柴立元 ，王云燕 ，孫竹梅 ，司夢瑩 ，梁彥杰 ，閔小波

（1. 中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院，長沙 410083；2. 國家重金屬污染防治工程技術(shù)研究中心，長沙 410083）

一、前言

綠色冶金指復(fù)雜物料冶金過程中資源、能源利用效率和環(huán)保效益的最大化，是一種綜合考慮資源、能源消耗及環(huán)境影響的金屬冶煉模式；旨在使金屬產(chǎn)品在涵蓋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、使用、報(bào)廢的全生命周期中，能耗最小、資源利用率最高、環(huán)境負(fù)面影響最小，同時(shí)促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化與和諧發(fā)展。

綠色冶金是清潔低環(huán)境熵變的冶金過程：狹義上表現(xiàn)為冶金過程資源循環(huán)、能源低碳、生態(tài)環(huán)保；廣義上表現(xiàn)為冶金原料無害化，冶煉廢物資源化，生產(chǎn)過程潔凈化、智能化，過程控制數(shù)字化。強(qiáng)調(diào)從源頭控污減污的發(fā)展策略，但不完全排斥末端治理；主要從過程科學(xué)、技術(shù)與工程研發(fā)角度著手，發(fā)展環(huán)境友好的生產(chǎn)工藝（如原料、能源的選擇及替代）、技術(shù)裝備、制造流程、綠色產(chǎn)品及其服務(wù)等過程，解決環(huán)境污染與可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，促進(jìn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的高度統(tǒng)一、共同增長。

綠色冶金以密切依賴企業(yè)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，強(qiáng)調(diào)企業(yè)更加關(guān)注經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益的統(tǒng)一為前提，發(fā)展要素表現(xiàn)為：冶金產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級及全面綠色化轉(zhuǎn)型，產(chǎn)業(yè)鏈上、跨產(chǎn)業(yè)之間的資源高度循環(huán)與清潔能源替代。著眼冶金工業(yè)資源、環(huán)境、能源問題，基于宏觀政策支持，通過資源高度循環(huán)、企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)資源能源效益最大化、環(huán)境排放最小化、增值冶金效益最大化（見圖1）。

圖1 綠色冶金的發(fā)展路徑與模式示意

著眼未來發(fā)展，面向國家關(guān)鍵金屬資源需求，筑牢冶金工業(yè)對國家高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)支撐，提升綠色冶金的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新效率，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，盡快扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬方面的被動局面，由此增強(qiáng)冶金強(qiáng)國戰(zhàn)略地位。鑒于國家戰(zhàn)略需求與冶金工業(yè)發(fā)展面臨資源、能源和環(huán)境約束的重大矛盾，系統(tǒng)開展我國綠色冶金的學(xué)術(shù)研究意義重大。本文把握與冶金工業(yè)緊密關(guān)聯(lián)的時(shí)代背景因素并剖析其影響，闡述國內(nèi)外鋼鐵與有色金屬的資源、能源現(xiàn)狀并進(jìn)行發(fā)展態(tài)勢評述；審視并剖析綠色冶金創(chuàng)新發(fā)展的形勢及重大問題，就態(tài)勢與潛力開展預(yù)測研究；據(jù)此提出綠色冶金創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略需求及發(fā)展建議，為冶金強(qiáng)國戰(zhàn)略研究提供基礎(chǔ)性參考。

二、綠色冶金創(chuàng)新發(fā)展的時(shí)代背景

（一）碳達(dá)峰、碳中和形勢下冶金工業(yè)的發(fā)展

目前，我國是全球最大的CO2排放國 [1]，已正式提出了“CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的發(fā)展目標(biāo)。鋼鐵行業(yè)是我國制造業(yè)31個(gè)門類中碳排放量最高的行業(yè)。20多年來，我國鋼鐵產(chǎn)量呈現(xiàn)較快增長態(tài)勢（見圖2）[2]，預(yù)測未來15年仍將保持適度的增長率。碳達(dá)峰、碳中和的宏觀發(fā)展形勢，將助推鋼鐵行業(yè)構(gòu)建更高水平的供需動態(tài)平衡，優(yōu)化工藝流程結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)冶煉技術(shù)革命；實(shí)施產(chǎn)業(yè)智能化升級，加大多產(chǎn)業(yè)協(xié)同的環(huán)保治理力度，促進(jìn)鋼材產(chǎn)品的全生命周期評價(jià)，制定適應(yīng)國情的行業(yè)低碳標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 世界及中國鋼鐵與有色金屬產(chǎn)量變化趨勢

30多年來，我國有色金屬產(chǎn)量呈現(xiàn)較快增長態(tài)勢（見圖2） [3]，預(yù)測未來15年仍將保持穩(wěn)定增長，整體表現(xiàn)為“前高后穩(wěn)”。2020年，有色金屬工業(yè)CO2排放占全國總排放量的4.7% [4]，其中電解鋁約占有色金屬工業(yè)總排放的64.6%，將是有色金屬工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的重要方面?！秶野l(fā)展改革委等部門關(guān)于嚴(yán)格能效約束 推動重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》（2020年）要求，推動電解鋁等重點(diǎn)行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型 [5]。在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提出后，需繼續(xù)保持電解鋁產(chǎn)能上限值（4.5×107t），嚴(yán)控新增銅、鉛、鋅冶煉產(chǎn)能，提高清潔能源使用比例，擴(kuò)大再生有色金屬利用范圍，爭取全行業(yè)提前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；開發(fā)并應(yīng)用綠色減碳技術(shù)，爭取在碳達(dá)峰后以良好的速度減碳。

（二）國內(nèi)國際雙循環(huán)產(chǎn)業(yè)政策下冶金工業(yè)的發(fā)展

我國鋼鐵生產(chǎn)堅(jiān)持以國內(nèi)循環(huán)為主，2019年鋼材出口比例僅為6.6%，在粗鋼產(chǎn)量超2×107t的國家中出口比例最低。在強(qiáng)調(diào)國內(nèi)國際雙循環(huán)的背景下，未來鋼鐵行業(yè)的格局變化主要體現(xiàn)為國內(nèi)形成新的供需平衡、拓展新的外需市場。同時(shí)在“一帶一路”倡議的指引下，我國鋼鐵企業(yè)不斷提升國際化水平，旨在實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的開放合作。

在有色金屬行業(yè)，內(nèi)循環(huán)將繼續(xù)擴(kuò)大有色金屬的國內(nèi)消費(fèi)，外循環(huán)則經(jīng)由國際市場保障供給安全，以加快形成以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局。

