錫還原熔煉過(guò)程中資源價(jià)值流的應(yīng)用研究

肖 序 李雨薇 王 典

錫是現(xiàn)代工業(yè)中必不可少的關(guān)鍵稀有金屬，其在電子、化工、冶金、食品包裝等行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。錫的還原熔煉過(guò)程是錫冶金的關(guān)鍵工藝之一，會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物并污染環(huán)境。與此相關(guān)的成本效益與環(huán)境業(yè)績(jī)的計(jì)算與分析數(shù)據(jù)，是正確判別如何進(jìn)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)改造的重要依據(jù)。而進(jìn)行這種計(jì)算與分析，則需要采用資源價(jià)值流的方法，即依據(jù)錫元素在還原熔煉中的物質(zhì)流動(dòng)，反映出其價(jià)值流動(dòng)，并從物質(zhì)與價(jià)值兩個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的一體化分析，從而判斷其投入與產(chǎn)出的業(yè)績(jī)結(jié)果，本文將就此方面做一探討。

一、資源價(jià)值流理論的核算模型

（一）物質(zhì)流與價(jià)值流的內(nèi)在邏輯比較

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是依靠生態(tài)型資源進(jìn)行循環(huán)而發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，強(qiáng)調(diào)物質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)。物質(zhì)常以某種主要元素作為典型（在這里可以理解為錫元素），以此為標(biāo)準(zhǔn)定義其物質(zhì)流，則表現(xiàn)為錫元素的工藝流路線。與此相關(guān)，其對(duì)應(yīng)的價(jià)值流動(dòng)則可界定為價(jià)值流路線。錫元素的流動(dòng)規(guī)律及對(duì)應(yīng)的價(jià)值變動(dòng)可以抽象為圖1所示。

圖1 產(chǎn)品生產(chǎn)流程中錫元素流圖

錫元素經(jīng)歷第M個(gè)發(fā)展階段，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)變化。如圖1所示，開(kāi)始投入的資源價(jià)值為100個(gè)單位，則產(chǎn)出的合格品價(jià)值為90個(gè)單位，廢棄物價(jià)值為30個(gè)單位，其中廢棄物價(jià)值中的20個(gè)單位可以循環(huán)利用，故錫元素的資源流轉(zhuǎn)平衡算式為：100+20=90+10+20。

（二）資源價(jià)值流分析的概念體系

資源價(jià)值流是指資源在時(shí)空流動(dòng)中的價(jià)值轉(zhuǎn)移，它能描繪資源在鏈、環(huán)、網(wǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的價(jià)值變化形態(tài)，屬于動(dòng)態(tài)的價(jià)值范疇。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，本文所指的“資源價(jià)值”是基于“經(jīng)濟(jì)與環(huán)境”這個(gè)大系統(tǒng)的價(jià)值概念，除了包含現(xiàn)行會(huì)計(jì)系統(tǒng)中既有的價(jià)格、成本、收入等尺度，還特別增加了物質(zhì)流對(duì)環(huán)境系統(tǒng)損害價(jià)值的計(jì)量。將這種環(huán)境損害價(jià)值（經(jīng)濟(jì)學(xué)中也稱“外部成本”）計(jì)量進(jìn)來(lái)，就能全面、客觀地評(píng)價(jià)產(chǎn)品價(jià)格的真實(shí)效益。圖2表明的是資源價(jià)值流分析的概念體系。

圖2 資源價(jià)值流分析中的概念體系

圖2涉及到資源價(jià)值流分析的三種核心成本。首先是材料流成本，即在物質(zhì)流路線中各環(huán)節(jié)所耗費(fèi)的材料與能源等物質(zhì)所發(fā)生的成本；其次是物質(zhì)流成本，即在物質(zhì)流路線中所發(fā)生的各環(huán)節(jié)材料、工資及制造費(fèi)用的總和；最后是資源流成本，即在物質(zhì)流路線中各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的材料消耗、人員工資、制造費(fèi)用及廢棄物對(duì)環(huán)境損害的評(píng)估額之和。

（三）基于物質(zhì)流分析的資源價(jià)值流轉(zhuǎn)核算

深入物質(zhì)流路線內(nèi)部，運(yùn)用資源流成本逐步結(jié)轉(zhuǎn)的方式，我們可構(gòu)建錫元素的資源價(jià)值流分析的基本計(jì)算方程式：

其中，RVi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的資源流成本；RUVi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的資源流的有效利用價(jià)值；WLVi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的廢棄物損失價(jià)值；WEIVi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的廢棄物外部環(huán)境損害價(jià)值。以錫元素流分析為標(biāo)準(zhǔn)又可將后三類的價(jià)值分解為：

