6-锗行业清洁生产评价指标体系(征求意见稿)编制说明.doc
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1、锗行业清洁生产评价指标体系(征求意见稿)编制说明锗行业清洁生产评价指标体系编制组2017年8月 目 录1. 前言12. 锗行业发展概况22.1 我国锗行业发展概况22.2 行业规划情况32.3 生产工艺和装备情况52.4 生产过程资源能源消耗和污染情况62.5 清洁生产技术发展情况62.6 产品及特征情况73. 指导思想、编制原则及依据83.1 标准的编制目的83.2 标准的作用83.3 任务来源93.4 主要依据94. 指标体系起草过程104.1 收集分析国内外相关资料104.2 标准的起草阶段104.3 数据收集和指标基准值确定阶段104.4 工信部内部征询意见阶段114.5 国家发展改革
2、委广泛征求意见阶段114.6 指标体系审定阶段115. 指标体系的建立125.1 指标体系适用范围的确定125.2 指标选取原则125.3 指标体系参考文件135.4 指标选取与基准值确定135.5 指标权重确定方法175.6 评价方法186. 评价指标体系实施的可操作性分析206.1总体水平206.2具体案例20II1. 前言锗作为一种稀散元素,却有着广泛而不可替代的用途,但锗资源有限而分布分散使得世界可开采锗资源比较缺乏,随着锗系列产品在国防领域和经济领域的应用越来越广泛,世界上许多国家日益重视对锗资源的战略储备。锗作为最重要的半导体材料,长期以来主要用于制作半导体器件、红外光学器件(军用
3、)、太阳能电池(主要卫星用)、电子工业等;随着信息时代的到来,锗被大量用于生产制备光导纤维;并且在化工、轻工、锗合金新晶体材料、超导材料、光源用锗、医药、保健食品等领域锗同样也得到应用。虽然世界可开采锗资源缺乏,但我国锗锗资源相对丰富。锗生产原料主要为:冶炼主金属过程中的副产物、煤燃烧后的灰分及烟尘、锗深加工过程中产生的废料等,生产工艺主要为:将锗原料冶炼产出的锗精矿加盐酸氯化蒸馏得到四氯化锗,再对四氯化锗进行提纯,再水解制备高纯二氧化锗、区熔锗锭等。目前生产的锗产品主要包括高纯四氯化锗、二氧化锗、还原锗、区熔锗锭、高纯锗、锗单晶、单晶锗片、锗镜、有机锗等。发展锗产业对我国长远经济、科技、社会
4、、军事的发展具有重要战略意义,将推动我国的工业一体化和信息一体化的发展,促进转型升级、推动技术创新、提高生产技术水平、转变经济增长方式;锗产品还是国防装备和实现国防现代化的重要组成部分。锗系列产品的清洁生产、清洁深加工和单位能源消耗限额评价同样具有重要战略意义。 党的十八大提出要“大力推进生态文明建设,要加大自然生态系统和环境保护力度”。2015年1月1日起实施的新修订的环境保护法被称为史上“最严”的环保法。该法从多个角度体现出前所未有的环境保护和治理力度,企业面临的环保压力及环保任务越来越大。企业的清洁生产需转型为以“低消耗、高利益、低排放”为目标,实现清洁生产、生态工业、废物回收再利用、绿