（三）供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下冶金工業(yè)的發(fā)展

在國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革要求提出之后，鋼鐵行業(yè)的商業(yè)模式積極開展全面升級，裝備水平、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已經(jīng)邁向世界先進(jìn)行列，支撐我國成為世界鋼鐵行業(yè)的制造中心、消費(fèi)中心、研發(fā)中心、投資中心。例如，冶煉鋼種（包括高溫合金、精密合金在內(nèi)）超過1000個(gè)，可軋制、加工4萬多個(gè)品種規(guī)格的鋼材；22大類鋼鐵產(chǎn)品中有19類自給率超過100%（其他3類超過98.8%）?！笆奈濉睍r(shí)期，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革仍是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主線，重心則轉(zhuǎn)向產(chǎn)品類型高端化、關(guān)鍵環(huán)保技術(shù)提升等。

在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，部分有色金屬冶煉能力快速增長的勢頭得到遏制；供給側(cè)受到壓制，而新的需求空間將被打開，導(dǎo)致國內(nèi)供需缺口可能逐步擴(kuò)大。有色金屬工業(yè)后續(xù)將加快智能化改造進(jìn)程，保持高端、綠色、低碳、安全發(fā)展勢頭，提升有色金屬新材料的高端供給能力；拓展內(nèi)需市場，不斷提升有色金屬行業(yè)發(fā)展質(zhì)量效益。

三、國內(nèi)外冶金資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢

（一）鋼鐵資源現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢

世界鐵礦石資源儲量較為豐富，集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯和中國，合計(jì)儲量占比基本穩(wěn)定在70%左右；但我國98%為貧礦（含鐵量僅為35%），明顯低于其他三國富礦水平（含鐵量約為64%）。此外，幾內(nèi)亞的西芒杜鐵礦是世界上尚未開發(fā)鐵礦中儲量最大、品質(zhì)最高的露天赤鐵礦資源，合理推斷的鐵礦石儲量超過2.25×109t，潛在總量可達(dá)5×109t，整體品位約為66%～67% [6]

目前，我國鐵礦石產(chǎn)量與粗鋼產(chǎn)量明顯失配，突出表現(xiàn)為鐵礦石的對外依存度達(dá)到85%。預(yù)測未來15年，我國粗鋼產(chǎn)量仍將保持低速增長，因而鐵礦石依賴進(jìn)口的局面仍將持續(xù)，但進(jìn)口途徑趨于多元化。例如，2020年我國從幾內(nèi)亞的進(jìn)口量同比增長顯著，對“一帶一路”沿線國家進(jìn)口量正在穩(wěn)步上升，從印度的進(jìn)口量也有積極增長。此外，我國積極參與國際開發(fā)市場，逐漸加大海外礦產(chǎn)的開發(fā)利用力度，非洲鐵礦區(qū)的深度開采有望持續(xù)供應(yīng)2.4×109t。

廢鋼鐵可視為綠色資源，加大利用可減少CO2及固體廢物排放；既有助于鋼鐵工業(yè)節(jié)能降耗，也是唯一可替代鐵礦石的煉鋼資源?！丁笆奈濉毖h(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》（2021年）提出，到2025年全國廢鋼利用量達(dá)到3.2×108t [7]，以廢鋼為原料的粗鋼占比逐漸提高。

（二）有色金屬資源現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢

全球有色金屬資源儲量相對集中，但分布比較分散。我國的鎂、鎢、鉬、稀土資源等均屬全球范圍內(nèi)儲量極其豐富的品種。澳大利亞、智利、秘魯、巴西是著名的礦藏資源國，如澳大利亞典型的品種是鉭、鋯（全球占比超過60%），金紅石（近50%），鉛、鋅、鎳、鋁土礦（超過20%），金、銀、鈷、銅、鋰、銻（超過10%）；智利、秘魯具有明顯的銅資源優(yōu)勢，巴西的鉭、鈮（全球占比約為90%），錫、鎳（分別約為15%、13%）資源儲備豐厚。此外，非洲地區(qū)的儲量潛力大，如剛果（金）的鈷儲量約占全球總量的50%，幾內(nèi)亞是鋁土礦高儲量國家。

從資源總量角度看，我國是有色金屬礦產(chǎn)資源大國，鎂、鈦鐵礦、鎢、鉬、稀土等資源儲量均居世界首位，鋁土礦、銅、鉛、鋅等資源儲量也屬豐富。但隨著新一代信息技術(shù)、高端裝備制造等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國礦產(chǎn)資源需求仍將保持高位態(tài)勢：鋁土礦、鈦等低品質(zhì)礦供大于求，高品位需求仍依賴進(jìn)口；作為世界第一大精煉銅、鉛、鋅生產(chǎn)國，相關(guān)精礦進(jìn)口需求依然較大，正在積極拓展海外資源；稀土消費(fèi)量占全球總量的57%，稀土進(jìn)口量逐漸增長；鎳、鈷礦資源相對較少，如鎳礦資源對外依存度達(dá)到90%。

預(yù)測未來15年，我國有色金屬消費(fèi)總量增長并維持高位的態(tài)勢將會持續(xù)，礦產(chǎn)資源需求仍然旺盛。然而，新增資源儲量跟不上儲量消耗的增長速度，國內(nèi)資源有效供應(yīng)能力依然偏低，部分礦產(chǎn)資源依賴進(jìn)口的局面仍將繼續(xù)。目前，礦產(chǎn)資源面臨的需求量大、全球市場控制力不足且話語權(quán)不強(qiáng)、供應(yīng)鏈與運(yùn)輸安全性待提升等問題，導(dǎo)致我國礦產(chǎn)資源供應(yīng)形勢嚴(yán)峻的格局未有好轉(zhuǎn) [8]。著眼未來發(fā)展，應(yīng)充分利用再生有色金屬資源（到2025年，再生有色金屬產(chǎn)量將達(dá)2×107t，其中銅、鋁、鉛分別為4×106t、1.15×107t、2.9×106t [7]），開發(fā)低品位、難處理、復(fù)雜礦等提升國內(nèi)資源保障力；積極推進(jìn)境外礦山項(xiàng)目建設(shè)，提升國際資源保障力，形成“原生+再生+難開采”協(xié)同發(fā)展的新格局。

四、我國冶金工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨問題

（一）鋼鐵冶金現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1. 鋼鐵冶金發(fā)展現(xiàn)狀

