鄔娜，張曉敏，吳佳，封強(qiáng)，鐘詩雨，但智鋼，傅澤強(qiáng)

（中國環(huán)境科學(xué)研究院清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心，北京 10085）

引言

我國是世界上固廢產(chǎn)生大國之一，固廢歷史堆存量已超過600 億t，且仍以每年約100 億t 數(shù)量繼續(xù)增長。近年來，我國工業(yè)固體廢物綜合利用率保持在60%左右，有色金屬行業(yè)固廢是我國一般工業(yè)固廢的重要組成部分，2019 年，有色金屬行業(yè)固廢占一般工業(yè)固廢產(chǎn)生量的15.01%，處置利用率為50.57%，低于一般工業(yè)固廢的平均處置利用率[1]。因此，提高有色金屬行業(yè)固廢綜合利用水平是提高一般工業(yè)固廢綜合利用率的有效途徑。

與此同時，近年來國家大力推動固廢的處置利用，在各類法律、法規(guī)、政策文件中都加以強(qiáng)調(diào)。2020 年3 月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于構(gòu)建現(xiàn)代環(huán)境治理體系的指導(dǎo)意見》提出，大力提高固體廢物綜合利用率[2]。2020 年修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》（簡稱“新固廢法”）于2020 年9 月1 日起施行，新固廢法明確了新形勢下國家推行綠色發(fā)展方式、促進(jìn)清潔生產(chǎn)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新要求，提出“產(chǎn)生工業(yè)固體廢物的單位應(yīng)當(dāng)依法實(shí)施清潔生產(chǎn)審核”“國家鼓勵產(chǎn)品的生產(chǎn)者開展生態(tài)設(shè)計，促進(jìn)資源回收利用”等要求。但實(shí)際情況是政策、標(biāo)準(zhǔn)層層提高，固廢的資源化利用水平并沒有得到顯著提升。

目前常采用的工業(yè)固廢綜合利用方法主要有以下幾種：①作為生產(chǎn)原料；②生產(chǎn)建筑材料；③提取有價元素；④筑路基與回填[3-5]。但是目前這些途徑還存在各種各樣的問題，尤其對于有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢的綜合利用還存在行業(yè)冶煉工藝單一，大部分局限于鉛、鋅、銅、錫等主要金屬回收，無法處置富含少量金屬的冶煉廢渣等問題；部分工藝技術(shù)原因?qū)е律a(chǎn)成本過高，資源回收率較低，限制了方法的應(yīng)用；部分工藝落后，導(dǎo)致重金屬含量較低的廢渣回收利用率低。近年來，生產(chǎn)實(shí)踐中對不同類型的固廢提出了不同的處理工藝和技術(shù)，并強(qiáng)調(diào)固廢回收利用是垃圾管理的主要方向[3,6,7]。部分學(xué)者為提升有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢的綜合利用水平，開展了多方面的探討，針對目前有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢綜合利用技術(shù)存在的問題研究開展技術(shù)創(chuàng)新的途徑，包括一系列冶煉渣高效回收關(guān)鍵技術(shù)、從廢棄尾礦中提取有價金屬的新工藝、尾礦生產(chǎn)建材用磚的新技術(shù)等[8-10]。此外，還有部分學(xué)者認(rèn)為提高有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢的綜合利用水平需要根據(jù)固廢的不同屬性、類別選擇合適的資源化技術(shù)。因此，固廢資源屬性成為開展資源化利用不得不探討的問題。

1 固廢資源屬性界定

1.1 固廢資源化概念

根據(jù)《工業(yè)固體廢物綜合利用術(shù)語》[11]，固廢資源化是指采取適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)，從固體廢物中回收有用的物質(zhì)和能源的過程。因而對固廢進(jìn)行資源化利用形成產(chǎn)品時，需特別考慮固廢本身含有的物質(zhì)和能量，也就是固廢的資源屬性。

