鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式研究

馬遷利

（北京服裝學(xué)院商學(xué)院，北京100029）

鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式研究

馬遷利

（北京服裝學(xué)院商學(xué)院，北京100029）

面對(duì)資源和環(huán)境的雙重約束，傳統(tǒng)鋼鐵制造業(yè)應(yīng)向生態(tài)化轉(zhuǎn)型，將其高投入、高消耗、高排放的線性模式轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的工業(yè)共生原理，探討了鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的可行性，并分析了其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

鋼鐵；工業(yè)共生原理；循環(huán)經(jīng)濟(jì)

改革開放后，借助于30多年經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速成長(zhǎng)，由20世紀(jì)的五六十年代的依靠土法煉鐵，一躍到今天全球最大產(chǎn)鋼國(guó)和耗鋼國(guó)。近年來(lái)，由于我國(guó)的資源環(huán)境問(wèn)題日益突出，作為傳統(tǒng)高投入、高污染、高能耗的典型性代表產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)也面臨著資源和環(huán)境的雙重壓力。而循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的工業(yè)共生理論，對(duì)促進(jìn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。

1 工業(yè)共生與循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式構(gòu)建

1.1工業(yè)共生的內(nèi)涵和本質(zhì)

在生態(tài)學(xué)中，共生是一種常見(jiàn)現(xiàn)象，是指兩種不同生物之間所形成的緊密互利關(guān)系，是生物之間相互關(guān)系的高度發(fā)展（圖1）。在共生關(guān)系中，一方為另一方提供有利于生存的幫助，同時(shí)也獲得對(duì)方的幫助，稱之為互利共生；如對(duì)其中一方有益，對(duì)另一方?jīng)]有影響，稱之為偏利共生；共生的結(jié)果是給共生的物種帶來(lái)驚人的好處。

圖1 生物共生關(guān)系模型

受生物界中共生現(xiàn)象的啟示，在20世紀(jì)80年代末，一些學(xué)者開始研究工業(yè)系統(tǒng)中存在的共生關(guān)系，并將工業(yè)共生定義為一種工業(yè)組織形式。在其中某一生產(chǎn)過(guò)程的廢物可以用作另一生產(chǎn)過(guò)程的原料，從而最高效地利用資源和最大限度地減少工業(yè)廢物[1]。顯然，工業(yè)共生的本質(zhì)就是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)方式，使不同企業(yè)之間形成共享資源和互換副產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)共生組合，使上游生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢物成為下游生產(chǎn)的原料，達(dá)到相互間資源的最優(yōu)化配置。

1.2循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式與工業(yè)共生

在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)和能量通過(guò)食物鏈在生物圈和外界環(huán)境之間形成循環(huán)、流動(dòng)和充分利用（圖2），其整個(gè)過(guò)程不產(chǎn)生任何絕對(duì)意義上的廢物[2]。

圖2 自然生態(tài)系統(tǒng)的簡(jiǎn)易食物鏈模型

循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式是按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，把傳統(tǒng)的依賴資源消耗的線性增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽可鷳B(tài)型資源循環(huán)來(lái)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)。即建立起“資源—產(chǎn)品—消費(fèi)—再生資源”

的物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)型經(jīng)濟(jì)（圖3），循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式是對(duì)能源及其廢棄物實(shí)行綜合利用的生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程，而不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）之間形成相互共享資源和利用副產(chǎn)品的關(guān)系，正是前述工業(yè)共生的題中之義。

圖3 中：V代表天然材料；M代表加工材料；P代表產(chǎn)品；S代表殘留物；I代表回收材料；R代表未加收集的殘留物；其下角的e、m、c、w分別代表采掘者、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和廢物處理者；與表示產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)與流動(dòng)。

2 基于工業(yè)共生的鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式構(gòu)建

資源耗竭和環(huán)境惡化已構(gòu)成我國(guó)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)的重要瓶頸，這與鋼鐵工業(yè)長(zhǎng)期沿用的“資源—產(chǎn)品—廢棄物”單向線性工業(yè)發(fā)展模式密切相關(guān)。要突破這個(gè)瓶頸，擺脫資源和環(huán)境對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的束縛，就必須對(duì)鋼鐵工業(yè)傳統(tǒng)模式進(jìn)行改造，構(gòu)建以工業(yè)共生為基礎(chǔ)的鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。

2.1鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的可行性分析

鋼鐵工業(yè)屬于資源密集型產(chǎn)業(yè)，開發(fā)的主要對(duì)象是各種粉狀、塊狀黑色金屬和非金屬礦物，生產(chǎn)規(guī)模大，工藝過(guò)程復(fù)雜，包括礦石的采選以及金屬的冶煉、冶金產(chǎn)品的加工等，其生產(chǎn)需要輸入大量自然資源，在冶煉出成品生鐵和軋制鋼材的同時(shí)，也向外界大量排放廢氣（汽）、廢水和廢渣等副產(chǎn)品。這使得鋼鐵工業(yè)有可能與一些其他的工業(yè)發(fā)生原料、能量、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的交換，通過(guò)縱向和橫向的系統(tǒng)耦合形成共生關(guān)系（圖4）。

