城市礦山再生利用若干問題探討

摘要：城市礦山是城市中大量廢舊資源的形象描述，是高品位的優(yōu)良礦產(chǎn)資源，具備很高的利用價(jià)值。日本等發(fā)達(dá)國家已形成城市礦山再生利用體系，而我國城市礦山再生利用還處于滯后狀態(tài)。本文對國內(nèi)外城市礦山研究和開發(fā)實(shí)踐情況進(jìn)行總結(jié)與對比，分析了我國城市礦山再生利用領(lǐng)域存在的問題，探討了再生利用領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)與裝備及未來發(fā)展的主要趨勢。

關(guān)鍵詞：城市礦山；資源；有色金屬；再生利用；循環(huán)經(jīng)濟(jì)

一、引言

20世紀(jì)80年代起，由于全球工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，城市產(chǎn)生了大量廢舊汽車、家電、塑料包裝物等“垃圾”，總量高達(dá)數(shù)千億噸，并以每年100億噸的數(shù)量增加。這些“垃圾”里蘊(yùn)藏著可循環(huán)利用的鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠等資源。以日本東北大學(xué)南條道夫?yàn)槭椎膶W(xué)者們于1988年首先提出“城市礦山”的概念，在我國又被稱為“城市礦產(chǎn)”。城市礦山是廢舊資源的形象描述，包括廢舊汽車、家電、電線電纜、機(jī)電設(shè)備、通信工具、電子產(chǎn)品、金屬和塑料等。這些廢棄的“垃圾”中含有很多可用資源。以一噸廢電腦為例，可回收金300g、銀1000g、銅150g、其他稀有金屬2000g，而1噸天然金礦石平均只能提煉出5克左右的黃金，城市礦山的品位是天然礦山的60～80倍，且加工處理費(fèi)用與天然礦山相當(dāng)甚至更少?？梢姡鞘械V山是高品位的優(yōu)良礦產(chǎn)資源。

城市礦山再生利用是指對廢舊金屬等資源的回收、二次開發(fā)和循環(huán)利用。城市礦山的再生利用是對資源的最大化利用，將有效緩解當(dāng)前世界資源短缺現(xiàn)狀，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色經(jīng)濟(jì)的重要著力點(diǎn)，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式的資源使用模式是資源經(jīng)過生產(chǎn)過程到消費(fèi)環(huán)節(jié)最后變成廢棄物過程，資源的重復(fù)使用率低，造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重。隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的出現(xiàn)和發(fā)展，人們轉(zhuǎn)變思維方式，開啟了人類對資源利用新的模式。循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式下，資源進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)后，資源在生產(chǎn)、消費(fèi)過程中不再是單向的流動(dòng)，而是雙向循環(huán)模式，直至不可利用為止。城市礦山再生利用與原生資源相比，在節(jié)能減排方面具有顯著的效果。2011年，我國再生資源利用已具規(guī)模，其中國內(nèi)回收達(dá)到1.62億噸、進(jìn)口量達(dá)到4726萬噸，如果生產(chǎn)出如此多的原生資源則需要增加二氧化碳排放量3.86億噸，增加二氧化硫排放量370萬噸，多產(chǎn)生固體廢棄物9.14億噸，增加開采4.5億噸礦石，消耗6000萬噸以上石油及多消耗2.83億噸的標(biāo)準(zhǔn)煤。如果將我國再生資源回收利用量每年提高一個(gè)百分點(diǎn)，就會(huì)減少二氧化硫排放4萬噸，減少二氧化碳排放達(dá)到380萬噸，降低固體廢棄物排放達(dá)到900萬噸。因此，城市礦山的再生利用已經(jīng)成為全球破解資源短缺矛盾、實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用、參與資源大循環(huán)的重要途徑，成為發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的重要舉措。

二、國外城市礦山開發(fā)現(xiàn)狀

美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家目前正在大力推動(dòng)對城市礦山的開發(fā)。從2000年起，地球上的地上資源儲(chǔ)量已超過地下資源的儲(chǔ)量，因此發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)80年代就著手對城市礦山進(jìn)行開發(fā)。目前，上述發(fā)達(dá)國家工業(yè)生產(chǎn)所消耗的金屬原料已有40%是從廢舊金屬資源中提取得來的，形成了良性循環(huán)。

