有人争论说，回收利用是解决未来关键金属供应短缺的办法。回收利用不是解决办法，但它是解决办法的重要组成部分。其有助于缓解因绿色能源转型需求而将主要供应渠道拉伸至极限的压力。

 考虑到气候变化和减少废物的共同目标，确保金属的节约使用并保持其质量，从而可以对其进行再加工和回收，减少开采原始资源的需求，符合各方最佳利益。

 如今的回收利用水平因商品、材料或产品类型、以及当地收集和回收系统对该特定产品的优化程度而具有很大差异。例如，铝制饮料罐的生命周期短、价值低。在欧洲，回收了约76%的易拉罐（收集率和回收率的综合）。相比之下，汽车和建筑的寿命更长、价值更高，汽车和建筑行业的铝回收率约为90%。针对短寿命和长寿命产品进行系统优化极其重要，因为铝回收所需能源仅占生产原生金属所需能源的5%。

 国际铝业协会（IAI）预计到2050年，全球铝需求量将增长80%以上，用于太阳能电池、风力涡轮机和轻型汽车等技术。

 在全球范围内，约70%的报废铝进行了回收和再利用。世界经济论坛指出，如果到2050年回收利用率保持不变，满足需求所需的原生铝生产量的增加将意味着铝生产行业碳排放量增加约45%。每年约有700万吨铝未被回收。如果回收利用率不变，预计到2050年每年未被回收的铝将达到1700万吨。回收95%的此类材料将减少15%的原生铝需求量，每年减少2.5亿吨二氧化碳排放。

 大宗金属的回收实践相对成熟，但对于锂、钴或稀土元素等金属来说就相对落后了。然而，有了适当的回收途径，清洁能源技术（电池和风力涡轮机等）产生的废物流可能极具价值。

 国际能源机构（IEA）在其题为《关键矿产在清洁能源转型中的作用》的报告中指出，2030年后，达到首次使用寿命的电动汽车废旧电池数量将激增。虽然回收不会消除对新供应继续投资的需要，但到2040年，废电池中铜、锂、镍和钴的回收量可以将原生供应需求总量减少约10%。

 还要考虑供应安全；减少对原生金属提取的依赖或寻找替代来源，例如中国主导90%的稀土精炼，是许多政府关注的重点。

 回收与需求

 挪威科技大学高级顾问兼矿物、金属和材料学会提取与加工部主任Christina Meskers博士表示，就某些金属而言，尽管未来10年回收材料的绝对数量可能会增加，但由于需求量快速增长，回收材料在总供应量中的占比可能会下降。

 锂、石墨和钴等高影响矿物就是很好的例子。世界银行预计到2050年，这些矿物产量将增加500%，以满足对清洁能源技术日益增长的需求。

 2019年产生的全球电子废物中包含的原材料价值约为570亿美元。然而，在收集设备时，人为行为是一项不可预测的因素，在很大程度上取决于消费者的意识，这需要持续的努力和教育。

 局部或区域存在的基础设施意味着不同地理位置的回收也有很大差异。例如，联合国《电子废物监测》报告指出，2019年，亚洲产生了2490万吨电子废物，其中11.7%（290万吨）进行了妥善收集和回收。相比之下，欧洲的回收基础设施要更成熟。欧洲产生了1200万吨电子废弃物，其中42.5%（5.1万吨）进行了回收。这是一项显著差异。

 目前的另一个挑战是一些产品的回收成本高于它们产生的价值。这就需要“生产商责任延伸（EPR）”发挥作用。

 “生产商责任延伸”是一种赋予生产商处理或处置消费后产品的重大责任——财务责任和/或物质责任的政策方针。其确保产品在生命周期结束时得到适当回收和处理，并确保建立适当的收集和回收基础设施来接收这些产品。

 质量与数量权衡

 材料加工和组合成产品的方式决定了进行物理、化学分离需要做多少工作，以使材料回到或尽可能接近其原始状态。

 循环经济的挑战在于，无论是通过收集、分类还是回收，系统内总会有损耗——对于任何材料，都不存在完美的循环或100%的回收利用率，因此总是需要原生产品供应。

 Meskers解释道，“随着我们越来越接近循环经济，重要的是要考虑时间、资源、能源和资金的投入点和投入量。我们是否希望改进回收利用技术，以额外回收1%或2%的产品？还是应该对整个产品的设计和材料选择进行重新思考？这不是在单一步骤或过程中不惜一切代价追求增长；也不是为了满足目标而进行的逐项核查文书工作。而是系统思考、连接和识别复杂事物、采取生命周期方法来提高整个系统的性能，以便使材料保持在循环中，并维持其质量。”

