楊敬增，池 莉

(中國電子工程設計院有限公司，北京 100142)

構建形成以國內大循環(huán)為主體、國內國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局，是中央基于國內發(fā)展形勢、把握國際發(fā)展大勢所作出的重大科學判斷和重要戰(zhàn)略選擇，反映了中國經濟高質量發(fā)展的內在需要[1]，也促使資源利用模式亟需向集約型、環(huán)境友好型方向轉變，改變現有產業(yè)體系，通過構建循環(huán)產業(yè)體系降低生產、分配、流通、消費等環(huán)節(jié)的綜合成本，提高資源重復利用率。艾良友等[2]充分挖掘產業(yè)間的耦合潛力，以福建省泉港石化產業(yè)為基礎，構建與發(fā)電、物流、建材、能源、固廢利用行業(yè)緊密聯系的循環(huán)產業(yè)體系；孫曉梅[3]通過對主導產業(yè)鏈和延伸產業(yè)鏈的分析，提出構建以鋁電聯營為核心，以氧化鋁系統(tǒng)、電解鋁系統(tǒng)、鋁深加工系統(tǒng)和熱電聯產系統(tǒng)為主要組成部分的循環(huán)經濟系統(tǒng)。劉志堅[4]強調循環(huán)產業(yè)的協(xié)同和共生關系，并以廣東雙水鎮(zhèn)拆船產業(yè)發(fā)展為案例，提出要更加注重各節(jié)點的耦合平衡以及整個體系的集群價值。

這些研究的價值在于提出了行業(yè)內部、行業(yè)之間構建循環(huán)產業(yè)體系的理論方法和實踐案例，但并未從生產、消費、回收、廢物處置、再生利用的大體系出發(fā)，探究如何促進“城市礦產”的循環(huán)利用。

1 彈性供應鏈體系

供應鏈(Supply Chain)是指商品到達消費者手中之前各相關者的連接或業(yè)務的銜接，是圍繞核心企業(yè)，通過對信息流、物流、資金流的控制，從采購原材料開始，制成中間產品以及最終產品，最后由銷售網絡把產品送到消費者手中，并將供應商、制造商、分銷商、零售商直到最終用戶連成一個整體的功能性網鏈結構[5]。它將企業(yè)的生產活動進行了前伸和后延。開始于供應的源點，結束于消費的終點，通過計劃、獲得、存儲、分銷、服務等活動在顧客和供應商之間形成一種銜接，從而使企業(yè)能滿足內外部顧客的需求。

彈性供應鏈(Elastic Supply System)是指供應鏈在部分失效時，仍能保持連續(xù)供應且快速恢復到正常供應狀態(tài)的能力。供應鏈管理的目標通常是實現供應鏈的高效益和高效率，以保持競爭優(yōu)勢，然而片面地追求效益和效率，供應鏈會變得越來越脆弱；因此還必須有效構建彈性供應鏈以降低供應鏈風險[6]。具有彈性的供應鏈可以調整結構或運營流程，對于環(huán)境的變化做出反應，甚至即使供應商發(fā)生失效或突然失去供應，彈性良好的供應網絡也能快速找到新的供應商，而不會發(fā)生供應的中斷[7]。

有色原料彈性供應鏈體系的建立，一直是產業(yè)發(fā)展中的重要課題。近年來，我國不少有色礦產都面臨資源枯竭問題，現有礦山的礦石品質不斷下降，金屬含量百分比為個位數的礦石屢見不鮮。為了得到比較好的原料，不少企業(yè)走出國門，從非洲、南美和中亞等國買礦，以解決資源不足的現狀，雖也取得了一些積極的進展，但總體看成本較高，運輸不便，資源原料保障能力仍顯不足。資源問題已經成為我國有色企業(yè)發(fā)展的根本性問題。需要積極尋求產業(yè)轉型升級方法，走綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展道路，力爭走出“資源詛咒”怪圈，防范原料斷供風險，突破發(fā)展瓶頸，最終實現產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

應對資源枯竭問題，資源循環(huán)利用是必由之路。我國再生資源回收利用數量可觀(表1)。常見的廢舊機電設備、電線電纜、通訊工具、汽車、家電、電子產品等城市廢棄物中存在著可以循環(huán)利用的有色金屬、稀貴金屬等資源，數量可觀，已經成為原生礦產資源的有效補充。