我國鋼鐵產(chǎn)量、消費(fèi)量、進(jìn)出口量連續(xù)多年位居世界第一。2020年，我國鋼鐵產(chǎn)量為1.065×109t，占世界總產(chǎn)量的56.7%；全球前50大鋼鐵公司中，國內(nèi)企業(yè)數(shù)量占據(jù)一半；成品鋼表觀消費(fèi)量為9.95×108t，出口總量為5.14×107t，進(jìn)口總量為3.79×107t [2]。對應(yīng)地，我國鐵礦石主要依賴進(jìn)口。2020年，進(jìn)口量占總消耗量的82.35%，約80%的進(jìn)口礦源來自澳大利亞、巴西；全國廢鋼利用量約為2.6×108t，減少CO2排放量約4.16×108t [2]。

近年來，隨著落后產(chǎn)能加快退出、短流程煉鋼迅速發(fā)展、節(jié)能工藝技術(shù)裝備水平不斷提升，我國企業(yè)的噸鋼綜合能耗持續(xù)下降，2020年為0.551 tce（比2015年下降3.7%），與世界先進(jìn)水平差距逐漸縮小。盡管如此，因龐大的行業(yè)產(chǎn)能，2020年鋼鐵行業(yè)能源消費(fèi)在全社會能源消費(fèi)總量中的占比超過13%。后續(xù)，我國將全面落實(shí)鋼鐵行業(yè)超低排放，拓展節(jié)能減排新途徑，實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展；基于高質(zhì)量發(fā)展理念引領(lǐng)，保持甚至拓展鋼鐵工業(yè)未來發(fā)展空間也是需要面對的問題。

我國鋼鐵行業(yè)污染物排放強(qiáng)度已進(jìn)入世界先進(jìn)水平行列。2020年，鋼鐵企業(yè)噸鋼耗新水同比下降4.34%，化學(xué)需氧量同比下降10.11%，SO2排放量同比下降14.38%；鋼渣利用率同比提高0.98個(gè)百分點(diǎn)，焦?fàn)t煤氣利用率同比提高0.08個(gè)百分點(diǎn) [9]。

我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)裝備整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，在鋼鐵工業(yè)設(shè)計(jì)與設(shè)備制造、施工建設(shè)綜合能力方面甚至引領(lǐng)世界發(fā)展。鋼鐵冶煉進(jìn)入以自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新為主的發(fā)展階段，在濺渣護(hù)爐 [10]與長壽復(fù)吹工藝 [11,12]、薄板坯連鑄連軋高效化生產(chǎn)技術(shù)[13,14]、“負(fù)能煉鋼”工藝與裝備技術(shù) [15,16]、高效低成本潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù) [17]、減碳熔融還原技術(shù) [18]、氫能煉鋼技術(shù) [19,20]、鋼企智能化制造技術(shù) [21]等方面取得了系列成就。

2. 鋼鐵冶金發(fā)展面臨的問題

鐵礦石是鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的重要原材料，我國鐵礦石品位較差，合格鐵精礦產(chǎn)率較低。為應(yīng)對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要，我國鐵礦石的需求量大增，而自主供應(yīng)無法滿足鋼鐵生產(chǎn)需求，只能依靠進(jìn)口來彌補(bǔ)供需缺口。

近年來，我國鋼鐵行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的區(qū)域分布均衡性不佳，呈現(xiàn)“南多北少”格局；特鋼產(chǎn)量占比偏低，而中高端特鋼占比更低，仍需部分進(jìn)口才能滿足裝備發(fā)展需求。

我國鋼鐵工業(yè)在技術(shù)體系、綠色發(fā)展等方面都取得了顯著提升，但鋼鐵冶金面臨的資源/能源/環(huán)境負(fù)荷增加、工藝流程復(fù)雜化、能源結(jié)構(gòu)高碳化等問題并未消除，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳減排、碳中和面臨極大挑戰(zhàn)。

（二）有色冶金現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1. 有色冶金發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國有色金屬工業(yè)轉(zhuǎn)型升級成效顯著，主要表現(xiàn)在規(guī)模優(yōu)勢得到提升，粗銅、精煉銅、電解鋁產(chǎn)量居世界首位，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整取得新進(jìn)展；綠色轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)新面貌，創(chuàng)新能力邁上新臺階，智能制造達(dá)到新水平。

我國是世界有色金屬生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國，10種常用有色金屬產(chǎn)量的世界占比長期穩(wěn)定在50%以上。2020年，有色金屬總產(chǎn)量為6.188×107t，其中精煉銅、銅材產(chǎn)量分別為1.003×107t、2.046×107t，同比增速分別為7.4%、0.9% [22]；氧化鋁、電解鋁、鋁材產(chǎn)量分別為7.313×107t、3.708×107t、5.779×107t，同比增速分別為0.3%、4.9%、8.6%。再生有色金屬產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，2020年總產(chǎn)量達(dá)到1.45×107t，占10種有色金屬總產(chǎn)量的23.5%。其中，再生銅產(chǎn)量為3.25×106t（對應(yīng)占比為32.4%），再生鋁產(chǎn)量為7.4×106t（對應(yīng)占比為20%），再生鉛產(chǎn)量為2.4×107t（對應(yīng)占比為37.25%） [7]。

有色金屬冶煉行業(yè)重點(diǎn)金屬的綜合能耗逐步下降。2020年，單位電解鋁綜合能耗同比下降1%；噸銅冶煉綜合能耗下降至0.212 tce，部分冶煉企業(yè)綜合能耗在0.15 tce以下，達(dá)到行業(yè)國際頂尖水平；噸鉛綜合能耗由2012年的0.467 tce降低至0.345 tce；1 kg氧化鉬焙燒耗煤從0.4 tce降至零。在CO2排放量方面，2020年有色金屬工業(yè)為6.6×108t，占全國總排放量的4.7%。其中，鋁工業(yè)CO2排放量約為5.5×108t，銅、鉛、鋅等其他有色金屬冶煉業(yè)約占9%，銅、鋁壓延加工業(yè)約占10%。

有色金屬冶金行業(yè)在環(huán)境保護(hù)方面取得重大進(jìn)展。大氣污染重點(diǎn)防控區(qū)的電解鋁企業(yè)整體達(dá)到超低排放水平，如煙氣排放顆粒物低于10 mg/m3、SO2降至35 mg/m3、氟化物低于1 mg/m3。銅冶煉各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化，銅冶煉企業(yè)硫的捕集率、回收率均達(dá)99%。氧化鋁工業(yè)初步實(shí)現(xiàn)了赤泥的綜合利用，可回收鐵、堿等有價(jià)元素和產(chǎn)品的綜合利用量超過產(chǎn)量的25%。