5、色循环发展等。近年来,随着各国对锗产品的需求逐渐加大,锗资源的不断开采,优质的锗资源越来越少,锗资源的利用急需转型升级。锗产品的生产加工和开发同样存在工艺技术粗放、耗能高污染严重等诸多问题。并且现如今仍缺乏标准、权威的锗行业清洁生产评价体系。2. 锗行业发展概况2.1 我国锗行业发展概况我国在锗系列产品精深加工技术落后期间,生产锗产品的主要企业生产出售的基本都是低附加值的初级产品,而国外由于缺乏锗原料,基本上都是从我国采购粗四氯化锗或二氧化锗然后再进行精深加工制成高纯四氯化锗、化工用锗、红外光学器件等高附加值的产品,然后再返销回我国赚取高额利润。后期国内很多锗生产企业逐渐开发了中游产品,如高纯
6、四氯化锗、二氧化锗、还原锗、区熔锗锭、锗单晶等。现如今,随着锗系列产品逐渐在国防、科技、信息、电子工业等领域占有不可替代重要战略意义,我国开始进一步加大了锗生产加工技术的研究开发,在较短时间内逐渐形成专业的从锗原料生产提锗,到锗系列产品精深加工的完整产业链,锗产品逐渐向高端应用领域延伸开拓和发展。现如今,锗系列产品的生产加工已经成为国内稀有金属产品生产加工组成的重要组成部分。我国每年锗的总产量大约在45-60t,其中40%国内消耗,而60%作为出口,国内消耗的锗主要用于加工制备光纤用高纯四氯化锗、高纯二氧化锗、区熔锗锭、锗单晶、以及高端领域的电子工业用锗等。在锗的消费方面,20世纪60年代半导
7、体器件的锗消耗占90%;后来被飞速发展的红外光学领域用锗取代,红外光学用锗达到了45%以上成为锗最大的消费领域;近年来,由于信息产业的飞速发展,光纤用锗飞速增长,锗的消耗逐渐达到50%;其他领域工业用锗、新材料用锗、医药保健用锗、有机锗生产等锗的消耗同样都有增加。然而,我国的锗原料提取锗的工艺技术和锗系列产品精深加工技术,相比国外发达国家任然存在提锗能源消耗和成本高,而锗总体回收率低等问题,而锗系列产品精深加工技术方面仍然存在技术落后、规模小、耗能高,产品指标很难达到和突破发达国家得相关标准。在锗原料提取锗和锗系列产品生产领域,同样存在清洁生产指标未能达到发达国家清洁生产、加工的水平,并且现如
8、今还缺少完整的锗行业清洁生产的评价体系和标准。在众多锗生产企业中大多缺乏提锗和锗材料精深加工的高层次应用技术,无法拉动和提高整个行业的技术水平。目前在市场经济体系的推动下,所有企业都以技术创新为主体,培育保障人才体系,与国内外的科研院所、高等院校加强合作,开发和发展了锗行业的技术支撑并增强核心竞争力。其中政府职能也对锗产业的发展起了重要作用,在产业政策、财税政策、技术法规、基础设施建设都予以了最大支持。我国将形成专业的从锗原料生产提锗,到锗系列产品精深加工的完整产业链,锗行业的应用前景和发展整体向好。2.2 行业规划情况2.2.1 经济目标规划“十二五”期间,锗产业保持平稳较快增长,锗消费总量
9、以每年5-6%的增长速度增长,全世界锗的消耗逐渐达到200t以上,锗的消耗由原先半导体器件为主,后来逐渐转向以红外光学器件、SiGe器件、电子工业用锗为主,并且锗电子器件和锗新材料也逐渐进入微电子机械系统、集成电路等新领域。再后来光纤市场锗的消耗又进一步成为了一个亮点,国产光纤已经占据了国内市场的50-60%,这一比例同样在保持增长。现如今,锗系列产品的生产和精深加工逐渐形成完整产业链,锗产品逐渐向高端应用领域延伸开拓和发展,锗消耗在半导体材料、红外光学、电子材料、光导纤维、锗单晶、锗新型材料、医药保健用锗等领域成全面增长和发展向好的趋势。在以市场经济为主体和政府职能调控下,各大企业积极革新锗
