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銅產(chǎn)業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式
摘要：節(jié)能減排和建設(shè)環(huán)境友好型社會已成為人們的共識。銅產(chǎn)業(yè)如達(dá)到這一目標(biāo)是一項值得研究的課題。通過對銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動及其存在問題的具體分析，根據(jù)銅產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)和銅產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程，完善產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)組成，將物質(zhì)、能量、水、技術(shù)和信息進(jìn)行系統(tǒng)集成，并進(jìn)行非物質(zhì)化設(shè)計，使銅產(chǎn)業(yè)鏈上的物質(zhì)、能源、廢棄物梯級循環(huán)利用，產(chǎn)業(yè)鏈條上的每一個節(jié)點和企業(yè)內(nèi)部各工序節(jié)點實現(xiàn)生態(tài)化。通過對江銅集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈的實證分析，得出了科學(xué)地設(shè)計、按設(shè)計進(jìn)行改造、加強(qiáng)企業(yè)管理、依靠科技創(chuàng)新是實現(xiàn)銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展根本途徑的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：銅產(chǎn)業(yè)鏈;低碳經(jīng)濟(jì);發(fā)展模式;實現(xiàn)方式;生態(tài)化
一、研究背景。
降低能耗率以減少溫室氣體排放量，節(jié)約資源以謀求可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)環(huán)境友好型社會已成為人們在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的共識。銅工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，已形成以采礦、選礦、冶金、消費以及廢雜銅的回收與循環(huán)利用完整產(chǎn)業(yè)鏈。面臨新形勢，銅工業(yè)的發(fā)展還存在著諸如總能耗高、排放總量多和循環(huán)綜合利用難等方面的問題。探索銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，使銅產(chǎn)業(yè)鏈上的物質(zhì)、能源、廢棄物梯級循環(huán)利用，產(chǎn)業(yè)鏈條上的每一個節(jié)點和企業(yè)內(nèi)部各工序節(jié)點完成生態(tài)化[1-3]，實現(xiàn)銅產(chǎn)業(yè)鏈低能耗、低污染、低排放，減少溫室氣體排放是一項值得研究的課題。
二、銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動及其存在問題分析。
銅產(chǎn)業(yè)鏈上的物質(zhì)運動包括開采、選礦、冶金、消費，以及廢雜銅的回收與循環(huán)利用各環(huán)節(jié)排放出的物質(zhì)運動，如圖1所示。
圖1 銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動情況。
三、構(gòu)建銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型。
我們根據(jù)銅產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)和銅產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程，完善了產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)組成，將物質(zhì)、能量、水、技術(shù)和信息進(jìn)行系統(tǒng)集成，并進(jìn)行非物質(zhì)化設(shè)計，構(gòu)建了銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型[4-6]。對構(gòu)建銅產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)生態(tài)化低碳發(fā)展模型解釋如下。