1.2 固廢資源屬性的相關(guān)研究

美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)建立了固廢處置利用全流程管理體系，且大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)逐漸融入固廢資源化利用領(lǐng)域。近年來，宏觀方面的研究國外多數(shù)學(xué)者集中在固廢管理的可持續(xù)性方面[12-15]。有學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)該采用定性和定量相結(jié)合的指標(biāo)從社會影響、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境評價的角度來衡量[16-18]，還有學(xué)者提出了固廢可持續(xù)管理的資源利用模型，構(gòu)造了層次結(jié)構(gòu)，將不確定、復(fù)雜的屬性轉(zhuǎn)化為可度量的屬性，30個有效屬性分為12 個層次，分為資源可持續(xù)利用的9個方面[19]。

國內(nèi)學(xué)者提出在對固廢資源化利用的過程中，不僅需要考慮固廢可能含有的毒害組分的影響，還必須充分考慮固廢的資源屬性[20-22]，且對于資源屬性基本都是考慮固廢自身含有的物質(zhì)屬性，還有考慮能量屬性的[23]。

總體來說，國外對于固廢資源化利用的宏觀研究側(cè)重固廢管理的可持續(xù)性，度量指標(biāo)考慮定性和定量相結(jié)合的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境相關(guān)的固廢的外部屬性指標(biāo)；國內(nèi)學(xué)者在固廢資源化利用、固廢資源化產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計相關(guān)研究中考慮固廢自身的物質(zhì)或能量屬性。固廢的資源屬性是進(jìn)行固廢資源化利用的基礎(chǔ)，現(xiàn)有研究要么不考慮固廢的資源屬性，要么僅關(guān)注固廢內(nèi)在的物質(zhì)和能量屬性，較少關(guān)注導(dǎo)致其成為固廢的外部因素，如技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)屬性。很多時候恰恰是固廢外部因素的變化，使得固廢具有資源屬性特征。對固廢資源屬性考慮的不全面，使得固廢資源屬性系統(tǒng)性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，嚴(yán)重制約目前固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)設(shè)計和發(fā)展，因此，建立全面反映固廢資源屬性的分析評價方法是促進(jìn)固廢綜合利用急需的關(guān)鍵技術(shù)。

本研究提出固廢資源屬性是相對的和動態(tài)的，不僅包括固廢本身的物質(zhì)、能量屬性，還包括促使固廢具有資源屬性特征的技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)屬性，包括自身和外部兩類屬性多個維度。參照固廢資源屬性的定義，本研究構(gòu)建固廢資源屬性評價指標(biāo)體系，為指導(dǎo)固廢資源化利用提供技術(shù)支撐，以有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢為例進(jìn)行評價指標(biāo)體系的驗證，結(jié)果為搭建有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢資源屬性數(shù)據(jù)庫提供支撐。

2 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

（1）全面性。固廢資源屬性的評價指標(biāo)主要從固廢自身的理化特性考慮，但同時也考慮必要的外部條件，這些外部條件變化使固廢具有資源屬性，或者資源屬性發(fā)生變化。從不同角度，盡量全面地衡量固廢的資源屬性，減少指標(biāo)間的重疊對立現(xiàn)象。

（2）可操作性。本指標(biāo)體系主要針對有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢資源屬性評價建立，不同產(chǎn)業(yè)間固廢資源屬性存在差異，因此評價指標(biāo)應(yīng)盡量采用定量指標(biāo)，盡可能少用或不用定性指標(biāo)，保證指標(biāo)值具有可比性。

（3）適應(yīng)性。遵循、符合《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》、新固廢法等相關(guān)法律、法規(guī)中對固廢處置、利用的要求和原則，根據(jù)有色金屬固廢特性，評價指標(biāo)體系構(gòu)建和指標(biāo)選擇能充分體現(xiàn)有色金屬固廢資源價值的指標(biāo)。