表1 2018—2019年我國主要再生資源類別回收利用情況[8]Table 1 Recycling of major renewable resources in China in 2018 year and 2019 year

人們形象地將工業(yè)和城鎮(zhèn)化過程中產生和蘊藏于社會的廢棄物稱之為“城市礦產”，有效地回收利用這些資源，采用高科技無害化手段將其中所蘊藏的金屬成分提取加工后生產新原料，使得有色原料供給更充分，也更多樣化。有效地提高供應鏈的靈活應變和協(xié)同能力，就可以進一步增強供應鏈的柔性和彈性。同時，間接地緩解了開采的壓力，減緩了資源枯竭對于礦業(yè)的影響。原生礦產和“城市礦產”所組成的供應體系，相互關注，相互補充，打破了行業(yè)原有互不干涉的局面，讓礦業(yè)資源更好地為人類服務，為經濟發(fā)展、社會進步助力。

然而，打開“城市礦產”寶庫絕不僅僅是喊出“芝麻開門”這樣簡單，需要開展大量的工作，找出打開寶庫的密碼。需要構建綠色回收體系，通過線上平臺收集數據、反饋信息，打開生產企業(yè)、回收企業(yè)、物流商、處理企業(yè)的雙向溝通渠道，有利推動“城市礦產”回收、倉儲運輸、拆解處理、物料資源利用、有色和稀貴金屬提取、產品再利用的閉合回收環(huán)路建設。

2 循環(huán)產業(yè)鏈建設

作為一種新型產業(yè)模式，循環(huán)產業(yè)體系(Circular Industry System)基于物質全生命周期理論，依據節(jié)能減排和清潔生產原則，采用系統(tǒng)工程方法，將資源循環(huán)利用、有序回收、無害化處理、高效利用和新產品的清潔生產有機結合起來，開展產業(yè)延伸和要素融合，建立閉環(huán)產業(yè)鏈，以消除傳統(tǒng)產業(yè)模式中的冗余生產環(huán)節(jié)，從根本上解決污染與生產的矛盾，減少重復熔煉、重復配料、重復加工等多種生產環(huán)節(jié)和物流壓力，高效節(jié)能，降低碳排放。使社會流通的物料以閉路循環(huán)形式運行，物盡其用，變廢為寶，最大程度減少乃至消除污染，緩解環(huán)境保護和經濟發(fā)展之間的矛盾，促進社會進步與和諧發(fā)展[9]。

彈性供應鏈雖然提供了全系列的有色原料，然而不同原料的性能和組分不同，給加工和生產階段增加了難度。這就要求有色金屬的循環(huán)產業(yè)鏈打破傳統(tǒng)工業(yè)模式，不以專業(yè)門類作為產業(yè)設置的唯一標準，而要研究物料的全生命周期，并遵循原料到產品的物質生命軌跡，通過先進的技術和工藝，對生產要素進行科學組合，協(xié)同處理，協(xié)同冶煉，協(xié)同環(huán)境防治，實現“原料—有色金屬—社會產品—原料”的全產業(yè)鏈運行。圖1為該系統(tǒng)的流程圖。

圖1 系統(tǒng)流程圖Fig.1 System flow chart

以全循環(huán)、短流程和高效率為特點的閉環(huán)體系，是產業(yè)鏈的另一個特點，“有所為，有所不為”，科學地消除冗余環(huán)節(jié)，合理地把生產流程縮減到最小環(huán)節(jié)，整體流程簡潔明了，生產成本降低，企業(yè)效益達到最大化。閉路的循環(huán)模式還使得產業(yè)體系能夠在特定的區(qū)域和環(huán)境下運行，有利于生產有序協(xié)調進行。

合理開展系統(tǒng)的生產活動，可以最大程度地減少重復加工過程，實現顯著的節(jié)能減排效果。例如甲地企業(yè)生產金屬原料，為運輸和存儲方便，需要高溫融化鑄錠，乙地原料用戶生產產品時還要重新將金屬錠材融化調質使用，循環(huán)產業(yè)體系的閉環(huán)生產流程有效解決了兩個工序間的銜接問題，能源特別是化石能源消耗大為減少，實現低碳高效。