以天然資源嚴(yán)重不足的日本為例，開發(fā)城市礦山成為日本解決“資源高度依賴進(jìn)口”難題的最有效方式。日本再生資源產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人員達(dá)1400萬人，年產(chǎn)值約3500億美元。日本高度重視城市礦山再生利用，先后制定實(shí)施了近20項(xiàng)相關(guān)法律法規(guī)，資源再生利用理念深入民心。日本的每個(gè)小學(xué)生都會(huì)被組織去企業(yè)的廢棄物回收生產(chǎn)線參觀，從小開始進(jìn)行資源再生利用教育。日本企業(yè)在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)便考慮環(huán)保與回收方便，如盡量減少產(chǎn)品中塑料使用種類，與1983年相比，如今日本電視機(jī)使用塑料種類減少了80%，零件數(shù)減少了60%，大大減輕了回收的分解難度，大幅提高了分解回收速度。目前，日本所有城市都已嚴(yán)格實(shí)行垃圾分類，每年產(chǎn)生的大約5000萬噸家庭垃圾經(jīng)過細(xì)致分類后大部分變?yōu)榭稍偕Y源。通過一系列措施，日本資源循環(huán)利用率大幅提高，如空調(diào)達(dá)88%、電視達(dá)84%、冰箱達(dá)71%、洗衣機(jī)達(dá)68%。據(jù)日本物質(zhì)和材料研究機(jī)構(gòu)2012年7月公布的一份報(bào)告：日本的城市礦山已成為名符其實(shí)的資源寶藏，是世界上最大的金、銀等資源國，有關(guān)金屬儲(chǔ)量與世界排名見表1。

不僅日本，其他發(fā)達(dá)國家的城市礦山再生產(chǎn)業(yè)已發(fā)展壯大。美國于1976年就制定和頒布《固體廢棄物處置法》。美國已經(jīng)有幾個(gè)州已經(jīng)規(guī)定新聞紙的一半必須使用再生紙制成。目前，美國的再生資源產(chǎn)業(yè)的規(guī)模已接近汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模。美國加州于1989年就已經(jīng)通過《綜合廢棄物管理法令》，強(qiáng)制提高以再循環(huán)的方式處理固體廢棄物比例并對未達(dá)到要求的城市進(jìn)行處罰。到2010年，美國從事再生資源回收處理的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到5.6萬家，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到2000億美元以上，提供了超過百萬個(gè)就業(yè)崗位。德國對玻璃、鋁、錫、塑料等包裝物全面進(jìn)行分類回收，回收率分別達(dá)到97%以上，有效提高環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，20世紀(jì)末，發(fā)達(dá)國家再生資源產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到2500億美元，2010年達(dá)1.8萬億美元；到2040年，這一數(shù)字有望超過3萬億美元，再生資源產(chǎn)業(yè)提供的原料將由目前占總原料供給的40%提高到80%以上。

三、我國城市礦山開發(fā)現(xiàn)狀

我國城市礦山再生利用還處于滯后狀態(tài)，目前再生資源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約200億美元。而無論是對金屬資源回收利用進(jìn)行評價(jià)，還是對其他可回收利用的物質(zhì)進(jìn)行考察，我國一大批大中城市都已具備開發(fā)利用城市礦山的條件。2012年我國電子產(chǎn)品及汽車社會(huì)擁有量如表2所示，其中洗衣機(jī)等產(chǎn)品的社會(huì)保有量均超過1億臺(tái)。