上面三式中，Cmi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的原材料輸入成本；Cei是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的能源輸入成本；Cli是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的人工成本；Cpi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的錫元素的制造費(fèi)用；Qpi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的合格品錫元素含量；Qwi是第i流程或節(jié)點(diǎn)的廢棄物錫元素的含量；WEIij是第i流程或節(jié)點(diǎn)的j種錫元素的環(huán)境影響廢棄物數(shù)量；UEIVij是第i流程或節(jié)點(diǎn)的j種錫元素的廢棄物的單位環(huán)境損害價(jià)值。

關(guān)于廢棄物外部損害評(píng)估價(jià)值的計(jì)算，本文采用由日本綜合產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所生命周期評(píng)估研究中心進(jìn)行開(kāi)發(fā)的LIME(Life-cycle Impact Assessment Method based on Endpoint Modeling)方法，即“基于終端模型對(duì)產(chǎn)品生命周期影響評(píng)價(jià)”的方法可以較好地完成外部損害價(jià)值的評(píng)估。LIME試圖將不同種類的環(huán)境負(fù)荷物對(duì)人類健康造成的損害量在共同的端點(diǎn)處進(jìn)行匯合，在指標(biāo)合并的同時(shí)考慮到了各端點(diǎn)數(shù)之間的重要性以及社會(huì)性的選擇性偏好，綜合各方面情況對(duì)于污染物進(jìn)行全面的貨幣化評(píng)價(jià)。其計(jì)算公式如下：

在上式中,si即物質(zhì)i的生命周期清單，DFij表示物質(zhì)i對(duì)保護(hù)對(duì)象j的損害系數(shù)，WTPj意味著保護(hù)對(duì)象j的一指標(biāo)單位損害回避意愿支付額。

二、錫還原熔煉過(guò)程中資源價(jià)值流理論的應(yīng)用

（一）錫冶金背景介紹

錫冶金分為錫精礦的煉前處理，錫精礦的還原熔煉以及錫的精煉。本文從錫精礦中獲得金屬錫的還原熔煉過(guò)程為例，試分析錫元素的資源價(jià)值流動(dòng)情況。還原熔煉的目的是使錫與渣較好地分離，提高錫的直收率。實(shí)踐中因反射爐其對(duì)原料、燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，易于控制，操作簡(jiǎn)便，依舊是主要的煉錫設(shè)備，其產(chǎn)錫量約占世界總產(chǎn)錫量的80%。

錫精礦反射爐熔煉工藝是將錫精礦、還原劑和熔劑這三種物料，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確配料后混合均勻送入爐內(nèi)，通過(guò)燃料燃燒所產(chǎn)生的1400℃高溫?zé)煔?，在爐內(nèi)以輻射傳熱為主加熱爐料，利用高溫和還原劑進(jìn)行還原熔煉。產(chǎn)出的粗錫和爐渣經(jīng)過(guò)澄清分離之后，再分別由放錫口和放渣口流出。粗錫在錫鍋內(nèi)自然冷卻的過(guò)程中，在800-900℃的溫度下?lián)瞥龅氖怯差^，而在300-400℃的溫度下?lián)瞥龅氖且义a，含鐵、砷量較低的甲錫是在最后才得到。甲錫和乙錫都可以送入下一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精煉，而產(chǎn)出的爐渣由于含錫量高（往往超過(guò)10%），可以在反射爐中進(jìn)行再熔煉，或者另送至煙化爐硫化揮發(fā)再回收錫。圖3可描述利用反射爐進(jìn)行還原熔煉的生產(chǎn)工藝。

圖3 反射爐還原熔煉的生產(chǎn)工藝流程

（二）資源價(jià)值流理論應(yīng)用分析

Y礦冶公司注冊(cè)資本為5000萬(wàn)元，是集采、選、冶為一體的單位，擁有員工四百人，以錫精礦、粗錫、精錫和各種含錫物料為主營(yíng)產(chǎn)品，月產(chǎn)量1000噸左右，年?duì)I業(yè)額上億元。針對(duì)該公司的生產(chǎn)工藝流程，采用綜合法可計(jì)算出該煉錫廠平均每月所需的配料組成，可求出對(duì)應(yīng)的劑量，見(jiàn)表1。