1)企業(yè)組成。根據(jù)銅資源分布和銅產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，確定以銅為核心的采選冶企業(yè)，圍繞核心企業(yè)構(gòu)建起共生企業(yè)，從而構(gòu)建銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展的主體。
2)系統(tǒng)集成。針對構(gòu)成銅產(chǎn)業(yè)鏈，以減量化、再利用、資源化為原則，通過物質(zhì)集成、能量集成、水集成、技術(shù)集成和信息集成，使銅業(yè)生態(tài)化系統(tǒng)低碳運行。
a、物質(zhì)集成。從銅產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程分析生產(chǎn)過程，采用新工藝和新技術(shù)，使生產(chǎn)流程朝著簡單化、緊湊化、大型化、連續(xù)化和循環(huán)化的方向發(fā)展，實現(xiàn)物質(zhì)集成，從而減少廢棄物的產(chǎn)生與排放，用較少的銅資源投入，最大限度可持續(xù)地利用銅再生資源，使銅資源利用效率最大化、工業(yè)廢物循環(huán)利用升值化、“三廢”產(chǎn)生最小化。
b、能量集成。運用以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)、熱力學(xué)分析為基礎(chǔ)的能量集成技術(shù)[7-8]，對目前銅產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)過程系統(tǒng)的用能狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)“瓶頸” 問題，采用“能量集成策略”，并考慮過程的操作、控制、安全等因素，選擇與確定過程系統(tǒng)節(jié)能降耗改造方案，推廣先進(jìn)的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)，改變能源結(jié)構(gòu)，淘汰或改造資源浪費、污染嚴(yán)重的落后生產(chǎn)工藝和裝備，實現(xiàn)能源梯級和循環(huán)利用，提高能源效率，減少二氧化碳的產(chǎn)生與排放。
c、水集成。水的原位再生和梯級利用是實現(xiàn)水集成的有效方法，其核心指導(dǎo)思想是“全過程控制、分散和集中相結(jié)合”，水梯級利用技術(shù)主要包括廠域梯級利用技術(shù)和區(qū)域梯級利用技術(shù)，建立工序內(nèi)部、廠內(nèi)、產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)之間多級用水循環(huán)系統(tǒng)，提高水的循環(huán)利用率，采用先進(jìn)工藝對循環(huán)水系統(tǒng)的排污水及其他排水進(jìn)行有效處理，使銅產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)廢水資源化，實現(xiàn)銅產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)廢水“零”排放。
e、技術(shù)集成。技術(shù)集成是包括軟技術(shù)和硬技術(shù)的集合[9-10]。從銅產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，依據(jù)生態(tài)設(shè)計的理念，把冶金高新技術(shù)、抗風(fēng)險技術(shù)、廢物使用和交換技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)等集成起來，建立最小化資源和能源消耗、最少廢物和污染物產(chǎn)生的高新技術(shù)系統(tǒng)，以實現(xiàn)銅業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的要求。
f、信息集成。建立完善的數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，包括物質(zhì)流信息、能源流、廢物流的信息，銅產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)信息、原材料信息、產(chǎn)品信息、技術(shù)信息、市場發(fā)展信息，以及法律法規(guī)信息、人才信息、相關(guān)領(lǐng)域的信息，形成銅業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的信息支持系統(tǒng)。
3)非物質(zhì)化設(shè)計。[論文格式]指通過小型化、輕型化、使用循環(huán)材料和部件以及提高銅產(chǎn)品壽命，在相同或者更少的物質(zhì)基礎(chǔ)上獲取最大價值的銅產(chǎn)品和服務(wù)，或者在獲取相同的銅產(chǎn)品和服務(wù)功能時，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的投入最小化。