目前，我國已進(jìn)入電器電子產(chǎn)品及汽車進(jìn)入更新?lián)Q代期，廢棄產(chǎn)品呈急劇增長態(tài)勢。由于不同電子產(chǎn)品使用年限不一，其年報(bào)廢率不一，如電腦年均報(bào)廢率為20%、手機(jī)為35%、汽車為5%。我國每年報(bào)廢的電子產(chǎn)品累計(jì)已達(dá)數(shù)億臺(tái)，因此我國城市礦山總量巨大。而與之對應(yīng)的是我國日益緊缺的原生礦產(chǎn)資源，如銅資源。2012年我國銅精礦產(chǎn)量僅為162.57萬噸（銅金屬含量），而銅消費(fèi)量在800萬噸以上，單純依靠銅精礦已遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)對銅的消費(fèi)和生產(chǎn)需求，因此大量銅資源依靠國外進(jìn)口滿足。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生很大程度上歸結(jié)于我國尚未形成完善的城市礦山再生利用體系，無論技術(shù)裝備還是政策法規(guī)等方面都亟待加強(qiáng)。

國家發(fā)改委已經(jīng)預(yù)計(jì)到資源瓶頸對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的束縛，在2009年就提出通過實(shí)施城市礦山10大工程來加快培育新興產(chǎn)業(yè)政策措施的建議。建議提出要在兩年時(shí)間內(nèi)通過實(shí)施城市礦山10大工程，使得新增回收廢鋼鐵、再生銅、鋁、塑料的能力分別達(dá)到1600萬噸、106萬噸、133萬噸和380萬噸等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值規(guī)模達(dá)到1900億元，拉動(dòng)社會(huì)投資達(dá)到300億以上。為了推進(jìn)城市礦產(chǎn)資源形成規(guī)模和高效利用，2010年，國家發(fā)改委、財(cái)政部啟動(dòng)了城市礦山示范基地建設(shè)工作，批準(zhǔn)建立天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)區(qū)、安徽界首田營循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)區(qū)、湖南汨羅循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園等7個(gè)城市礦山示范基地。2010年10月，在國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》通知中強(qiáng)調(diào)要加快建立以先進(jìn)技術(shù)為支撐的廢舊商品回收利用體系。提高資源綜合利用水平和再制造產(chǎn)業(yè)化水平，加快資源循環(huán)利用關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范。截止2012年，國家已經(jīng)批復(fù)了在全國29個(gè)城市建立礦山示范基地，我國已初步形成由東、中、西部19省區(qū)市22個(gè)示范基地組成的城市礦山網(wǎng)絡(luò)?！笆濉逼陂g，國家還將投資建設(shè)50個(gè)廢舊金屬、廢棄電子產(chǎn)品、廢紙、廢塑料、廢玻璃等固體廢棄物再生利用和高效利用的城市礦山示范基地；引進(jìn)一批技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保達(dá)標(biāo)、管理規(guī)范、利用規(guī)?；?、輻射作用強(qiáng)的企業(yè)進(jìn)園發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)；重點(diǎn)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化回收體系、建立合理化產(chǎn)業(yè)鏈、使資源利用能夠規(guī)?；?、集中環(huán)保處理；發(fā)展先進(jìn)固廢處理裝備、管理規(guī)范化，促進(jìn)共享基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，國家相關(guān)部門頒布《“十二五”國家廢物資源化科技發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》、《廢舊電器電子產(chǎn)品回收管理?xiàng)l例》等系列政策法規(guī)，以促進(jìn)城市礦山快速健康發(fā)展。

四、我國城市礦山再生利用存在的若干問題

對比國內(nèi)外城市礦山的利用開發(fā)情況，目前我國在資源再生利用方面的主要障礙是組織主體不明確、產(chǎn)業(yè)規(guī)模過小、企業(yè)普遍缺少技術(shù)研發(fā)積極性等，其存在的主要問題如下。

（一）起步晚，認(rèn)識不足

國內(nèi)對城市礦山回收利用重視程度遠(yuǎn)低于國外，國內(nèi)更依賴于傳統(tǒng)的資源開采，國外更重視資源的回收和再生利用。20世紀(jì)80年代末，日本學(xué)者便提出“城市礦山”概念，此后再生行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，廢棄資源利用率大大提高。而我國直至“十二五”期間才正式對城市礦山再生利用進(jìn)行布局，起步晚、公眾認(rèn)知度低、社會(huì)重視程度低，“生產(chǎn)—消費(fèi)—回收—再利用”網(wǎng)絡(luò)尚未形成體系，造成城市礦山再生利用領(lǐng)域發(fā)展滯后、技術(shù)與裝備落后的現(xiàn)狀。