10、生产和加工技术,完善技术创新体系、保障创新人才培养,积极推进企业深化改革和转型升级,加强了与国内外的科研院所、高等院校加强合作。目前已经形成了以云南临沧鑫圆锗业股份有限公司、云南驰宏锌锗股份有限公司、南京锗厂、内蒙古通力锗业公司为骨干企业的锗生产和加工企业群体,云南临沧鑫圆锗业股份有限公司作为国内最大的锗系列产品生产商和供应商(锗产品销售量占全国总销量的40%以上,属国内第一,亚洲之首),是锗产业链较为完整的高新技术企业,带头成立了关于锗精深加工和高端产品研究的工程技术中心、国家技术中心等。将联合各企业和各方资源,支持锗骨干企业做优做强,着力形成完整的锗系列产品的生产和精深加工产业链,延伸开拓
11、高端应用领域的锗产品,并完成锗行业清洁生产评价体系和能源消耗评价体系,实现锗系列产品的清洁生产和标准耗能生产。到2020年实现国内清洁生产的锗高端产品销售年收入达10-20亿;骨干企业掌握锗产品清洁生产的高端核心竞争技术,做优做强2-3家骨干企业实现锗产品销售收入达10亿以上。2.2.2 技术目标规划清洁生产是企业从粗放生产方式向可持续生产方式的转型,也是企业层面循环经济的实施模式。2012年7月1日起施行的中华人民共和国清洁生产促进法(新修订)明确指出:促进清洁生产,提高资源利用效率,减少和避免污染物的产生,保护和改善环境,保障人体健康,促进经济与社会可持续发展。而锗系列产品的清洁生产和清洁
12、精深加工评价体系,可引导各锗生产企业革新生产加工技术,降低锗行业生产加工对环境的污染并达到评价体系的目标要求,不仅保障了锗行业领域的清洁生产还推动锗行业的技术革新。一个合理的指标体系要能够有效地评估清洁生产技术和管理手段的合理性,并为技术和管理措施的筛选、清洁生产效果的评估提供有效手段。同样为政府主管部门提供管理工具,一方面帮助政府部门了解掌握锗行业/企业的清洁生产状况、评估取得的效果、设置未来达到的目标等,为宏观管理和政策的实施提供依据,从而规范和指导锗行业清洁生产持续有效地向前发展;另一方面,为出台新的锗行业清洁生产政策、建立新的制度和机制(如市场准入、清洁生产激励机制、预评估制度等)做好
13、基础性支撑工作。锗行业清洁生产包括了锗原料提锗生产锗精矿、锗精矿氯化蒸馏生产粗四氯化锗、粗四氯化锗提纯制备高纯四氯化锗、水解制备高纯二氧化锗、制备还原锗、区域熔炼制备区熔锗锭、锗单晶的生产加工、其他末端锗产品生产制备等工艺生产中的三废产出和耗能等。锗行业清洁生产评价体系将系统的规定各生产加工阶段的指标要求,并改进和革新清洁生产的关键核心技术。到2020年实现锗行业各大企业基本掌握锗清洁生产的关键核心技术的目标。2.2.3 创新目标规划 到2020年,做优做强锗行业的几大骨干企业,锗行业各企业基本掌握锗清洁生产的关键核心技术。各锗生产企业创新能力显著增强,涌现出一批具有掌握先进核心技术的品牌企业
14、。锗产品清洁生产技术成果转化率显著提高,锗行业清洁标准评价体系建设达到完善,并且在国际影响力大大增强。充分利用已有基础,建立锗行业清洁生产技术研究中心和评价中心,并建成国家重点实验室及检测平台。为锗行业技术和管理措施的筛选、清洁生产效果的评估提供有效手段。为政府主管部门提供管理工具,为宏观管理和政策的实施提供依据,实现规范和指导锗行业清洁生产持续有效地向前发展。2.2.4 成本目标规划实现锗系列产品清洁生产成本低于2000元/千克,其中高纯四氯化锗清洁生产成本1500元/千克、高纯二氧化锗1700元/千克、区熔锗锭1850元/千克,锗单晶2000元/千克。2.3 生产工艺和装备情况锗行业清洁生