4)銅業(yè)生態(tài)化低碳產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計。這是指依據(jù)工業(yè)生態(tài)學(xué)的原理，對采、選、冶、加工生產(chǎn)單位和為之服務(wù)單位組成的完整的產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)，進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息鏈接所進(jìn)行的最優(yōu)化組合設(shè)計或改造。通過比照銅業(yè)生態(tài)化低碳發(fā)展模式，找出存在的差距和主要問題，下面我們通過對江銅產(chǎn)業(yè)鏈實地調(diào)研，對其產(chǎn)業(yè)鏈情況作對比分析。
四、對江銅產(chǎn)業(yè)鏈的實證分析。
我們對江銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動情況進(jìn)行了實地調(diào)研。江銅是一家以銅的采、選、冶煉、加工及相關(guān)業(yè)務(wù)為主的上市股份有限公司，擁有和控股6座礦山、1個銅冶煉廠、6個銅材加工廠和2個硫酸廠。江銅已建立從銅的采、選、冶到稀散金屬的回收較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，產(chǎn)業(yè)鏈上每一個環(huán)節(jié)都能遵循物質(zhì)循環(huán)和能量流動基本規(guī)律：各生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品前后連接，上游企業(yè)的廢料成為下游企業(yè)的原材料。整個產(chǎn)業(yè)鏈活動形成了“資源+產(chǎn)品+再生資源”的反饋循環(huán)過程，基本實現(xiàn)了最小的資源消耗和最小的環(huán)境代價的目標(biāo)。其主要做法和經(jīng)驗有介紹如下。
4.1 物質(zhì)減量化。
物質(zhì)減量化是指可能地減少資源消耗和廢棄物的產(chǎn)生，提高資源利用效率，從源頭上節(jié)約資源、減少污染。具體表現(xiàn)在：
1)優(yōu)化采選工藝，提高回收率。江銅針對礦體復(fù)雜、品位低的特點，系統(tǒng)優(yōu)化采礦選礦工藝，進(jìn)行了“特大型低品位斑巖銅礦床采選綜合技術(shù)的研究與應(yīng)用”的科研攻關(guān)，使江銅德興銅礦采選工藝由原設(shè)計邊界品位0?3%下降到0?25%，多回收銅金屬38?3萬t、黃金11?6t。
2)運用濕法技術(shù)，利用廢石。對永平銅礦等難選氧化礦，運用濕法冶金技術(shù)，[論文網(wǎng)]共生產(chǎn)合格電極銅870t;對德興銅礦品位在0?05% ～0?25%之間的低品位原生硫化礦展開濕法冶金提銅研究，建成了千噸級電極銅生產(chǎn)能力的濕法煉銅廠，有效回收了廢石中的銅資源，減少了銅離子對水體的污染。
4.2 物質(zhì)再利用。
物質(zhì)再利用是指盡可能地提高資源與能源的利用效率，減少污染物質(zhì)和溫室氣體排放。
1)利用余熱發(fā)電。德興銅礦10萬t硫酸、江銅-甕福40萬t硫酸2個項目，利用制酸過程中的余熱每年可新增余熱發(fā)電量約1億kW·h，折合煤7萬t。貴溪冶煉廠利用閃速爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓⑴涮自O(shè)施，進(jìn)行余熱發(fā)電達(dá)1億kW·h。江銅化工公司利用制酸產(chǎn)生的余熱發(fā)電，達(dá)1800萬kW·h/年、折合煤7272t，這樣減少了大量的溫室氣體排放。
2)節(jié)能降耗改造。德興銅礦實施節(jié)能降耗變頻改造項目，安裝的進(jìn)口MP800圓錐破碎機(jī)，改變細(xì)碎作業(yè)環(huán)境和生產(chǎn)能力，年節(jié)省電能3435萬kW·h，折合1?2萬t標(biāo)煤。引進(jìn)22500T/D異抗壞血酸鈉出產(chǎn)線能量系統(tǒng)優(yōu)化工程，每年減排二氧化硫32?03t。
3)綜合利用尾礦。武山銅礦采用分級尾砂充填井下采空區(qū)，減少尾礦庫的排入量，延長了尾礦庫的使用年限。銀山銅礦以尾砂為原料，開發(fā)鈣化磚和絹云母等產(chǎn)品。德興銅礦運用硫化提銅生物技術(shù)回收酸性廢水中的銅金屬，每年可提煉銅金屬550t。德興礦山新技術(shù)公司每年從尾砂庫中取砂15萬t，生產(chǎn)新型墻磚4500萬塊，年可減少粘土損失約10萬m3。
4.3 物質(zhì)再循環(huán)。
再循環(huán)是指把廢棄物轉(zhuǎn)化為資源，提高資源的綜合利用。
1)回收廢氣，減少排放。貴溪冶煉廠采用先進(jìn)工藝，通過回收SO2制酸，每年可生產(chǎn)100萬t高品質(zhì)硫酸，硫的利用率達(dá)到96?83%，減少SO2排放量66萬t，還在制氧車間所排出的氣體中回收液態(tài)氮氣和氬氣。