（二）相關(guān)政策法規(guī)滯后

日本等發(fā)達(dá)國家針對城市礦山出臺(tái)了一系列政策，鼓勵(lì)個(gè)人、企業(yè)、社會(huì)共同完成可再生資源的回收與利用，規(guī)范再生資源產(chǎn)業(yè)。例如，日本2001年制定的《造就循環(huán)型社會(huì)基本法》明確回收再利用廢舊金屬是企業(yè)的義務(wù)，設(shè)立廢舊金屬回收園，讓相關(guān)企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)入駐，組織對城市礦山進(jìn)行全方位開發(fā)和利用，形成了《廢棄物處理法》、《循環(huán)型社會(huì)形成推進(jìn)基本法》、《促進(jìn)資源有效利用法》、《容器包裝再利用法》等幾乎涵蓋社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的法規(guī)，使各種廢棄物都能得到最大限度的利用。美國在1976年就制定了《資源保存和再生法》，在2010年又出臺(tái)《原材料開發(fā)特別法》，通過加強(qiáng)對從事資源回收研究開發(fā)的企業(yè)提供資金支援、稅收減免等優(yōu)惠政策，加快城市礦山開發(fā)步伐。歐盟于2003年出臺(tái)法規(guī)，把一切廢舊電器、電子產(chǎn)品均列為回收再利用對象，甚至規(guī)定個(gè)人應(yīng)回收數(shù)量。2008年又對這一法規(guī)進(jìn)行修改，要求到2020年回收再利用率要提高到50%以上；出臺(tái)《家電產(chǎn)品循環(huán)法》，對家庭回收再利用廢舊家電、電子產(chǎn)品給予獎(jiǎng)勵(lì)。瑞士實(shí)施《關(guān)于電子產(chǎn)品回收與再利用》等措施，對生產(chǎn)者、進(jìn)口商和消費(fèi)者提出強(qiáng)制性要求。而我國近年來才推出零散政策，但仍未形成完整的法律法規(guī)，且城市礦山開發(fā)項(xiàng)目支持力度偏小，相關(guān)再生資源企業(yè)稅收減免等政策尚處于初級階段，因此政策層面存在一定滯后。

（三）專業(yè)人才匱乏

目前國內(nèi)再生領(lǐng)域普遍存在專業(yè)人才匱乏問題，尤其是中高層次人才緊缺、人才結(jié)構(gòu)不合理等問題突出。國內(nèi)各高校極少設(shè)置再生領(lǐng)域?qū)趯I(yè)，后備力量嚴(yán)重缺乏。而日本等國家均建有再生領(lǐng)域相關(guān)培養(yǎng)機(jī)構(gòu)或高校，人才儲(chǔ)備豐富，理論素質(zhì)高，創(chuàng)新能力強(qiáng)。因此，專業(yè)人才匱乏是我國城市礦山再生利用務(wù)必解決的關(guān)鍵問題之一。

（四）技術(shù)落后

日本等國家通過分類立項(xiàng)開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，甚至細(xì)致研究了壓縮機(jī)、電機(jī)、廢電池等一系列類別，已經(jīng)形成高效完整的拆解、分選、深加工的技術(shù)鏈，科技含量高、能耗較小。而我國再生領(lǐng)域技術(shù)水平低，存在技術(shù)薄弱、能耗高、勞動(dòng)密集、深加工少、附加值低等問題，很多企業(yè)難以突破關(guān)鍵技術(shù)。

（五）裝備相對落后

國外再生設(shè)備已日趨成熟，已研發(fā)完成城市礦山再生利用一系列裝備，不同的再生工藝形成了不同的再生設(shè)備，如銅再生領(lǐng)域近年來出現(xiàn)了快速多功能組合再生機(jī)組等高新科技產(chǎn)品。相對而言，我國再生金屬領(lǐng)域裝備相對落后，尤其是小型再生企業(yè)，普遍存在能耗偏高、自動(dòng)化程度低、效率偏低等問題。近年來，我國相關(guān)企業(yè)通過國外進(jìn)口和自主研發(fā)，一定程度上提高了再生領(lǐng)域裝備水平，但仍存在一定差距。