我國有色金屬工業(yè)技術(shù)裝備水平整體進(jìn)入世界先進(jìn)行列。以500 kA、600 kA大型鋁電解槽，新型陰極結(jié)構(gòu)等鋁電解節(jié)能技術(shù)為代表，電解鋁工業(yè)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平；以氧氣底吹/側(cè)吹煉銅、氧氣頂吹煉銅、雙閃煉銅為代表，銅冶煉工業(yè)技術(shù)達(dá)到世界一流水平；鉛、鋅、鎳、錫冶煉技術(shù)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平；鎂、鈦、鎢、鉬冶煉，稀土冶煉分離等技術(shù)取得重大進(jìn)步。

2. 有色冶金發(fā)展面臨的問題

有色金屬工業(yè)面臨高質(zhì)量發(fā)展的新形勢，如電解鋁等產(chǎn)品需求即將轉(zhuǎn)入平臺期，規(guī)模數(shù)量型需求擴(kuò)張動力趨弱。

我國有色金屬資源循環(huán)利用率較低（僅為30%），而發(fā)達(dá)國家普遍在70%以上。再生有色金屬的產(chǎn)業(yè)定位調(diào)整為節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在資源環(huán)境安全、經(jīng)濟(jì)社會綠色發(fā)展方面的重要性凸顯；但與原生礦產(chǎn)資源相比，有色金屬二次資源具有原料來源不確定性、資源豐富性及多樣性、組分高度復(fù)雜性、組元含量高波動性、材料高致密性及復(fù)合性等特性，回收處理過程相對復(fù)雜。

有色金屬冶金工業(yè)產(chǎn)生的 “三廢”問題依然突出。截至2020年，全國尾礦累計(jì)堆存量約為2.07×1010t，其中銅尾礦約為3.5×109t，鎢尾礦約為4.5×108t；綜合利用的尾礦總量約為3.35×108t，綜合利用率僅為28%；冶煉廢渣產(chǎn)生量約為3.7×105t，包括赤泥、銅渣、鎳渣等。因此，有色金屬行業(yè)的節(jié)能減排及資源綜合利用形勢復(fù)雜、任務(wù)艱巨。

五、綠色冶金創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢預(yù)測與潛力分析

（一）綠色冶金發(fā)展態(tài)勢預(yù)測

綠色發(fā)展是推動我國冶金行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容、關(guān)鍵體現(xiàn)、終極目標(biāo)，以資源、能源、環(huán)境良好協(xié)調(diào)的物質(zhì)循環(huán)型社會為核心。冶金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)布局合理、技術(shù)裝備先進(jìn)、智能化水平高、全球競爭力強(qiáng)、綠色低碳可持續(xù)。展望新時(shí)期的冶金行業(yè)技術(shù)，其發(fā)展態(tài)勢定位為綜合應(yīng)對資源、能源、環(huán)境等挑戰(zhàn)的技術(shù)體系，核心課題是促進(jìn)環(huán)境保護(hù)與物質(zhì)循環(huán)。

1. 破解資源循環(huán)利用難題，突破資源、環(huán)境束縛

資源化循環(huán)利用是冶金工業(yè)綠色發(fā)展的必然趨勢，而廢鋼利用將逐步緩解鐵礦石依賴進(jìn)口的局面。以廢鋼為代表的鋼鐵循環(huán)材料是充分還原后的金屬，屬于載能、環(huán)保的綠色資源；大比例使用鋼鐵循環(huán)材料將是未來低碳冶金的重要發(fā)展方向，在節(jié)約高爐鐵水使用的同時(shí)，大幅減少CO2和污染物排放。2020年，我國廢鋼利用量約為2.6×108t，可減少CO2排放約4.16×108t，等效替代62%品位鐵精礦約4.1×108t；預(yù)計(jì)到2025年廢鋼利用量約為3.2×108t [7]。

我國10種有色金屬的表觀消費(fèi)量將持續(xù)上升，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到8.162×107t，需求的增長加劇了資源對有色金屬行業(yè)發(fā)展的束縛。未來應(yīng)全面、超前部署資源替代綜合方案，建設(shè)再生資源循環(huán)回收體系，實(shí)現(xiàn)再生資源占比提高15%～50%的基本目標(biāo)。創(chuàng)新原生冶煉搭配城市礦產(chǎn)利用技術(shù)，破解資源循環(huán)利用難題；實(shí)施“采選冶”聯(lián)合，提升鋼鐵、有色資源利用水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠色低碳冶金；強(qiáng)化尾礦、冶煉廢渣等的循環(huán)利用。從全生命周期角度著手，提高冶煉技術(shù)水平，顯著降低資源消耗量，同時(shí)提高國內(nèi)、國際資源保障力，支撐行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

2. 實(shí)施能源替代革新，強(qiáng)化冶金減污降碳

高爐流程在一定時(shí)期內(nèi)還是我國鋼鐵工業(yè)的主流流程，鋼鐵行業(yè)將大力發(fā)展并積極應(yīng)用節(jié)能低碳技術(shù)，如采取余熱余能資源化技術(shù)提升界面能效，優(yōu)化冶金工業(yè)的全流程能源效率。著力提高天然氣等清潔能源使用比例，擴(kuò)大太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源利用規(guī)模，適時(shí)布局氫能產(chǎn)業(yè)，綜合推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)清潔低碳化；同時(shí)加強(qiáng)碳捕集利用與封存等技術(shù)的應(yīng)用。

對于直接消耗化石燃料的冶金工藝，實(shí)施清潔能源替代成為解決碳排放問題的必經(jīng)之路，如氫能將成為有色金屬工業(yè)應(yīng)用清潔能源的優(yōu)選類型。鼓勵(lì)冶金企業(yè)主動調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，力爭2050年可再生清潔能源占比提高至45%；推廣水電–冶金聯(lián)合項(xiàng)目工程，突破系列清潔能源冶金新工藝及裝備，從全生命周期角度提高冶煉技術(shù)水平、降低碳排放強(qiáng)度。

3. 提升產(chǎn)業(yè)集中度，促進(jìn)多產(chǎn)業(yè)鏈接

我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)布局的結(jié)構(gòu)調(diào)整面臨新挑戰(zhàn)，繼續(xù)加快鋼鐵企業(yè)優(yōu)化重組步伐，著眼產(chǎn)業(yè)綜合效率提升，合理加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)集中度，堅(jiān)決淘汰落后產(chǎn)能。在這一過程中，注重從技術(shù)、結(jié)構(gòu)、制度、資源等角度開展全方位整合，尤其是人力資源、核心技術(shù)的整合優(yōu)化，支持產(chǎn)業(yè)競爭力的實(shí)質(zhì)性提升。鼓勵(lì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)與多類工業(yè)產(chǎn)業(yè)的鏈接配合，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高值化、高端化。進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段后，鋼鐵工業(yè)著力加快構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)發(fā)展格局，深入實(shí)施鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促成上、下游產(chǎn)業(yè)順暢銜接并助推可持續(xù)發(fā)展。