2.2 指標(biāo)體系分析及指標(biāo)解釋

根據(jù)上述分析，衡量固廢資源屬性需要考慮固廢本身具有的特性，一般來說固廢具有資源屬性的自身特性主要是固廢含有的各種物質(zhì)以及能量。此外，某類固廢是否具有資源屬性，是否能實(shí)現(xiàn)資源化還需要考慮外部條件，即影響該類固廢內(nèi)在屬性發(fā)掘的一些條件，包括技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等條件。其中，技術(shù)是指某類固廢是否有資源化、無害化的技術(shù)。是否有技術(shù)、技術(shù)的完備程度等都直接影響了固廢資源屬性的體現(xiàn)，若沒有技術(shù)，固廢自身物質(zhì)和能量再多、再有價也無法體現(xiàn)。環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會條件是間接影響因素，主要是指若某類固廢資源屬性的體現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)一定的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會效益，也就是固廢資源屬性的外顯。簡單來說，若某類固廢產(chǎn)生的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會效益都是負(fù)的，那么它就不具有資源屬性，同時各類效益的高低也決定了固廢資源屬性的高低。因此參照本研究固廢資源屬性的定義，從固廢的內(nèi)在屬性包括物質(zhì)、能量，固廢的外部屬性包括環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會等6 個維度來分析有色金屬固廢的資源屬性特征，并構(gòu)建有色金屬固廢資源屬性多維度評價指標(biāo)體系框架，評價不同類別有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢資源屬性。

2.2.1 物質(zhì)

固廢資源屬性的物質(zhì)維度是從固廢自身所含的化合物、元素情況可能使其具有實(shí)現(xiàn)某種資源化途徑的潛力方面來考慮的。針對固廢所含的物質(zhì)進(jìn)行資源化利用的途徑，一般有建材，包括水泥、陶瓷、其他建材等；此外，部分固廢可直接再提取有價資源；還有部分固廢在產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)可再被直接回用或者作為原輔料一部分利用。因此，某類固廢是否有作為建材的價值，選取建材（水泥等一般建材）測度率、陶瓷測度率來測度；固廢是否可直接提取有價資源，主要考慮固廢是否含有有經(jīng)濟(jì)價值或者潛在經(jīng)濟(jì)價值的各類有價資源，用主要貴金屬含量指標(biāo)來衡量；固廢的工藝回用，指固廢能夠回用到原生產(chǎn)工藝的理論可能性，用工藝回用率來測度。

2.2.2 能量

能量維度考慮在各類有色固廢產(chǎn)生過程中，主要是冶煉等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的固廢本身具有的能量，尤其是有些固廢剛產(chǎn)生時可能自身溫度較高，含有較高的熱能，可作為原輔料繼續(xù)使用，這樣循環(huán)后它最終脫離生產(chǎn)環(huán)節(jié)時可能還有余熱。因此，固廢產(chǎn)生過程中不同程度的熱能可能存在潛在的利用價值，可在固廢資源化利用技術(shù)中予以考慮，實(shí)現(xiàn)物盡其用。固廢含有的熱量高，資源化屬性就高，這些熱量可以用溫度指標(biāo)、余熱量來測度。

2.2.3 環(huán)境

環(huán)境維度可以說是固廢的外部屬性，主要是基于固廢本身具有的理化、產(chǎn)排等特性對外界自然環(huán)境產(chǎn)生影響作用方面來考慮，包括直接或間接作用兩個方面。目前在固廢資源化利用方面引起較大關(guān)注的就是固廢含有的有毒有害物質(zhì)會對環(huán)境產(chǎn)生影響，隨著固廢內(nèi)在含有的有毒有害物質(zhì)的增多，對環(huán)境的負(fù)面影響越大，對固廢進(jìn)行資源化利用越不利，固廢的資源屬性就低，采用有毒有害物質(zhì)浸出量來表征；此外固廢產(chǎn)生量的多少會對環(huán)境產(chǎn)生影響，固廢產(chǎn)生量少可節(jié)約占地，減少對環(huán)境的影響，但量過少一般不具備資源化利用的價值，固廢產(chǎn)生量多對環(huán)境的影響會增加，但對固廢進(jìn)行資源化利用有利，因此就采用固廢產(chǎn)生量指標(biāo)來表征固廢量的多少對環(huán)境的影響。

2.2.4 技術(shù)

