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銅產(chǎn)業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(fā)展模式
摘要：節能減排和建設環(huán)境友好型社會(huì )已成為人們的共識。銅產(chǎn)業(yè)如達到這一目標是一項值得研究的課題。通過(guò)對銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動(dòng)及其存在問(wèn)題的具體分析，根據銅產(chǎn)業(yè)鏈系統和銅產(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)行系統集成，并進(jìn)行非物質(zhì)化設計，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(gè)節點(diǎn)和企業(yè)內部各工序節點(diǎn)實(shí)現生態(tài)化。通過(guò)對江銅集團產(chǎn)業(yè)鏈的實(shí)證分析，得出了科學(xué)地設計、按設計進(jìn)行改造、加強企業(yè)管理、依靠科技創(chuàng )新是實(shí)現銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展根本途徑的結論。
關(guān)鍵詞：銅產(chǎn)業(yè)鏈;低碳經(jīng)濟;發(fā)展模式;實(shí)現方式;生態(tài)化
一、研究背景。
降低能耗率以減少溫室氣體排放量，節約資源以謀求可持續發(fā)展和建設環(huán)境友好型社會(huì )已成為人們在經(jīng)濟發(fā)展方面的共識。銅工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎產(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(zhù)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(wèn)題。探索銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(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(gè)節點(diǎn)和企業(yè)內部各工序節點(diǎn)完成生態(tài)化[1-3]，實(shí)現銅產(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(dòng)及其存在問(wèn)題分析。
銅產(chǎn)業(yè)鏈上的物質(zhì)運動(dòng)包括開(kāi)采、選礦、冶金、消費，以及廢雜銅的回收與循環(huán)利用各環(huán)節排放出的物質(zhì)運動(dòng)，如圖1所示。
圖1 銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動(dòng)情況。
三、構建銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型。
我們根據銅產(chǎn)業(yè)鏈系統和銅產(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)行系統集成，并進(jìn)行非物質(zhì)化設計，構建了銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型[4-6]。對構建銅產(chǎn)業(yè)鏈系統生態(tài)化低碳發(fā)展模型解釋如下。
1)企業(yè)組成。根據銅資源分布和銅產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀，確定以銅為核心的采選冶企業(yè)，圍繞核心企業(yè)構建起共生企業(yè)，從而構建銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展的主體。
2)系統集成。針對構成銅產(chǎn)業(yè)鏈，以減量化、再利用、資源化為原則，通過(guò)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(guò)程，采用新工藝和新技術(shù)，使生產(chǎn)流程朝著(zhù)簡(jiǎn)單化、緊湊化、大型化、連續化和循環(huán)化的方向發(fā)展，實(shí)現物質(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。運用以系統工程理論為指導、熱力學(xué)分析為基礎的能量集成技術(shù)[7-8]，對目前銅產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)過(guò)程系統的用能狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現“瓶頸” 問(wèn)題，采用“能量集成策略”，并考慮過(guò)程的操作、控制、安全等因素，選擇與確定過(guò)程系統節能降耗改造方案，推廣先進(jìn)的節能和環(huán)保技術(shù)，改變能源結構，淘汰或改造資源浪費、污染嚴重的落后生產(chǎn)工藝和裝備，實(shí)現能源梯級和循環(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(shí)現水集成的有效方法，其核心指導思想是“全過(guò)程控制、分散和集中相結合”，水梯級利用技術(shù)主要包括廠(chǎng)域梯級利用技術(shù)和區域梯級利用技術(shù)，建立工序內部、廠(chǎng)內、產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)之間多級用水循環(huán)系統，提高水的循環(huán)利用率，采用先進(jìn)工藝對循環(huán)水系統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(shí)現銅產(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)，依據生態(tài)設計的理念，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(lái)，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，以實(shí)現銅業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(fā)展模式的要求。
f、信息集成。建立完善的數據庫和信息管理系統，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(chǎng)發(fā)展信息，以及法律法規信息、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)濟發(fā)展模式的信息支持系統。
3)非物質(zhì)化設計。[論文格式]指通過(guò)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)基礎上獲取最大價(jià)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(shí)，實(shí)現物質(zhì)和能量的投入最小化。
4)銅業(yè)生態(tài)化低碳產(chǎn)業(yè)鏈設計。這是指依據工業(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，進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息鏈接所進(jìn)行的最優(yōu)化組合設計或改造。通過(guò)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(wèn)題，下面我們通過(guò)對江銅產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)地調研，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(shí)證分析。