有色金屬工業(yè)深入開展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)科學(xué)布局迫在眉睫，未來應(yīng)摒棄粗放式增產(chǎn)，積極轉(zhuǎn)向附加值更高、需求更廣的有色金屬深加工。① 基于產(chǎn)能充足的行業(yè)背景，以先進(jìn)技術(shù)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，加速低端向高端、高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級；推動有色金屬產(chǎn)業(yè)與航空、航天、汽車、裝備制造等行業(yè)結(jié)合，由傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用拓寬至新工業(yè)應(yīng)用。② 統(tǒng)籌國（境）內(nèi)外的資源、能源、環(huán)境、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)要素，整體性優(yōu)化有色金屬產(chǎn)業(yè)布局，推動低效產(chǎn)能退出，鼓勵(lì)現(xiàn)有產(chǎn)能向能源、資源富集地區(qū)，消費(fèi)集中地區(qū)轉(zhuǎn)移，如電解鋁產(chǎn)業(yè)向西部轉(zhuǎn)移、鋁加工產(chǎn)業(yè)向北方轉(zhuǎn)移；形成煤（水）–電–氧化鋁–電解鋁–鋁深加工–再生鋁一體化“高效鋁產(chǎn)業(yè)鏈”，盡可能將原鋁就地或就近轉(zhuǎn)化為深加工產(chǎn)品，向零部件制造、半成品、制成品、生產(chǎn)服務(wù)業(yè)延伸。

4. 推進(jìn)工藝信息化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)智能制造

智能制造已經(jīng)成為諸多行業(yè)的發(fā)展趨勢，冶金企業(yè)引入后既能提高生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，也能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息的互聯(lián)互通。未來鋼鐵行業(yè)將充分利用新一代信息技術(shù)，不斷提升數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平；以智能制造為發(fā)展主題 [23]，促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級與高質(zhì)量發(fā)展。具體而言，構(gòu)建工藝參數(shù)–產(chǎn)品綜合性能–質(zhì)量穩(wěn)定性的大數(shù)據(jù)平臺，開展制品生產(chǎn)全流程工藝參數(shù)深度優(yōu)化，建立適應(yīng)大規(guī)模定制、多工序協(xié)同的制品生產(chǎn)智能化工藝模型庫。未來有色金屬工業(yè)將突破有色、鋼鐵、化工、建筑等產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)分工界面，以利益協(xié)調(diào)的方式形成跨行業(yè)的復(fù)合型企業(yè)或聯(lián)合型企業(yè)，在提升有色金屬新材料高端供給能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、安全發(fā)展。

（二）鋼鐵冶金創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿?/h3>

當(dāng)前，我國鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能成效顯著，從源頭上保障了行業(yè)綠色發(fā)展水平，在“十三五”時(shí)期不僅提前完成了目標(biāo)上限（1.5×108t），還依法取締了一定規(guī)模的“地條鋼”產(chǎn)能（1.4×108t）。在這一過程中，工藝裝備性能顯著提高，先進(jìn)綠色技術(shù)推廣加快；5.5 m及以上搗固、6 m及以上頂裝焦?fàn)t產(chǎn)能提高了6.7%，1000 m3及以上高爐產(chǎn)能提高了6.5%，100 t及以上轉(zhuǎn)爐、電爐產(chǎn)能占比提高了10個(gè)百分點(diǎn)。此外，綠色發(fā)展能力明顯提升，節(jié)能減排指標(biāo)顯著改善，如重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)的平均噸鋼SO2、NOx、顆粒物排放量分別下降48%、18%、39%，噸鋼綜合能耗由0.572 tce下降到0.554 tce。

面對更高層次綠色發(fā)展亟需，開發(fā)新的綠色流程、裝備和技術(shù)，建設(shè)適應(yīng)國情特色的綠色鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)模式。運(yùn)用產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式，合理提高產(chǎn)業(yè)集中度并拓寬市場影響力，徹底改變行業(yè)發(fā)展“小散亂”局面，以優(yōu)勢企業(yè)帶動全行業(yè)的綠色發(fā)展進(jìn)程。推進(jìn)原料結(jié)構(gòu)及工藝流程轉(zhuǎn)換，力爭到“十四五”末期全國鋼鐵工業(yè)廢鋼使用占比達(dá)到30%、電爐鋼比例提升至20%。實(shí)施鋼鐵綠色升級改造，加快資源綜合利用產(chǎn)業(yè)的高值化、集聚化發(fā)展速度；鼓勵(lì)鋼鐵企業(yè)建設(shè)能夠發(fā)揮市場引領(lǐng)作用的廢棄物資源化綜合產(chǎn)業(yè)基地，切實(shí)推動鋼鐵與建材、電力、化工等行業(yè)耦合發(fā)展。完善綠色制造標(biāo)準(zhǔn)體系，全面建成鋼鐵行業(yè)節(jié)能、節(jié)水、資源綜合利用標(biāo)準(zhǔn)體系。

（三）有色冶金創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿?/h3>

當(dāng)前，我國有色冶金行業(yè)在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級方面效果顯著。通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，遏制了低效產(chǎn)能擴(kuò)張，激勵(lì)了有色金屬生產(chǎn)向水電等清潔能源豐富地區(qū)（如云南省、四川?。┺D(zhuǎn)移；依賴燃煤的生產(chǎn)局面出現(xiàn)明顯改變，產(chǎn)品應(yīng)用拓展提供了行業(yè)發(fā)展新動能，如建筑領(lǐng)域的“以鋁節(jié)木”、交通領(lǐng)域的“以鋁代鋼”、包裝領(lǐng)域的“以鋁代塑”等。

有色冶金行業(yè)節(jié)能減排潛力持續(xù)釋放，驅(qū)動能源消耗占比的不斷降低，鋁錠綜合電耗、粗銅冶煉綜合能耗等均達(dá)到世界先進(jìn)水平。減排新技術(shù)改善了節(jié)能減排指標(biāo)，如惰性陽極使電解鋁電流效率提高至97%、將雜質(zhì)元素脫除效果增加至80%。鉛鋅冶煉行業(yè)SO2產(chǎn)生強(qiáng)度下降97%、顆粒物產(chǎn)生強(qiáng)度下降90% [23]，鉛冶煉富氧熔煉+直接還原工藝將清潔生產(chǎn)水平提高到90%。

再生有色金屬產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，逐漸形成了“原生+再生”協(xié)同發(fā)展的新格局。新材料開發(fā)和成果應(yīng)用打破了國外封鎖的部分“卡脖子”技術(shù)，如高純金屬、8英寸硅片、引線框架材料等。