表1 配料計(jì)算

根據(jù)技術(shù)部門(mén)和財(cái)務(wù)部門(mén)提供的資料，可知錫精礦的單價(jià)為124750元/噸，煙塵230元/噸，還原煤1100元/噸，石英砂150元/噸。故這四種材料投入總成本為83828725元。已知每噸爐料需燃煤1.815噸，動(dòng)力煤價(jià)格560元/噸，故能源成本為671608元。人工成本及制造費(fèi)用共計(jì)為2114061元。在產(chǎn)出階段，合格品為粗錫，廢棄物為爐渣和煙塵。投入錫的數(shù)量折算后為：670×42%+335×0.35%=398.65噸。合格品中含錫量為326.9噸，而錫損失數(shù)量即為在爐渣和煙塵中的錫含量：43.61+28.14=71.75噸。按合格品和廢棄物的錫元素含量分配物質(zhì)流成本，可得合格品成本為71025323.96元，廢棄物成本為15589070.04元。

金屬錫的還原熔煉過(guò)程會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水和廢渣，其中，以廢氣的危害性最大。Y礦冶公司通過(guò)加強(qiáng)各工序所生產(chǎn)的廢水清污分流、初期雨水收集和污水處理來(lái)保證廢水的零排放。此外，還強(qiáng)化對(duì)煙塵、棄渣與各類中間物料以及返回品等危險(xiǎn)廢物的管理，成功地防止了廢渣造成的重金屬污染。Y礦冶公司每月排放的廢氣中重金屬污染物的外部環(huán)境損害貨幣計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 廢氣中重金屬污染物的外部環(huán)境損害貨幣計(jì)算表

歸納上述計(jì)算，可描繪出錫還原熔煉的整個(gè)資源價(jià)值流成本及結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖4 錫元素資源價(jià)值流成本計(jì)算示意圖（單位：元）

由圖4可知，在還原熔煉中，合格品價(jià)值所占比例達(dá)到82%，而廢棄物價(jià)值所占比例為18%。兩者的比例關(guān)系反映企業(yè)利用資源的效率，合格品價(jià)值所占的比例越高，則表明企業(yè)的資源利用越有效。合格品價(jià)值所占比例超過(guò)80%的屬于資源利用效率較高的范圍，故Y礦冶公司還原熔煉這個(gè)物量中心的資源利用效率令人較為滿意，但依舊存在可以改進(jìn)的空間。

在廢棄物價(jià)值的構(gòu)成中，物質(zhì)流成本所占比例高達(dá)99.973%，而環(huán)境損害價(jià)值所占比例僅為0.027%，這說(shuō)明Y礦冶公司還原熔煉這個(gè)物量中心的內(nèi)部資源流成本很高，而外部資源流成本很低，故應(yīng)在此環(huán)節(jié)著重研究如何進(jìn)行資源節(jié)約的相關(guān)方案，重點(diǎn)是提高資源利用的效率，積極開(kāi)展節(jié)能措施，以有效降低其內(nèi)部資源流成本。

三、結(jié)論

資源價(jià)值流計(jì)算是依據(jù)資源流轉(zhuǎn)平衡原理,以物質(zhì)流路線為基礎(chǔ),在充分考慮資源利用效率和環(huán)境保護(hù)效率的同時(shí)，也將企業(yè)資源價(jià)值的循環(huán)流動(dòng)考慮進(jìn)來(lái)，符合可持續(xù)發(fā)展觀。需要強(qiáng)調(diào)的是，資源價(jià)值流的計(jì)算不僅僅是描繪和追蹤其生產(chǎn)過(guò)程中資源投入、消耗、產(chǎn)出以及廢棄等信息,它更重要的功能是將資源輸出的價(jià)值劃分為合格品價(jià)值和廢棄物價(jià)值,并將廢棄物外部損害價(jià)值計(jì)算進(jìn)來(lái)。這既能幫助企業(yè)完整核算產(chǎn)品成本,還能有效地分析企業(yè)每一生產(chǎn)流程中資源價(jià)值的變化情況，全面地揭示企業(yè)內(nèi)部資源消耗、環(huán)境保護(hù)與價(jià)值增加之間的邏輯關(guān)系。運(yùn)用資源價(jià)值流理論計(jì)算產(chǎn)品成本，對(duì)于錫冶金這樣的高污染高能耗行業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效果的同步提高具有重要的推廣意義。因?yàn)樗鼘鹘y(tǒng)的會(huì)計(jì)核算范圍由單一的價(jià)值運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向價(jià)值運(yùn)動(dòng)與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)、資源生態(tài)循環(huán)與經(jīng)濟(jì)循環(huán)相結(jié)合的可持續(xù)發(fā)展方向進(jìn)行擴(kuò)展。這有助于企業(yè)找到生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)潛力部位,實(shí)施優(yōu)先改造,并對(duì)實(shí)施改造后的狀態(tài)進(jìn)行重新的診斷與分析,借以評(píng)估企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益,從而推動(dòng)企業(yè)在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中創(chuàng)造更多的價(jià)值，最終實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)。

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