五、城市礦山再生利用的關(guān)鍵技術(shù)與裝備及未來發(fā)展趨勢

城市礦山種類復(fù)雜，品種多樣，其再生利用是一項(xiàng)復(fù)雜的、高科技含量的工作。如果在城市礦山再生利用過程中缺少相應(yīng)的技術(shù)與裝備支持，一方面再生利用過程易存在流程長、能耗高、效率低等問題，生產(chǎn)過程易產(chǎn)生大量廢氣、廢水等，繼而引發(fā)不同程度的環(huán)保問題；另一方面其再生出的產(chǎn)品附加值低，質(zhì)量參差不齊，不利于再生資源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。

目前我國城市礦山再生應(yīng)用領(lǐng)域存在一系列技術(shù)與裝備難題亟待突破。當(dāng)前在相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)與裝備主要有：（1）預(yù)處理裝備和分離技術(shù)方面，包括廢舊材料自動(dòng)化分類技術(shù)，不同廢舊材料機(jī)械化分離技術(shù)與裝備，廢料高效自動(dòng)化破碎分選一體化技術(shù)與裝備，廢料快速檢測技術(shù)與裝備等；（2）循環(huán)利用及深加工技術(shù)和裝備方面，包括再生產(chǎn)品深加工技術(shù)，廢雜金屬分級直接利用技術(shù)，再生金屬精煉凈化技術(shù)與裝備，殘雜貴金屬回收利用技術(shù)，塑料改性及合成技術(shù)等；（3）節(jié)能環(huán)保技術(shù)和裝備方面，包括廢金屬節(jié)能降耗熔煉技術(shù)及裝備，余熱回收利用技術(shù)與裝備，再生行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)體系，再生過程中產(chǎn)生的污染物治理技術(shù)和設(shè)備，再生金屬產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域內(nèi)的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，對有毒有害物質(zhì)生成機(jī)理、治理技術(shù)和快速監(jiān)測技術(shù)與裝備等；（4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范方面，包括廢料、成品在線檢測技術(shù)與裝備，廢雜料拆解分類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)廢料分類回收體系等。

結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，城市礦山再生利用領(lǐng)域未來趨勢主要如下：（1）國家扶持政策將進(jìn)一步加大，相應(yīng)法律法規(guī)日趨完善；（2）投資增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，關(guān)鍵技術(shù)與裝備難題逐漸突破；（3）園區(qū)規(guī)劃逐漸合理，呈區(qū)域性發(fā)展模式，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范逐漸完善；（4）再生資源在原料的比重增高，再生資源產(chǎn)量將大幅增加；（5）拆解、分選、加工裝備逐漸朝著自動(dòng)化、精細(xì)化方向發(fā)展；（6）設(shè)備能耗進(jìn)一步降低，生產(chǎn)線三廢排放逐漸減少，在線監(jiān)測系統(tǒng)逐漸配備；（7）深加工產(chǎn)品成為再生資源行業(yè)利潤增長點(diǎn)，逐步轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)粗加工模式，產(chǎn)品附加值大幅提高。

六、結(jié)語

目前，我國城市礦山再生利用領(lǐng)域雖受回收體系不完善、企業(yè)盈利模式不清晰、相關(guān)財(cái)稅支持政策不到位、專業(yè)人才匱乏、技術(shù)與裝備落后等系列因素的制約，但它可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，對于解決資源貧乏、控制和消除二次污染、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)剩余勞動(dòng)力就業(yè)和穩(wěn)定社會(huì)等具有重大現(xiàn)實(shí)意義。隨著我國對城市礦山重視程度的提高，相關(guān)政策規(guī)劃的逐步落實(shí)，城市礦山再生利用產(chǎn)業(yè)將成為朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展?jié)摿薮螅邆淞己玫耐顿Y前景。

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（作者單位：胡小清，中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；劉賽男，有色金屬材料科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；周立，中南大學(xué)機(jī)電學(xué)院；馬北玲，中南大學(xué)商學(xué)院）