3 工程實踐

基于上述產業(yè)經濟理論，有關團隊遵循資源循環(huán)原則、理念和模式，經過多個項目的研究和創(chuàng)新，提出論據充分、設計合理、可操作性強的理論和工程實踐方法，并在工程建設中得到驗證，有效地促進了產業(yè)發(fā)展和企業(yè)轉型升級。

其中鉛、銅兩個工程實例較好地詮釋了這一理論。

3.1 以廢鉛酸蓄電池為彈性供給的鉛金屬產業(yè)體系

通過這一體系的創(chuàng)新，提出了理順鉛金屬產業(yè)鏈和供應鏈，促進鉛酸蓄電池產業(yè)循環(huán)發(fā)展的總體解決方案。

鉛在所有金屬中再生率最高，再生鉛產量已超過原生鉛產量。廢鉛酸蓄電池中的鉛占再生鉛原料的85%以上，不合理的回收利用將造成新的污染源和資源再浪費。我國是世界鉛產品生產大國和消費大國，但鉛蘊藏量并不多，再生鉛的應用在國家工業(yè)中的重要性日益彰顯。據報道，我國每年報廢3億多只鉛酸蓄電池，含鉛近400萬t。若處置不當，既是對資源的浪費，也會對環(huán)境產生巨大的威脅。但如能無害化處理并再利用，相當于每年開采一座產量數百萬噸的鉛礦，可以有力支撐這一重要工業(yè)體系的可持續(xù)發(fā)展[10]。但回收環(huán)節(jié)不暢、工藝水平低下、環(huán)境污染嚴重和利用率低等問題長期以來都在困擾企業(yè)，制約產業(yè)健康發(fā)展。

環(huán)境保護與資源再利用形勢強烈呼喚良性循環(huán)體系。再生鉛產業(yè)主要以廢鉛酸蓄電池等含鉛廢料為原料，這些含鉛廢料如不能合理回收和有效利用，很容易形成新的污染源和資源再浪費，對生態(tài)平衡和人體健康都造成嚴重威脅。鉛酸蓄電池產業(yè)鏈的閉合循環(huán)，既可以節(jié)約成本，提高經濟效益，還可以減少消耗，杜絕浪費，從而有效地節(jié)約資源，控制污染，保護環(huán)境。實踐證明，資源利用率越低，往往污染就越重，不斷提高資源利用率，注重環(huán)境保護，減少污染排放，還能提高企業(yè)收入，是事半功倍的好事。

閉路循環(huán)產業(yè)體系的理念是，依托無害化處理的關鍵技術和工藝步驟，遵循節(jié)能減排和清潔生產的原則，支持鼓勵鉛酸蓄電池生產企業(yè)開展產業(yè)融合，集清潔生產和廢電池處理為一體，在廢鉛酸電池為主要原料供給的基礎上，創(chuàng)建新型循環(huán)產業(yè)鏈，完成“回收處理-再生鉛冶煉-新品生產—回收處理”的閉路循環(huán)系統(tǒng)，開辟電化學產品資源循環(huán)的發(fā)展新路。先進的廢鉛酸蓄電池無害化處理與再生鉛生產線，保證了產品的質量，資源利用率高，鉛回收率達98%，熔煉法精鉛純度99.985%，所生產的再生鉛產品直接納入新電池產品的生產鏈，使得原料的供給在閉環(huán)內極具彈性。經濟效益也十分可觀，僅以設計規(guī)模為10萬t廢鉛酸蓄電池處理/160萬kVAh新品蓄電池生產的產業(yè)鏈計算，達產后即可實現銷售收入25億元，實現利稅5億元。項目的實施從根本上杜絕廢鉛酸蓄電池對環(huán)境的影響，解決電化學行業(yè)鉛污染難題，具有很強的社會與環(huán)境效益，有利于生態(tài)環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展。

圖2為鉛酸蓄電池及再生鉛閉路循環(huán)的產業(yè)體系。

圖2 鉛酸蓄電池及再生鉛閉路循環(huán)的產業(yè)體系Fig.2 Circular industrial system of lead acid battery and secondary lead