15、产工艺包括:锗矿原料冶炼生产锗精矿、锗精矿或锗废料氯化蒸馏生产粗四氯化锗、粗四氯化锗提纯制备高纯四氯化锗、水解制备高纯二氧化锗、制备还原锗、区域熔炼制备区熔锗锭、锗单晶的生产加工及其他末端锗产品生产制备等工艺。如下是个阶段工艺和装备简介。(1) 锗矿原料冶炼生产锗精矿,褐煤锗矿生产锗精矿主要工艺包括:锗矿褐煤的跳汰机洗选和摇床精选,洗矿水循环利用,尾矿煤矸石、砂石用于矿井回填;采用链条炉火法冶炼富集锗回收烟尘锗精矿,废气脱硫合格排放,冶炼炉渣堆存待处理。(2) 锗精矿或含锗废料氯化蒸馏生产粗四氯化锗主要工艺过程和装备为:蒸馏釜加盐酸加热蒸馏冷却收集制备粗四氯化锗,加热方式可选用电加热和蒸汽加热
16、,冷却系统选用低温盐水冷却,对尾气的处理采用回收锗、处理酸的中和处理方法。(3) 粗四氯化锗提纯制备高纯四氯化锗,主要工艺和装备为:加盐酸并通氯气复蒸粗四氯化锗,再将复蒸后的四氯化锗进行精馏提纯,复蒸选用蒸馏釜、精馏提纯选用四氯化锗精馏塔。废液、废气采用回收锗的回收工艺处理后达标排放。(4) 高纯二氧化锗的制备,主要工艺和装备为:将高纯四氯化锗在水解装置中利用超纯水水解,水解得到的二氧化锗再进行烘干处理。水解装置为密封水解装置,尾气采用回收塔回收处理并达标排放,水解母液同样采用中和回收锗处理达标排放。(5) 区熔锗锭主要工艺和装备为:采用将高纯二氧化锗氢气还原后,再用区熔工艺进行提纯熔炼,得到
17、高纯金属,主要设备为连续还原炉和区熔提纯炉。(6) 锗单晶主要工艺和装备为:将区熔锗锭采用直拉法进行单晶生长,得到大直径的红外用锗单晶,无废液、废气产生,加工废料进行回收。2.4 生产过程资源能源消耗和污染情况 (1)锗矿原料经火法冶炼生产锗精矿,褐煤锗矿的跳汰机洗选和摇床精选,洗矿水循环利用处理,尾矿煤矸石、砂石用于矿井回填处理;电能的消耗主要用于火法冶炼;链条炉火法冶炼产生的废气,需要脱硫处理,冶炼炉渣堆存待处理,能量的消耗为褐煤本身的热能(褐煤发热量较低)。 (2)锗精矿或含锗废料氯化蒸馏生产粗四氯化锗,氯化蒸馏产出的废气,需要进行锗回收和酸中和处理,残酸残液需要进行酸回收处理,能量的消
18、耗主要为电加热的消耗和蒸汽的消耗,冷却系统需要电能的消耗。(3)粗四氯化锗提纯制备高纯四氯化锗,复蒸和精馏产出的废气需要进行锗回收、酸气中和、氯气吸收等处理,残酸需要进行锗回收和酸回收处理。能源消耗主要为加热复蒸和精馏中蒸汽消耗或电能消耗。 (4)高纯二氧化锗的制备,高纯四氯化锗水解母液需要进行锗回收及酸回收处理,废气需要进行锗回收及氯气吸收处理。能源消耗为超纯水的制备过程中能源消耗。(5)区熔锗锭高纯二氧化锗氢气热还原过程需要650 -700 的温度,铸锭温度需要1000 ,还原锗锭区熔提纯次数较多,时间较长,提纯温度需要950 -1050 ,电耗较大。(6)锗单晶锗单晶生长过程需要950