2.1.1機(jī)械工業(yè)

通過(guò)生鐵、粗鋼和鋼材這個(gè)媒介與鋼鐵工業(yè)建立起共生關(guān)系的主要是工業(yè)設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械制造業(yè)，這些工業(yè)形成了鋼鐵工業(yè)傳統(tǒng)的下游產(chǎn)業(yè)鏈。鋼鐵工業(yè)與其下游產(chǎn)業(yè)的共生關(guān)系主要體現(xiàn)兩個(gè)方面：一是鋼鐵工業(yè)依據(jù)下游機(jī)械制造業(yè)的需要，或與下游機(jī)械制造業(yè)一起對(duì)鋼材進(jìn)行深加工和靈巧設(shè)計(jì)，提升鋼材質(zhì)量，延長(zhǎng)其壽命周期；下游機(jī)械制造業(yè)同時(shí)也向鋼鐵業(yè)提供冶金設(shè)備和礦山機(jī)械；二是與下游制造業(yè)加強(qiáng)信息交換，對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生邊角廢料以及使用末期的廢舊機(jī)械產(chǎn)品實(shí)施回收再生鋼材。下游機(jī)械制造業(yè)主要與鋼鐵工業(yè)形成產(chǎn)品代謝（回收）共生關(guān)系。

圖4 鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式可能性分析圖

2.1.2能源工業(yè)和化學(xué)工業(yè)

通過(guò)廢氣（汽）這個(gè)媒介與鋼鐵工業(yè)建立起共生關(guān)系的是能源和化學(xué)工業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程是將煤炭轉(zhuǎn)換為熱能、電能、壓力能、可燃?xì)?、H2等能源形式的過(guò)程，這些能源在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中并未被充分利用，存在較大的浪費(fèi)和污染，這些未被利用的能源可被用于發(fā)電和制備新能源，新產(chǎn)生的電力還可以返輸回鋼鐵廠使用。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程同時(shí)也是一種化合反應(yīng)過(guò)程，煤炭在煉焦、冶煉鋼鐵的過(guò)程中生成大量的CO，H2，CH4和SO2，經(jīng)過(guò)提純加工后可用作許多化工產(chǎn)品的投入原料。能源與化學(xué)工業(yè)主要與鋼鐵工業(yè)形成廢物（副產(chǎn)品）代謝共生關(guān)系。

2.1.3建材工業(yè)和化學(xué)工業(yè)

通過(guò)鋼渣和高爐渣這個(gè)媒介與鋼鐵工業(yè)建立起共生關(guān)系的是建材工業(yè)和化學(xué)工業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鋼渣經(jīng)過(guò)粉碎處理后，其含鐵部分可以返回再用，而剩余的尾渣和尾粉可以作為優(yōu)良的筑路材料和基地用碎石；高爐水渣則可用來(lái)作為生產(chǎn)各種標(biāo)號(hào)水泥的投入原料，降低水泥的生產(chǎn)制造成本[3]。此外，鋼渣中含有多種對(duì)農(nóng)作物有利的微量元素，經(jīng)過(guò)高溫后更容易被作物吸收利用，因此可用作土壤改良劑，或是作為生產(chǎn)鈣磷肥的原料[4]。建材和化學(xué)工業(yè)主要與鋼

鐵工業(yè)形成廢物（副產(chǎn)品）代謝共生關(guān)系。

通過(guò)前述分析，不難發(fā)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)與機(jī)械工業(yè)、能源工業(yè)、化學(xué)工業(yè)以及建材工業(yè)可以通過(guò)相互利用產(chǎn)品和廢物（副產(chǎn)品）展開合作，形成密切的工業(yè)共生關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各種資源的循環(huán)流動(dòng)或充分利用。

2.2鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式構(gòu)建

鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式可分為初級(jí)的鏈狀耦合結(jié)構(gòu)和高級(jí)的網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)兩種，下面對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行描述。

2.2.1鏈狀耦合結(jié)構(gòu)

鏈狀耦合結(jié)構(gòu)是一種一維結(jié)構(gòu)鏈，是鋼鐵工業(yè)與其他相關(guān)縱向共生工業(yè)的直接耦合。模仿自然生態(tài)系統(tǒng)中的縱向食物鏈，以代謝鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品和廢物為主要目的，可以形成多條縱向的鋼鐵生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。主要有以下幾種（圖5中的實(shí)線部分）。

圖5 鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式示意圖

（1）鋼鐵廠—（鋼材）—制造企業(yè)—（制造廢鋼）—鋼鐵廠；鋼鐵廠—（鋼材）—制造企業(yè)—（鋼材制品）—社會(huì)消費(fèi)—（使用末期鋼鐵制品）—鋼鐵廠；