從傳統(tǒng)行業(yè)劃分來看，新品電池生產屬于電化學產品生產領域，而廢電池循環(huán)利用屬于資源再生和有色金屬冶煉領域。鉛酸蓄電池的營銷屬于通訊和交通范疇，而廢電池循環(huán)利用的產出品再生鉛的營銷屬于材料與物流范疇[11]，各領域工藝相差較遠，環(huán)保和清潔生產的要求不盡相同，傳統(tǒng)鉛冶煉行業(yè)和電池生產行業(yè)少有溝通，是循環(huán)產業(yè)鏈體系將不同行業(yè)的生產要素聯系在一起。

可以看到，在一個集約園區(qū)內，機械產業(yè)要素完成破碎分選流程，化工產業(yè)要素對于鉛泥進行脫硫處理，有色行業(yè)的轉爐熔煉和精煉產業(yè)要素保證了火法煉鉛的高純度，又由于是在同一區(qū)域開展電化學清潔生產(蓄電池生產)，使氣相氧化法鉛粉制備和連軋連鑄等先進工藝直接用于生產，節(jié)約了二次熔化所需的大量能源，大幅度提高生產效率，節(jié)能減碳效果顯著。

營銷要素與資源回收要素有效融合，構成了彈性供應鏈體系的基礎。系統(tǒng)充分利用生產企業(yè)遍布全國的營銷資源，做到銷售網點和回收網點統(tǒng)一，安裝隊伍和廢電池召回隊伍統(tǒng)一，送貨車和回運車統(tǒng)一，減少了大量的物流與人力成本[12]。系統(tǒng)以鉛酸電池產品和再生鉛的全生命周期有序流動為主線，以節(jié)能減排、高效低碳為原則，以廢棄物最大限度資源化為目標，發(fā)揮各產業(yè)先進生產要素的比較優(yōu)勢，向上延伸到產廢端，向下打通從生產使用到廢棄物之間的隔閡，消除冗余環(huán)節(jié)，縮短流程，形成一種新型生產形式和要素組合，較好地解決了產業(yè)在技術與生產方面的若干瓶頸問題[13]。

3.2 原生銅礦和“城市礦產銅”互補的銅金屬循環(huán)產業(yè)體系

我國銅礦資源相對匱乏，銅儲量約占全世界的4.35%，與之相對應的，我們又是全世界第一大銅消費國，約占全球消費量的近50%，且隨著經濟的增長，銅的消費量逐年增長。然而原始銅礦資源越采越少，多年的高強度開采，讓主要礦產資源逐步枯竭，給礦區(qū)經濟社會發(fā)展帶來了一系列問題。另一方面，在我國銅產量中，再生銅占比約40%，雖然聽起來不低，但從發(fā)達國家經驗來看，再生銅產量占銅消費的比例普遍在50%～70%，說明我國再生銅產業(yè)發(fā)展的潛力和空間還很巨大。再生銅生產的單位能耗僅為礦產銅的20%，每利用1 t廢雜銅，可少開采130 t礦石，少產生2 t SO2、13.1 kg NOx和100多t工業(yè)廢渣，節(jié)能87%[14-15]。

在綠色、循環(huán)經濟方興未艾的今天，有色金屬企業(yè)必須快速轉型升級，學會多條腿走路，不僅要會“吃”資源，更要學會“造”資源，采用原生銅礦和“城市礦產銅”互補的供應鏈模式，實現金屬原料的回收再利用[16]。

“城市礦產銅”一般指廢舊機電設備、汽車、電線電纜、廢棄電器電子產品中回收的各種含銅廢棄物，也包括一些廢雜銅、合金廢銅和銅金屬生產過程中產生的廢料(如殘極耳和冶煉銅塵)等。不同來源的銅金屬原料形成了互為補充、互為協(xié)調的資源物質流，保障了彈性原料供應鏈體系的運行。系統(tǒng)再吸收利用礦山開采、城市礦產資源化、冶煉、電化學、清潔生產等不同領域的先進技術與工藝，吸取各產業(yè)的優(yōu)秀生產要素(表2)，在精細拆解和嚴格環(huán)保預處理基礎上，研究互補原料的共性問題和個性特征，找到產業(yè)契合點，以大型產業(yè)集團規(guī)?；蹮挔t為基礎，研究出“協(xié)同冶煉，共融共生”的跨領域融合循環(huán)產業(yè)鏈，將原生礦產和“城市礦產”有效地結合起來，生產出數量可觀、品質優(yōu)異的銅、金等高值金屬，實現“城市礦產”的吃干榨凈。并延伸產業(yè)環(huán)節(jié)應用于銅線、板、管材等新產品生產。