著眼未來，有色冶金行業(yè)的發(fā)展?jié)摿θQ于以下方面。研發(fā)再生金屬利用技術(shù)，深化金屬資源的循環(huán)利用，化解原生資源短缺問題 [7]。推廣行業(yè)能源革新技術(shù)，最大限度地節(jié)約能源、降低能耗。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和集群鏈接，推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、第五代移動通信（5G）、邊緣計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等前沿技術(shù)應(yīng)用，驅(qū)動資源高附加值利用并促進(jìn)產(chǎn)業(yè)上、下游一體化發(fā)展。提升冶金關(guān)鍵技術(shù)體系，從本質(zhì)上突破制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)。

（四）冶金工業(yè)綠色發(fā)展階段與路徑

針對冶金工業(yè)綠色發(fā)展目標(biāo)，辨識綠色冶金發(fā)展不同階段的特征與使命，研究提出我國冶金工業(yè)綠色發(fā)展的四階段劃分（見圖3）。在冶金工業(yè)發(fā)展的不同階段，采取相應(yīng)的綠色發(fā)展措施，實(shí)現(xiàn)各階段的目標(biāo)，使得冶金工業(yè)平穩(wěn)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新、低碳、綠色、智能發(fā)展。

圖3 冶金工業(yè)綠色發(fā)展階段及路徑

六、綠色冶金創(chuàng)新發(fā)展舉措

（一）強(qiáng)化冶金強(qiáng)國戰(zhàn)略地位，優(yōu)化綠色冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路

1. 依托優(yōu)勢資源和清潔能源聚集地，重構(gòu)冶金產(chǎn)業(yè)布局

鼓勵(lì)冶金產(chǎn)能向風(fēng)能、太陽能（西北地區(qū)），水電（西南地區(qū)）等可再生能源富集區(qū)或金屬資源/再生資源富集區(qū)轉(zhuǎn)移；結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈基地建設(shè)，可在沿海核電企業(yè)（如福建省福清市）附近布局冶金產(chǎn)業(yè)（如鋁電解）。強(qiáng)化資源能源區(qū)域集聚效應(yīng)，立足國內(nèi)，針對性加大鋰、鈷、離子型稀土等戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的調(diào)查評價(jià)力度，兼顧鐵、銅等大宗緊缺礦產(chǎn)的勘查；加大重點(diǎn)成礦區(qū)帶找礦力度，積累儲量；加快推進(jìn)西南、西北地區(qū)銅、鎳、鋰等重點(diǎn)成礦區(qū)帶的遠(yuǎn)景調(diào)查與找礦預(yù)測，提高戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源保障能力；積極開展老礦山深部和外圍勘探，形成一批重點(diǎn)礦產(chǎn)資源接續(xù)區(qū)。調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)能布局，合理延伸產(chǎn)業(yè)鏈，如未來鋼廠布局可分成兩類：以高爐、轉(zhuǎn)爐長流程和板材生產(chǎn)為主的大型聯(lián)合企業(yè)，主要布置在沿海深水港地區(qū)；以建筑用長材生產(chǎn)為主的全廢鋼電爐短流程鋼廠，主要布置在城市周邊，消納廢鋼、棄電、城市中水等社會廢棄物。

2. 響應(yīng)“一帶一路”倡議，積極布局海外冶金聚集地

通過投資并購、聯(lián)合投資等多種市場化方式獲取境外礦產(chǎn)資源，重點(diǎn)發(fā)展方向有：剛果（金）、贊比亞、秘魯?shù)葒你~資源，幾內(nèi)亞、印度尼西亞、牙買加、老撾、柬埔寨等國的鋁土礦資源，印度尼西亞、菲律賓、緬甸、巴布亞新幾內(nèi)亞等國的紅土鎳礦。統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、長期跟進(jìn)，有序推進(jìn)相關(guān)地區(qū)的重大項(xiàng)目，完善配套的基礎(chǔ)設(shè)施與港口建設(shè)；形成一批規(guī)模大、品種全、配套完整、具有國際競爭力的境外礦產(chǎn)資源基地，實(shí)質(zhì)性增強(qiáng)境外資源保障能力。“一帶一路”沿線國家和地區(qū)具有豐富的鐵、銅、鉛、鋅、鎳、金等資源儲備，通過海外冶金聚集地布局，帶動我國先進(jìn)冶金技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)走向國際。例如，選擇“一帶一路”沿線有條件的國家和地區(qū)布局鋁、銅等加工能力，拓展產(chǎn)業(yè)發(fā)展新空間，高效延伸產(chǎn)業(yè)鏈。

3. 構(gòu)建國家冶金戰(zhàn)略科技力量，強(qiáng)化國家實(shí)驗(yàn)室能力建設(shè)

建設(shè)有色金屬國家實(shí)驗(yàn)室等高端科技創(chuàng)新平臺，攻關(guān)極貧雜資源、極端環(huán)境、復(fù)雜體系下金屬提取、材料制備、生態(tài)處置等行業(yè)性重大技術(shù)難題，高效應(yīng)對資源環(huán)境安全與“卡脖子”環(huán)節(jié)挑戰(zhàn)。運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)平臺，支持冶金科技水平提升：通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)，發(fā)展智能制造信息基礎(chǔ)設(shè)施；基于數(shù)據(jù)驅(qū)動理念，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能（AI）、邊緣計(jì)算等技術(shù)，提升信息系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與認(rèn)知能力，支持解決冶煉過程中工藝控制不穩(wěn)定、設(shè)備故障頻發(fā)等實(shí)際問題；利用虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，形成人機(jī)協(xié)同混合增強(qiáng)智能，充分發(fā)揮工藝技術(shù)人員智慧、機(jī)器智能優(yōu)勢，相互啟發(fā)增值。

4. 實(shí)施冶金大國向強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略規(guī)劃

論證制定冶金行業(yè)基礎(chǔ)研究行動方案、工程技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，增強(qiáng)冶金領(lǐng)域科技綜合水平；提升行業(yè)技術(shù)裝備性能，促進(jìn)行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級及產(chǎn)能布局調(diào)整，推動高端價(jià)值鏈發(fā)展，根本性解決“傳統(tǒng)資源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重”的行業(yè)發(fā)展瓶頸。對于鋼鐵行業(yè)，不以出口導(dǎo)向作為化解過剩產(chǎn)能的出路；禁止生鐵、鋼坯等初級產(chǎn)品出口，嚴(yán)格限制高耗能、低附加值產(chǎn)品出口，不鼓勵(lì)大量中檔產(chǎn)品出口；對技術(shù)含量高的鋼材出口，以動態(tài)管理形式調(diào)整出口目錄；鼓勵(lì)加工成高端制成品或機(jī)電產(chǎn)品后再出口；鼓勵(lì)到國外建廠，實(shí)施就近生產(chǎn)與銷售。