2)回收稀散金屬，減少廢渣。貴溪冶煉廠轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了二期工程改造，改進(jìn)了工藝流程，使轉(zhuǎn)爐渣選礦能力達(dá)到600t/日，經(jīng)進(jìn)一步改造，提高到750t/日，每年回收銅金屬0?8萬t;對制酸產(chǎn)生的含砷廢渣，引進(jìn)的全濕法提砷工藝，每年提取三氧化二砷0?1萬t;江銅新材料公司運用高新技術(shù)，從各種尾渣中回收硫酸銅、銅冶金粉末和稀有稀散金屬硒、碲、錸等。
3)回收雜銅廢銅，減少資源浪費。江銅大力回收雜銅廢銅，并引進(jìn)了傾動式陽極爐，年產(chǎn)陽極銅10萬t。江銅銅達(dá)公司采用鼓風(fēng)爐技術(shù)回收不易處理的廢銅，年產(chǎn)銅2?5萬t。江銅還對廢棄電動輪胎進(jìn)行翻新，對廢潤滑油進(jìn)行提煉，循環(huán)利用廢舊物資，節(jié)約資源和能源。
4)回收廢水，充分利用資源。為使碎礦防塵水最大限度地得到利用，成功地將約3000m3/d的碎礦防塵水、設(shè)備冷卻水和地面衛(wèi)生水引入瓦爾曼泵池，直接城為磨浮工藝用水，回收有價礦物，減輕尾礦輸送負(fù)荷。對精礦濃密池溢流水進(jìn)行改造，確保3個濃密池溢流水全部進(jìn)入濃密溢流回水泵池，把酸性廢水用于選硫工藝，把尾礦庫的堿性廢水用于選銅工藝，其余酸性廢水引入尾礦庫與庫中的堿性廢水中和，達(dá)到以廢治廢的目的，實現(xiàn)選礦廢水最大資源化目標(biāo)。從實地調(diào)研情況來看，江銅集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈正朝著生態(tài)化低碳發(fā)展模式邁進(jìn)，但離理想發(fā)展模式還有差距，只有經(jīng)過不斷的努力，才能實現(xiàn)銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展的目標(biāo)。
五、結(jié)論。
通過對江銅產(chǎn)業(yè)鏈的實證分析，銅產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)生態(tài)化低碳發(fā)展模式的根本途徑匯總?cè)缦隆?/p>
1)科學(xué)地設(shè)計。按銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，首先考慮銅產(chǎn)業(yè)鏈上各企業(yè)之間物質(zhì)循環(huán)，上道工序為下道工序提供資源，使銅產(chǎn)業(yè)鏈做到盡量少的廢棄排放;其次考慮將物質(zhì)、能量、水、技術(shù)和信息進(jìn)行系統(tǒng)集成設(shè)計，形成環(huán)路;最后考慮節(jié)能問題。這三個方面綜合考慮進(jìn)行銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式的設(shè)計。
2) 按設(shè)計進(jìn)行改造。按上述設(shè)計進(jìn)行改造，把冶金高新技術(shù)、抗風(fēng)險技術(shù)、廢物使用和交換技術(shù)、信息技術(shù)、管理技術(shù)，應(yīng)用到技術(shù)改造項目之中去，實現(xiàn)銅產(chǎn)業(yè)鏈的資源利用率最大化、能源消耗率最小化、污染物和溫室氣體產(chǎn)生少量化的目標(biāo)，以滿足銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的要求。
3)加強(qiáng)企業(yè)管理。銅產(chǎn)業(yè)應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行政府所制定的法律法規(guī)和各項政策，銅企業(yè)應(yīng)自覺地將環(huán)境成本納入自身的各項決策和運行過程之中去，加強(qiáng)企業(yè)日常管理，特別是強(qiáng)化現(xiàn)場管理，做到物流有序、操作規(guī)范，切實落實崗位責(zé)任制，建立激勵與約束長效機(jī)制，使銅產(chǎn)業(yè)鏈做到低碳排放和生態(tài)化發(fā)展。
4)依靠科技創(chuàng)新。銅產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)生產(chǎn)技術(shù)和工藝方面要依靠科技的進(jìn)步，不斷開發(fā)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，因為科技創(chuàng)新是動態(tài)的，當(dāng)科技取得階段成果時，實時地加以應(yīng)用，不斷地提高銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)和能量的使用效率，不斷地降低物質(zhì)和能量的消耗，減少污染物和溫室氣體的排放量，實現(xiàn)銅產(chǎn)業(yè)鏈又快又好地發(fā)展。
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