)量穩(wěn)定增長，市場趨于飽和，價格趨于下行的情況下，對產(chǎn)品價格的考慮應(yīng)該不是第一位了，更應(yīng)注重對電力行業(yè)用電安全、穩(wěn)定的考慮，應(yīng)選擇安全性、穩(wěn)定性更高的產(chǎn)品，因?yàn)槭袌雠c用戶反映出的是日益增長的對安全可靠、節(jié)能降耗、降低全生命周期成本的要求。因此，片面地強(qiáng)調(diào)我國鋁多銅少而采用“以鋁代銅”、“以鋁節(jié)銅”已經(jīng)是不合時宜了。

盡管銅的價格高于鋁，但同樣的道理，報廢銅電纜的殘值也高于報廢鋁合金電纜。因此當(dāng)未來電力行業(yè)的銅導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)自循環(huán)后，實(shí)現(xiàn)了從電纜到電纜的循環(huán)利用，只需要付出一定的材料加工成本即可完成新的電纜的制造，其經(jīng)濟(jì)性會比投入新的原材料而制造的鋁合金電纜更好。到時電力行業(yè)也就不存在用不起銅，舍不得用銅的困境了。

本文旨在提醒業(yè)界人士，要理性慎重看待銅、鋁替代問題，從循環(huán)利用角度揭示兩者的一些異同，并由此引發(fā)行業(yè)管理者、工程設(shè)計人員和電力相關(guān)單位人士的深入思考和探討。同時建議，將循環(huán)利用作為業(yè)界專家學(xué)者的一個研究方向，從長期的、系統(tǒng)的、綜合的角度來全面評價兩種材料的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會效益，得出更為全面的量化比較數(shù)據(jù)，為電力行業(yè)導(dǎo)電材料的科學(xué)選用提供依據(jù)，正確引導(dǎo)市場在銅、鋁資源配置中的決定性作用，保障我國工業(yè)生產(chǎn)、人民生活用電的安全、穩(wěn)定、高效、節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)我國電力行業(yè)的循環(huán)永續(xù)發(fā)展。

The Differences between Recycling of Copper and Aluminum material in the Electric Power Industry