（二）布局綠色冶金技術(shù)發(fā)展與重大工程

1. 超前布局無廢冶金顛覆性技術(shù)

針對關(guān)鍵戰(zhàn)略金屬及其應(yīng)用面臨的諸多“卡脖子”技術(shù)問題，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，發(fā)展原創(chuàng)理論，突破核心關(guān)鍵技術(shù)。

一是加大冶金+多領(lǐng)域融合方向的基礎(chǔ)研究投入力度。與化學(xué)、物理、信息、數(shù)學(xué)等學(xué)科專家共同組建跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，針對開放基礎(chǔ)研究基金、由企業(yè)或地方政府設(shè)立的揭榜掛帥制項(xiàng)目，開展聯(lián)合研究與集中攻關(guān)。研究重點(diǎn)有能源替代、資源替代、冶金變革（如氫冶金）、減污降碳等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)理論及技術(shù)原理，力求萌發(fā)重大原始創(chuàng)新成果。

二是突破顛覆性與核心關(guān)鍵技術(shù)。大力推動冶金行業(yè)技術(shù)變革，實(shí)現(xiàn)從原子/分子層面提高反應(yīng)效率，力爭從源頭解決冶金過程中的高能耗、高物耗、高污染問題。研究并揭示冶金過程各類環(huán)境、不同尺度下分子運(yùn)動、傳遞、碰撞、吸附、反應(yīng)的過程機(jī)制，多尺度協(xié)同調(diào)控分子傳遞與反應(yīng)過程；開發(fā)冶金過程強(qiáng)化技術(shù)，如微反應(yīng)器、超重力、微波、過程耦合等，著力發(fā)展氫冶金、臨界冶金、非常規(guī)資源冶金、無碳鋁冶金、砷冶金、智能冶金等前瞻性技術(shù)。

2. 部署冶金工業(yè)重大創(chuàng)新工程

一是未來資源/能源安全保障創(chuàng)新工程。綜合運(yùn)用遙感、信息等技術(shù)，建設(shè)資源管理信息系統(tǒng)及信息共享機(jī)制。重點(diǎn)研究內(nèi)容包括：①智能化冶煉鋼鐵技術(shù)，從材料基礎(chǔ)科學(xué)（分子、原子微觀維度）、工序技術(shù)科學(xué)（工序、裝備中觀維度）、流程工程科學(xué)（流程、工廠宏觀維度）等層面對鋼鐵冶煉進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)；②大數(shù)據(jù)冶煉鋼鐵技術(shù)，依托煉鐵大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行在線監(jiān)測、高爐體檢、報(bào)表查詢、工藝計(jì)算、實(shí)時(shí)預(yù)警、質(zhì)量追溯、爐長報(bào)告、專家咨詢等；③智能機(jī)器人全流程冶煉鋼鐵技術(shù)，代替人工進(jìn)行鋼鐵冶煉全流程生產(chǎn)工作，將人從苦、累、臟、差的工作環(huán)境中解放出來，顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，論證制定金屬資源/能源發(fā)展戰(zhàn)略，完善資源保護(hù)相關(guān)的約束及管理制度；支持海洋等領(lǐng)域的能源、資源開發(fā)，拓寬產(chǎn)業(yè)資源供給渠道；鼓勵(lì)企業(yè)“走出去”，高質(zhì)量參與全球礦產(chǎn)資源開發(fā)與冶煉技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

二是再生資源循環(huán)的冶煉創(chuàng)新工程。針對我國尚未建立完善的廢金屬回收利用體系，面臨產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較弱、集中度偏低、技術(shù)裝備水平和產(chǎn)品附加值有待提升等問題，強(qiáng)化再生資源循環(huán)利用基礎(chǔ)研究，建立高效清潔分離提取方法，發(fā)展原生冶煉搭配城市礦產(chǎn)利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的高效循環(huán)利用。構(gòu)建包含廢棄物–回收加工（循環(huán)）–產(chǎn)品或生產(chǎn)原料（再利用）在內(nèi)的一體化產(chǎn)業(yè)鏈，緩解資源約束，減輕環(huán)境污染，推動社會循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。礦山資源開發(fā)過程中的大宗固體廢物與冶煉渣的利用及消納，也是有待展開的科技創(chuàng)新研發(fā)課題。

三是清潔能源替代創(chuàng)新工程。引入氫能、太陽能、風(fēng)能、水電、煤轉(zhuǎn)氣等清潔能源，突破多能協(xié)同互補(bǔ)技術(shù)，提高冶金行業(yè)清潔能源使用比例；發(fā)展余熱利用等能源回收新方法、新路徑，形成關(guān)鍵工藝及裝備，促進(jìn)跨工序、跨行業(yè)的能源回收利用。重點(diǎn)研究內(nèi)容包括：① 考慮清潔能源富集地區(qū)的生態(tài)承載力，鼓勵(lì)電解鋁產(chǎn)能向可再生電力富集地區(qū)轉(zhuǎn)移，由自備電向網(wǎng)電轉(zhuǎn)換，從源頭實(shí)施減排；② 全面實(shí)施天然氣替代發(fā)生爐煤氣改造，淘汰高耗能、高污染煤氣生產(chǎn)工藝；③ 充分利用城市垃圾熱值，冷凍粉碎并部分替代粉煤，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈接；④ 鼓勵(lì)企業(yè)調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，充分利用水電、風(fēng)電、光伏、核電等資源，重點(diǎn)推廣水電應(yīng)用，推進(jìn)冶金工業(yè)碳達(dá)峰行動。

四是全生命周期視野的清潔冶煉創(chuàng)新工程。針對鋼鐵、鋁等重點(diǎn)品類，推動冶金工業(yè)生態(tài)化設(shè)計(jì)、關(guān)鍵產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)控制，突破熱電聯(lián)產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)鏈接技術(shù)，促進(jìn)全過程資源能源配置優(yōu)化，提升污染控制技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)減污降碳。① 在鋼鐵行業(yè)，建立反映閉環(huán)回收特性的冶金產(chǎn)品生命周期清單計(jì)算方法、鋼鐵工業(yè)碳足跡模型；結(jié)合碳捕集技術(shù)進(jìn)展，研發(fā)鋼鐵冶煉CO2捕集的煙氣回收治理技術(shù)，兼顧低成本碳捕集和資源化/產(chǎn)品化。② 在鋁工業(yè)，鋁土礦開采環(huán)節(jié)減少小型礦山“采富棄貧”現(xiàn)象，以開采技術(shù)提升來減少采礦損失量；氧化鋁冶煉環(huán)節(jié)通過技術(shù)進(jìn)步來提高拜耳法的氧化鋁回收率；原生鋁電解環(huán)節(jié)加快淘汰落后的電解槽，不斷提高電解鋁廠的運(yùn)行管理、電解操作水平；鋁材和最終產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行電解鋁廠、鑄件廠、鋁材加工企業(yè)的優(yōu)化組合布局，提高鋁液直接鑄軋比例（省略鋁的鑄錠和重熔環(huán)節(jié)），減少燒損量和能源消耗量。