19、-1050 的温度,生长时间较长,另维持高真空的生长环境也需要较大的电耗,需要电耗较大。2.5 清洁生产技术发展情况我国的清洁生产技术要求逐渐由原先的提高资源利用率、减少能源消耗、减少污染物排放,向无废物排放工艺、资源循环利用减少废物排放、绿色清洁生产工艺转变。清洁生产从源头到末端都严格控制,各生产行业制定权威标准的清洁生产评价体系,政府和职能部门加强监督、完善管理制度、加大执法力度等。各生产行业的清洁生产评价体系和标准相继出台并完善。而锗生产行业的清洁生产评价体系仍然缺乏。虽然各锗行业在市场经济和政府职能的调控下已经进行了技术改进和创新,但锗行业的生产工艺仍然存在生产加工粗放、能源利用率低、
20、生产加工三废污染环境严重等情况。锗产品的生产加工仍然停留在了上游、中游产品阶段,仍未掌握高端产品开发的清洁生产核心技术。所以,锗行业清洁生产将加速锗企业由粗放型生产方式向清洁可持续的生产方式转型升级,同样也是锗企业核心技术的创新和升级,促进清洁生产,提高资源利用效率,减少和避免污染物的产生,保护和改善环境,保障人体健康,促进经济与社会可持续发展,是能满足企业自身发展需求、自然环境以及客户要求等多赢的举措。 锗行业的清洁生产评价体系需要一个合理的指标体系,它将有效地评估清洁生产技术和管理手段的合理性,并对技术和管理措施进行筛选。政府主管部门同样需要参考该评价体系,来了解掌握锗行业/企业的清洁生产
21、状况、评估取得的效果、设置未来达到的目标等,从而规范和指导锗行业清洁生产持续有效地向前发展;如今,政府部门将根据清洁生产评价体系出台新的锗行业清洁生产政策、建立新的制度和机制,制定市场准入、清洁生产激励机制、预评估等制度。如此发展,锗行业将逐渐接近发达国家清洁生产的技术水平。2.6 产品及特征情况区熔锗锭是纯度很高的多晶,主要用于锗单晶生产的原料。GB/T 11071-2006 区熔锗锭 中规定了其产品特征,横截面应为梯形,同一根锗锭的最大与最小截面面积之差不大于平均截面面积的15 %,锗锭上宽不小于26 mm,下宽不小于21 mm,高不小于23 mm,锭长100 mm500 mm,锗锭表面呈
22、银灰色光泽,无氧化膜、裂纹和浮渣,以及电学性能等,其产品质量符合国标规定。高纯锗是半导体工业的重要原料,近年来,高纯锗多用于红外光学、光导纤维等领域,对于高纯锗有较为严格的质量要求,而高纯二氧化锗是生产高纯锗过程的中间产物,其质量直接影响了高纯锗的质量。GB/T 11069-2006 高纯二氧化锗 中规定了高纯二氧化锗的化学成分、二氧化锗含量、外观为白色粉末、粒度,95 % 以上产品能通过75 um标准筛、含氯量不大于0.05 %、电学性能、松装密度、灼减量等,高纯二氧化锗产品特征符合国标中规定。3. 指导思想、编制原则及依据3.1 标准的编制目的l 客观评价锗企业清洁生产的进步成效;l 用于
23、锗企业的清洁生产审核、清洁生产潜力与机会的识别以及清洁生产水平评价和改进并提高清洁生产水平;l 使锗企业技术改造具有先进的清洁生产水平。3.2 标准的作用本标准规定了锗行业清洁生产水平评价的术语和定义、锗行业评价指标体系的编制原则、锗行业清洁生产评价指标体系和评价方法。锗行业清洁生产评价指标体系的制定和实施将有利于客观评价企业清洁生产状态、将有利于指导和规范锗行业清洁生产水平评价工作,促进企业通过技术改造、产品升级等措施达到清洁生产先进水平,提高能源、资源利用效率,减少和避免污染物的产生,加强废物回收利用,降低生产成本,规避欧美等区域或国家的绿色贸易壁垒,有助于提升企业在国际市场的竞争力。(1
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