（2）鋼鐵廠—（煤氣）—發(fā)電廠—（電力）—鋼鐵廠；

（3）鋼鐵廠—（工業(yè)污水）—污水處理廠—（工業(yè)用水）—鋼鐵廠；

（4）鋼鐵廠—（爐渣）—水泥建材廠；

（5）鋼鐵廠—（礦渣）—化肥廠；

（6）鋼鐵廠—（CO，CH4，H2）—化工廠；

（7）鋼鐵廠—（H2）—?dú)淠茉磸S；

（8）鋼鐵廠—（暖氣、煤氣）—周圍社區(qū)；

（9）鋼鐵廠—（暖氣）—溫室大棚。

2.2.2網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)

僅形成縱向的鋼鐵共生產(chǎn)業(yè)鏈還不夠，因?yàn)殒湢铖詈辖Y(jié)構(gòu)上各共生企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）之間物質(zhì)供應(yīng)、能量流動(dòng)和信息交換仍然是線性開放系統(tǒng)，各產(chǎn)業(yè)鏈、共生部門之間的相互聯(lián)系還很少。同自然界中的食物鏈會(huì)相互交錯(cuò)連接成復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的食物網(wǎng)一樣，鋼鐵共生產(chǎn)業(yè)鏈在其結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展過(guò)程中，也會(huì)彼此交錯(cuò)，相互聯(lián)系，形成新的共生鏈狀結(jié)構(gòu)，最終使整個(gè)鏈狀結(jié)構(gòu)按共生代謝關(guān)系構(gòu)成一個(gè)多元復(fù)雜的網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)，成為一個(gè)相互聯(lián)系、利用和依存的有機(jī)整體。比如使用末期的某些機(jī)械產(chǎn)品零部件的損壞僅僅是在局部出現(xiàn)了磨損、腐蝕等情況，通過(guò)再制造工程設(shè)計(jì)，采用一系列相關(guān)的高新先進(jìn)再制造技術(shù)，完全可以使其脫胎換骨，形成全新的再制造品，在性能還是質(zhì)量上都不亞于原先的新品[5]，這就無(wú)需將其回收形成原材料再用；污水處理廠可以同時(shí)處理鋼鐵廠和周圍社區(qū)的污水，并向鋼鐵廠和周圍社區(qū)提供工業(yè)和生活用中水；發(fā)電廠既可以向鋼廠供電，也可以向社區(qū)供電，其燃煤產(chǎn)生的粉煤灰收集后可用于生產(chǎn)各種建材；利用鋼廠副產(chǎn)品生產(chǎn)的化肥可用于周圍的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)，而周邊社區(qū)產(chǎn)生的垃圾可用于焚燒發(fā)電，其中的高熱值成分如塑料還可用于鋼廠的噴吹燃料。這種網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)對(duì)多條鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)橫向耦合（圖5中的實(shí)線部分加上虛線部分）而形成。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得相關(guān)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)利用更加充分，資源和環(huán)境承載壓力顯著縮小，可持續(xù)發(fā)展能力大幅增強(qiáng)。

2.3鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的效益分析

實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，可以使投入到鋼鐵工業(yè)中的物質(zhì)流、能量流得到合理配置和優(yōu)化利用，并且給相關(guān)共生單位帶來(lái)共生效益（表1）。

表1 鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)于鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)效益只是是共生效益的一個(gè)方面，資源消耗降低以及廢物排放減少等環(huán)境方面的效益，也是其共生效益的一個(gè)方面，而且是非常突出的一個(gè)重要方面，對(duì)降低當(dāng)前鋼鐵工業(yè)所在地的環(huán)境負(fù)荷，化解生產(chǎn)和生活矛盾，打造宜居生態(tài)社區(qū)，提升民眾生活質(zhì)量具有重要意義。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，是對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè)“高投入—高消耗—高排放”發(fā)展模式的根本變革，其特點(diǎn)是“低投入—高利用—低排放”，是以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本，獲取盡可能大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，從而使鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程和諧共生，是一種符合可持續(xù)發(fā)展理念的良性增長(zhǎng)模式。

[1]Frosch R A，Gallopoulos N E.Strategies for manufacturing[J]. Scientific American，1989，261(3):144-152.

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[4]王愛(ài)華.鋼渣的綜合利用研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2009，27 (12):8-9.

[5]朱勝.再制造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的思考[J].中國(guó)表面工程，2013，26 (5):1-5.

Circular economic development mode for iron and steel industry on the basis of industrial symbiosis

MA Qianli
（School of Business,Beijing Institute of Fashion Technology,Beijing 100029,China）

Being faced with resource shortage and environment pollution,the traditional iron and steel industry has to follow the ecological laws and turn its development pattern from unilateral linearity mode to circular economy mode. Based on the industrial symbiosis theory,imitating the food chain in natural ecological system,this paper designed an eco-industrial chain for iron and steel industry,and further more,analyzed the economic benefits and the ecological benefits.

iron and steel industry,industrial symbiosis,circular economy

F124.5；X757

A

1674-0912（2015）03-0004-04

2014－12－04）

北京市教委人文社科面上項(xiàng)目（AJ2014-13）；北京市教師隊(duì)伍建設(shè)——青年英才項(xiàng)目（YETP1417）

馬遷利（1976-），男，山西晉城人，博士，講師，研究方向：可持續(xù)經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)。