 此外，还有其他一些不太明显的考虑因素。例如，回收一种材料可能会释放一些土地或减少环境污染。在这些情况下，很难对正面影响进行量化，但它们仍然是有价值的。

 回收利用不仅要考虑数量，还要考虑质量。一项巨大挑战是保持材料的质量和性能尽可能接近原始水平，因为这决定了如何对材料进行再利用。根据使用的回收利用工艺，可能需要不同的方法来保持或提高材料质量。例如，通常会将钢铁和铝等材料在回收过程中进行再熔，这意味着去除杂质的可能性受限。回收的材料可能需要与原生金属或合金混合（按一定比例替代），以达到特定应用所需的质量。对分离、分选和再熔过程进行优化以保持材料质量（通过减少污染或通过智能混合）非常重要。

 相比之下，例如铜印刷电路板经过熔炼和精炼，可以使材料得到纯化。铜作为贵金属和其他金属载体的能力使得它们可以在冶炼厂中分离，因此在冶炼前不需要对它们进行物理分离。

 同样，重要的是对不同的方案和策略进行权衡，并评估在何处以及如何获得最高性价比。

 对于某些金属和材料的组合，还需要很长时间才能有大规模回收技术。然而，与此同时，当前还有其他方法可以回收并将材料重新投入生产，不应将其忽视。每一点都很重要。

 电池金属处于领先地位

 我们认为，矿业、金属和回收行业的交叉越来越紧密的一个领域是电池金属，尽管铂等其他大宗商品已整合多年。

 德勤在其2022年版《趋势跟踪》报告中指出，为更好地支持绿色能源转型，并允许企业利用新的商业机会而进行的价值链重组，很可能会导致更多的垂直整合。矿业企业、金属生产企业与回收企业之间也将建立更多的伙伴关系，以提供金属来源的透明度和更大的循环性。

 例如，为回收电动汽车的电池材料和铝，Hydro公司和Northvolt公司在2020年成立了一家合资企业（Hydro Volt AS）；2022年2月，嘉能可和Britishvolt公司同意在英国建立一个锂离子电池回收生态系统。

 采矿和回收利用比你想象的更近

 回收过程可以大致分为收集、物理分选和分离以及最终（化学）材料回收三部分。

 不久前，回收行业开发的物理分选技术和工艺进入矿业行业。例如，由STEINERT公司和陶朗集团等企业开发的基于传感器的矿石拣选技术已经在选厂的物料流预富集中使用了10多年。

 此外，在最终金属回收中，可以将原生金属生产中开发的湿法冶金和火法冶金工艺反馈到再生产品中。例如，正在研究用浮选（采矿中的主要选矿工艺）将电池的黑色物质分离成不同组分。

 因此，一些采矿设备、技术和服务提供商横跨这两个行业。美卓奥图泰就是一个实例。其于2021年12月签署了一项协议，剥离其金属回收业务（专门从事物理分拣和分离），但保留其在冶金和精炼领域的专业能力。

 美卓奥图泰金属技术与研发副总裁Kim Fagerlund表示，“从矿石到金属，一直到最终产品，包含诸多不同的加工步骤，都会影响上下游的加工方案和选择。某一领域的局部优化可能会对最终产品的回收利用和/或整个生命周期的废物最小化产生负面影响。原生金属提取过程及从电子废物或电池中回收金属所用方法的性质非常接近。然而，需要开发某些额外的处理措施（包括标准）并使之现代化。”

 美卓奥图泰的Ausmelt工艺已成功应用于日本Kosaka Smelting & Refining公司冶炼厂的再生铜回收，采用多阶段熔池熔炼实践，处理一系列非硫化物再生进料。

 另一个再生铜处理方案是美卓奥图泰的Kaldo工艺，该工艺可用于熔炼和转化各种再生原材料，最高可转化100%的炉料。自1980年以来，瑞典的Boliden Rönnskä冶炼厂（处理原生材料和再生材料）一直针对电子废料使用Kaldo炉。

 可以采用不同工艺组合处理废弃电子电机设备（WEEE）。一个案例是2021年底与Li-Cycle North America Hub.公司达成的协议，为一家电池回收厂提供锰、钴、镍溶剂萃取技术。将提供3个模块化的VSF X溶剂萃取装置、相关的双介质过滤器和基础工程。

 除了物理相似和共同利益外，矿业、金属和回收行业也有一个共同的思路：在回收中，一种产品由需要分离的不同材料组成，就如同在采矿和提炼中，一种矿石包含必须分离的不同矿物和金属。

 在这两个行业中，思考联系和打破联系的方式是一样的。不同的是，可回收产品的非均质性和多样性会随着时间的推移而变化。这很容易影响经济高效的处理方法的盈利能力和/或适用性。

 共同前进

 Fagerlund认为，“系统优化（包括更好地收集和管理回收过程中的最终产品）将为未来的关键金属带来一个整体上更加集成和高效的模型。一旦建立更多的中央收集中心，可能会在矿业企业及采矿设备、技术和服务生产商的设施附近或同一设施内建设更好、更经济高效的处理厂。然后，可以更好地利用协同作用，使循环变得更明显。”

 （中国地质调查局地学文献中心编译，张炜审校，陈秀法审核。信息来源：https://im-mining.com/2022/03/24/insig-technologies-building-the-mines-of-the-future-today/）