五是循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新工程。建立復(fù)雜礦物資源綠色提取及二次資源循環(huán)利用的新理論、新方法，驅(qū)動資源高效利用技術(shù)升級。引導(dǎo)構(gòu)建行業(yè)內(nèi)/跨行業(yè)資源能源的鏈接，優(yōu)化資源能源利用的配給、供應(yīng)及處置，建立區(qū)域性的多產(chǎn)業(yè)循環(huán)模式。重點(diǎn)研究內(nèi)容包括：① 構(gòu)建焦?fàn)t煤氣規(guī)模制氫與石化行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)鏈；② 建立石油、煤炭、天然氣資源綜合高效利用生產(chǎn)清潔產(chǎn)品的綠色制程，形成煤氣化聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)產(chǎn)化學(xué)品成套技術(shù)；③ 推廣有色金屬“原材料生產(chǎn)+終端應(yīng)用”銜接發(fā)展模式，通過上、下游聯(lián)動實(shí)現(xiàn)資源高附加值利用，促進(jìn)產(chǎn)品消費(fèi)升級，推進(jìn)“以鋁節(jié)木”“以鋁代鋼”“以鋁代塑”等；④ 建設(shè)“鋁型材–汽車零部件–建筑構(gòu)件–家居產(chǎn)品”“稀有稀土金屬–新能源材料–新能源汽車零部件–動力電池材料”等產(chǎn)業(yè)群；⑤ 促進(jìn)銅產(chǎn)業(yè)的礦山–冶煉–加工一體化發(fā)展道路，支持鋁產(chǎn)業(yè)與煤炭、電力、化工、清潔能源一體化發(fā)展，形成若干特色鮮明的產(chǎn)業(yè)集群。

六是有色、鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈接創(chuàng)新工程。增強(qiáng)冶金行業(yè)資源綠色循環(huán)支撐力度，突破二次物料有價(jià)元素回收、伴生金屬固體廢物循環(huán)利用等關(guān)鍵技術(shù)。重點(diǎn)方向涉及有色、鋼鐵全過程含鐵、含鋅固體廢物中的金屬分離與資源提取，有色、鋼鐵冶金過程中的多金屬協(xié)同冶煉，從而降低礦產(chǎn)資源依賴，提高二次、稀貴資源回收率。開展跨行業(yè)、跨部門的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈工程，實(shí)施礦冶與住建、交通、環(huán)保、環(huán)境等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，促進(jìn)固體廢物資源消納。

七、對策建議

（一）完善國家政策體系，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展

完善冶金行業(yè)綠色發(fā)展政策，形成明確的指標(biāo)約束及配套的財(cái)稅支撐體系，引導(dǎo)建立綠色、低碳、循環(huán)、智能的行業(yè)發(fā)展新模式。實(shí)施嚴(yán)格的資源環(huán)境政策，驅(qū)動冶金工業(yè)綠色化發(fā)展，注重形成長效機(jī)制。建議打破傳統(tǒng)的冶金行業(yè)條塊分割局面，保持與再生資源、環(huán)境保護(hù)行業(yè)的深度結(jié)合，將城市礦產(chǎn)、危險(xiǎn)固體廢物等二次資源處理納入冶金行業(yè)體系。完善碳交易市場，鼓勵(lì)新能源消納并減少煤電消費(fèi)，對高能耗、高排放冶金企業(yè)征收環(huán)境稅；加強(qiáng)碳排放源頭控制，建立冶金行業(yè)重大項(xiàng)目庫；對于存量產(chǎn)能，采取逐步減少碳排放配額或差異電價(jià)等方式，驅(qū)動企業(yè)盡快實(shí)現(xiàn)清潔能源替代。促進(jìn)社會廢鋼形成“回收–分類–加工配送–利用”完整體系，對符合準(zhǔn)入條件的廢鋼加工配送企業(yè)給予稅收減免政策。鼓勵(lì)進(jìn)口資源性產(chǎn)品（廢船、廢舊汽車、廢舊家電等含鐵資源），規(guī)范并簡化廢鋼進(jìn)口管理程序，在零關(guān)稅的基礎(chǔ)上降低進(jìn)口廢鋼的增值稅。

（二）制定綠色冶金標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)發(fā)展

在《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》（2021版）引領(lǐng)下，建立冶金低碳標(biāo)準(zhǔn)體系、綠色冶金評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，制定引導(dǎo)行業(yè)綠色健康發(fā)展計(jì)劃；統(tǒng)籌推進(jìn)綠色冶金體系建設(shè)試點(diǎn)，發(fā)布綠色冶金標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南。綜合考慮國家戰(zhàn)略需求及行業(yè)發(fā)展態(tài)勢，梳理重點(diǎn)企業(yè)發(fā)展水平與提升空間，建立系統(tǒng)化的管理制度、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系。面向冶金領(lǐng)域國際合作，牽頭或參與制定國際冶金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提升我國冶金企業(yè)的國際市場及技術(shù)話語權(quán)。

（三）培育冶金創(chuàng)新人才，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力

人才是第一資源，建立支撐冶金工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的國家人才優(yōu)先培養(yǎng)體系，保障產(chǎn)業(yè)與技術(shù)核心競爭力。建議設(shè)立冶金創(chuàng)新人才培養(yǎng)專項(xiàng)，依托高水平大學(xué)及重點(diǎn)企業(yè)，培育冶金行業(yè)高層次工程技術(shù)人才隊(duì)伍；重點(diǎn)培養(yǎng)冶金與化學(xué)、環(huán)保、碳金融等行業(yè)交叉型人才，為綠色冶金基礎(chǔ)研究、碳減排等提供全面智力支持；以各類優(yōu)惠條件吸引人才匯集、激勵(lì)人才創(chuàng)新活力，打造科研創(chuàng)新高地。搭建信息化資源共享、交流及科普平臺，高水平開展專業(yè)化的科普宣傳，提高社會公眾對綠色冶金的關(guān)注度、認(rèn)可度、參與度。