技術(shù)維度也是固廢的外部屬性，考慮固廢是否有無害化資源化技術(shù)、數(shù)量、成熟程度等的變化對固廢資源屬性有顯著影響。因此，技術(shù)維度以無害化資源化技術(shù)應(yīng)用情況來衡量，具體采用無害化資源化技術(shù)數(shù)量，平均技術(shù)成熟度來表征。

2.2.5 經(jīng)濟(jì)

經(jīng)濟(jì)維度也是固廢的外部屬性，經(jīng)濟(jì)維度的變化直接影響固廢是否具有資源屬性特征，因此是體現(xiàn)固廢資源屬性的重要維度，主要從固廢本身的潛在經(jīng)濟(jì)價值以及實(shí)現(xiàn)資源化的投入和產(chǎn)出是否經(jīng)濟(jì)合理兩個方面來衡量。其中潛在經(jīng)濟(jì)價值以有價物質(zhì)總經(jīng)濟(jì)價值指標(biāo)來表征，間接經(jīng)濟(jì)收益以固廢資源化投入平均成本與固廢堆存費(fèi)用的比值指標(biāo)來表征。

2.2.6 社會

社會維度也屬于固廢的外部屬性，主要考慮固廢的資源化技術(shù)的形成應(yīng)用產(chǎn)生的社會效應(yīng)。包括固廢資源化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對就業(yè)、收入的作用，具體采用固廢資源化技術(shù)所需工作人數(shù)、固廢資源化技術(shù)收入與社會平均工資對比兩個指標(biāo)表征。

綜合以上分析，本文構(gòu)建了涵蓋目標(biāo)層、維度層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層在內(nèi)的固廢資源屬性評價指標(biāo)體系框架，具體從物質(zhì)、能量、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會等6 個維度構(gòu)建指標(biāo)體系，形成了包含14 項指標(biāo)的評價指標(biāo)體系，具體指標(biāo)見表1。

表1 有色金屬工業(yè)固廢資源屬性多維度評價指標(biāo)體系框架

3 有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢資源屬性評價指標(biāo)體系分析——以錫尾礦為例

世界上錫資源豐富，我國錫儲量居世界第1 位。但是長期的開采導(dǎo)致我國主要錫礦產(chǎn)區(qū)堆存了大量錫尾礦，而要對錫尾礦開發(fā)利用，評價錫尾礦的資源屬性非常重要。

3.1 錫尾礦概況

3.1.1 基本情況

錫尾礦主要來自錫礦開采業(yè)，我國錫礦每年開采量巨大，再生錫回收量僅占總量的5%，遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，導(dǎo)致大量錫尾礦被排出，各地堆存了數(shù)以億噸計的錫尾礦。我國的錫尾礦主要集中在西南地區(qū)，云南個舊礦區(qū)2019 年錫尾礦2.53 億t，含錫達(dá)37 萬t，成為世界上錫尾礦最大的集聚區(qū)[23]。

3.1.2 理化特性

物理狀態(tài)：錫尾礦大部分來源于錫細(xì)泥（錫石性脆在選別過程中極易粉碎產(chǎn)生粒度較細(xì)的細(xì)泥），一般呈粉末狀。據(jù)統(tǒng)計，我國大約80%的錫金屬由于質(zhì)脆變?yōu)榧?xì)泥損失在尾礦中，主要化學(xué)成分是金屬錫的氧化物（SnO2），粒度較細(xì)，且尾礦中的有價金屬多以細(xì)粒、微細(xì)粒、未單體解離的連生體存在，錫細(xì)泥按粒度大小可分為粗礦泥（0.037～0.074 mm）、細(xì)礦泥（0.019～0.037 mm）、微細(xì)礦泥（＜0.019 mm）。

礦物組成：錫尾礦以脈石礦物為主，主要有鈣鋁榴石、鈣鐵榴石和方解石，其次為黑云母、鉀長石、透閃石；少量的螢石、斜長石、石英、鈦鐵礦和榍石等。尾礦中的金屬礦物主要是磁黃鐵礦，少量的白鎢礦、自然鉍和錫石，偶爾可見黑鎢礦、黃銅礦和毒砂。