我們對江銅產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)運動(dòng)情況進(jìn)行了實(shí)地調研。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(gè)銅冶煉廠(chǎng)、6個(gè)銅材加工廠(chǎng)和2個(gè)硫酸廠(chǎng)。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(gè)環(huán)節都能遵循物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)基本規律：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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈活動(dòng)形成了“資源+產(chǎn)品+再生資源”的反饋循環(huán)過(guò)程，基本實(shí)現了最小的資源消耗和最小的環(huán)境代價(jià)的目標。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，從源頭上節約資源、減少污染。具體表現在：
1)優(yōu)化采選工藝，提高回收率。江銅針對礦體復雜、品位低的特點(diǎn)，系統優(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)的研究與應用”的科研攻關(guān)，使江銅德興銅礦采選工藝由原設計邊界品位0?3%下降到0?25%，多回收銅金屬38?3萬(wàn)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(kāi)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(chǎng)，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(wàn)t硫酸、江銅-甕福40萬(wàn)t硫酸2個(gè)項目，利用制酸過(guò)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(wàn)t。貴溪冶煉廠(chǎng)利用閃速爐產(chǎn)生的高溫煙氣，建立配套設施，進(jìn)行余熱發(fā)電達1億kW·h。江銅化工公司利用制酸產(chǎn)生的余熱發(fā)電，達1800萬(wàn)kW·h/年、折合煤7272t，這樣減少了大量的溫室氣體排放。
2)節能降耗改造。德興銅礦實(shí)施節能降耗變頻改造項目，安裝的進(jìn)口MP800圓錐破碎機，改變細碎作業(yè)環(huán)境和生產(chǎn)能力，年節省電能3435萬(wàn)kW·h，折合1?2萬(wàn)t標煤。引進(jìn)22500T/D異抗壞血酸鈉出產(chǎn)線(xiàn)能量系統優(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，減少尾礦庫的排入量，延長(cháng)了尾礦庫的使用年限。銀山銅礦以尾砂為原料，開(kāi)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(wàn)t，生產(chǎn)新型墻磚4500萬(wàn)塊，年可減少粘土損失約10萬(wàn)m3。
4.3 物質(zhì)再循環(huán)。
再循環(huán)是指把廢棄物轉化為資源，提高資源的綜合利用。
1)回收廢氣，減少排放。貴溪冶煉廠(chǎng)采用先進(jìn)工藝，通過(guò)回收SO2制酸，每年可生產(chǎn)100萬(wàn)t高品質(zhì)硫酸，硫的利用率達到96?83%，減少SO2排放量66萬(wàn)t，還在制氧車(chē)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(chǎng)轉爐進(jìn)行了二期工程改造，改進(jìn)了工藝流程，使轉爐渣選礦能力達到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(wàn)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(wàn)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(dòng)式陽(yáng)極爐，年產(chǎn)陽(yáng)極銅10萬(wàn)t。江銅銅達公司采用鼓風(fēng)爐技術(shù)回收不易處理的廢銅，年產(chǎn)銅2?5萬(wàn)t。江銅還對廢棄電動(dòng)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、設備冷卻水和地面衛生水引入瓦爾曼泵池，直接城為磨浮工藝用水，回收有價(jià)礦物，減輕尾礦輸送負荷。對精礦濃密池溢流水進(jìn)行改造，確保3個(gè)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，達到以廢治廢的目的，實(shí)現選礦廢水最大資源化目標。從實(shí)地調研情況來(lái)看，江銅集團產(chǎn)業(yè)鏈正朝著(zhù)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(guò)不斷的努力，才能實(shí)現銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展的目標。
五、結論。
通過(guò)對江銅產(chǎn)業(yè)鏈的實(shí)證分析，銅產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現生態(tài)化低碳發(fā)展模式的根本途徑匯總如下。
1)科學(xué)地設計。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)行系統集成設計，形成環(huán)路;最后考慮節能問(wèn)題。這三個(gè)方面綜合考慮進(jìn)行銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式的設計。
2) 按設計進(jìn)行改造。按上述設計進(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)，應用到技術(shù)改造項目之中去，實(shí)現銅產(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，以滿(mǎn)足銅產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(fā)展模式的要求。
3)加強企業(yè)管理。銅產(chǎn)業(yè)應認真執行政府所制定的法律法規和各項政策，銅企業(yè)應自覺(jué)地將環(huán)境成本納入自身的各項決策和運行過(guò)程之中去，加強企業(yè)日常管理，特別是強化現場(chǎng)管理，做到物流有序、操作規范，切實(shí)落實(shí)崗位責任制，建立激勵與約束長(cháng)效機制，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)節生產(chǎn)技術(shù)和工藝方面要依靠科技的進(jìn)步，不斷開(kāi)發(fā)資源節約型和環(huán)境友好型的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，因為科技創(chuàng )新是動(dòng)態(tài)的，當科技取得階段成果時(shí)，實(shí)時(shí)地加以應用，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(shí)現銅產(chǎn)業(yè)鏈又快又好地發(fā)展。
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