表2 所涉及到的生產要素Table 2 The production factors involved

當銅系新產品銷售并使用后，定向的報廢回收網絡又將廢棄產品回收并無害化處理，成為再生資源，回饋到生產加工環(huán)節(jié)，進入下一個循環(huán)，使原生礦產與城市礦產有序結合，使銅系金屬資源在社會有序流通，物盡其用。圖3為互補的銅金屬循環(huán)產業(yè)體系的流程圖。

圖3 原生銅礦和“城市礦產銅”互補的銅金屬循環(huán)產業(yè)體系Fig.3 Circular industrial system of copper ore and recycled copper

該示范工程應用于國內某大型有色集團，不僅產生了百億級的經濟效益，而且立足于資源社會大循環(huán)，減少了對原生礦產資源的依賴，節(jié)能降耗，有效保護環(huán)境，將社會活動、自然資源、人類生存三者緊密結合在一起，卻又能達到三者的和諧共處，實現全系列銅資源在三者中往復不斷的循環(huán)流通，為資源枯竭城市開辟了資源新路。

高值廢金屬的再生利用為社會提供了寶貴的原料且環(huán)境友好，與傳統(tǒng)礦石的冶煉過程比較，廢銅的冶煉能夠節(jié)約85%的能源，項目處理高值城市礦產累計幾十萬t，節(jié)能效果可觀。碳排放的降低更是十分顯著。以高值金屬含量占總量的20%，減碳系數2.5/t計，項目減少碳排放量為：20%×800 000×2.5=40 萬t。

4 結論

4.1 優(yōu)勢互補，要素相容

有色金屬與資源循環(huán)企業(yè)都要加快轉變思想觀念，確立“優(yōu)勢互補，要素相容”的企業(yè)發(fā)展新理念。在產業(yè)設計方面不但要考慮有色金屬的固有運行流程，還要從資源全生命周期出發(fā)，圍繞著節(jié)能、低碳和資源化的總體原則，加強回收、分類和綜合利用環(huán)節(jié)建設，將礦石礦粉為代表的原生資源和“城市礦產”為代表的再生資源放在“大資源、大礦業(yè)”的框架內協(xié)同考慮，打開礦山和城市兩個資源寶庫大門，促進有色行業(yè)健康有序發(fā)展。

4.2 彈性供給，產業(yè)延伸

新型供應鏈和產業(yè)鏈建設是有色金屬企業(yè)轉型升級的重要手段，通過產業(yè)融合、系統(tǒng)組合等方法，加強科技創(chuàng)新、技術攻關能力，構建新型產業(yè)體系。彈性的供給使得規(guī)模有色企業(yè)產能優(yōu)勢更好地得以發(fā)揮，也使資源循環(huán)走上了科學化、規(guī)?；牡缆?。循環(huán)產業(yè)鏈的建設使得資源化流程短鏈高效，消除冗余，更好地降低生產與經營中各環(huán)節(jié)的成本，提高生產效率，還將產業(yè)鏈條延伸至終端產品的清潔生產，全面提升了企業(yè)競爭能力。

4.3 保護環(huán)境，資源永續(xù)

做好有色資源永續(xù)的大文章，減少對原生礦產資源的依賴，就要將資源再生和環(huán)境保護作為一個整體去規(guī)劃運行，立足于社會化資源大循環(huán)，開辟資源新路。在變廢為寶、有效提高再生資源利用率的同時，減少重金屬對人類生存環(huán)境的污染，節(jié)能降耗，實現綠色GDP，推動產業(yè)轉型升級和企業(yè)綠色化發(fā)展。

4.4 減排低碳，促進中和

“城市礦產”的回收利用可以有效減少初次生產過程中的碳排放，是實現“碳達峰”和“碳中和”的重要抓手。在當前原生資源日益短缺、開采成本不斷加大、價格逐步攀升的條件下，充分利用“城市礦產”等再生資源，既能降低成本，又能降低碳排放和其他污染物排放，還可為經濟建設提供保障[17]。從回收、物流、預處理到協(xié)同冶煉和新品生產，強化全過程低碳節(jié)能，更快適應全球低碳發(fā)展新格局，有色金屬與資源循環(huán)行業(yè)任重道遠。