化學(xué)組成：根據(jù)錫礦山礦床條件和成因不同，尾礦的性質(zhì)也較復(fù)雜，主要伴生元素也存在較大差異。一般尾礦中主要含有錫、鐵、銅等有價金屬元素，是選礦回收的主要金屬礦物[24]。錫尾礦一般含有MgO、CaO、SiO2、Al2O3等4 類氧化物。

3.2 資源屬性評價指標(biāo)值

根據(jù)上述提出的冶金產(chǎn)業(yè)固廢資源屬性評價指標(biāo)體系，以錫尾礦為例開展錫尾礦資源屬性多維度評價，根據(jù)評價結(jié)果（表2），從物質(zhì)屬性維度看，錫尾礦的陶瓷測度率相對較高，未來作為建材資源化利用可重點(diǎn)考慮陶瓷墻體磚制作，錫尾礦一般含有金和銀等貴金屬，也可考慮提取有價金屬等，且錫尾礦能夠回用到原生產(chǎn)工藝的理論可能性為100%；從能量屬性維度看，錫尾礦由于未參與冶煉、煅燒等環(huán)節(jié)，呈常溫，一般不具備能量再利用的潛力；從環(huán)境屬性看，錫尾礦一般含有的重金屬基本都在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，且尾礦產(chǎn)生量巨大，作為資源化利用的潛力大；從技術(shù)屬性維度看，錫尾礦有4 種主要無害化資源化的途徑，技術(shù)的成熟性總體可以滿足錫尾礦資源化利用的需求，未來仍需在建材利用方面加強(qiáng)技術(shù)的開發(fā)推廣；從經(jīng)濟(jì)屬性維度錫尾礦中含有的有價物質(zhì)可帶來直接的經(jīng)濟(jì)價值，且開展資源化利用的投入的成本相對僅堆存的成本低，因此對錫尾礦開展資源化利用經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動力較高；從社會屬性看，錫尾礦的資源化技術(shù)平均所需人數(shù)是5 人，包括研發(fā)、技術(shù)實(shí)施、維護(hù)服務(wù)人員等；錫尾礦目前的資源化技術(shù)收入以西南地區(qū)為例，略高于社會平均收入，這對相關(guān)人員開展利用錫尾礦有一定動力?？傮w來看，除能量維度外，對錫尾礦開展資源化利用的綜合潛力較大，評價結(jié)果以定量為主結(jié)合定性描述，也為錫尾礦資源化利用方向提供了具體參照和指導(dǎo)。

表2 錫尾礦資源屬性多維度評價指標(biāo)體系

4 結(jié)論與建議

通過對現(xiàn)有固廢可持續(xù)管理和資源屬性相關(guān)研究的梳理發(fā)現(xiàn)，對固廢資源屬性沒有全面、系統(tǒng)地梳理和評價是造成目前固廢資源化利用水平不高的一個關(guān)鍵問題。因此，本文以有色金屬產(chǎn)業(yè)固廢為例，從物質(zhì)、能量兩個固廢自身屬性以及技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會4 個使固廢具有資源屬性的外部條件維度建立評價指標(biāo)體系，并運(yùn)用指標(biāo)體系對錫尾礦的資源屬性進(jìn)行評價，評價結(jié)果不僅給出了每個維度的資源屬性值，評價錫尾礦資源化利用潛力大小，而且還可為錫尾礦的資源化利用提供方向和途徑，意義重大。

由于國內(nèi)外研究尚未有專門針對固廢資源屬性開展全面評價的研究，因此本研究開展了獨(dú)創(chuàng)性較大的嘗試，目前評價的維度選擇了涉及固廢自身特性的物質(zhì)屬性和能量屬性兩個維度，外部條件維度選擇了技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會使固廢具有資源屬性的4 個維度。本研究構(gòu)建了評價指標(biāo)體系，但目前的評價指標(biāo)只能作為單獨(dú)評價，無法得出一個綜合量化的評價結(jié)果，因此今后的研究仍需進(jìn)一步完善評價體系的維度和指標(biāo)，探索可定量化的綜合評價方法。