基于循環經濟鈾礦業可持續發展運行模式的研究

●湯作華 侯俊華

循環經濟是一種源于生態經濟理論的新的經濟發展模式，在我國還是新型研究領域，在許多學者的努力研究下，基于循環經濟我國礦業發展模式由點－線－面的礦業綜合開發利用模式已初步形成。通過對相關資料分析研究及歸納總結，目前已有企業內部循環模式、生態產業鏈模式、生態工業園模式和礦業生態城市模式，以可持續發展及循環經濟理念來引導礦業的科技創新，取得一定的經濟效益，但規模及范圍還很小，對于涉及國防民生的特種鈾礦資源，相關研究較少，真正研究鈾礦業循環經濟發展模式的文獻則更少。國外比較先進的礦業循環經濟發展模式主要有:企業內部循環模式、企業工業生態園模式、國家立法推動循環經濟模式、礦產資源循環周期管理模式和循環型社會模式，在循環經濟及礦業綜合開發利用領域有很完善的法律法規。對比國內外礦業循環經濟發展的模式，我國鈾礦業從前端鈾礦地質勘查開始，到采礦、純化、轉化、濃縮、元件制造以及后端的后處理，從產業結構和能力規模布局上分析還不盡合理，經營模式還需要進一步調整和規范。本課題在堅持循環經濟基本內涵和原則的基礎上，根據鈾礦業生產特點，探討鈾礦業可持續發展運行的模式。

一、鈾礦業生產特點

1．鈾資源的利用

鈾礦一般品位不高，為0．05% ～0．5%，而且多數在0．2%以下。在進行同位素分離之前，要經過復雜的萃取、提純等工序，加工成含鈾75%～80%的化學濃縮物，形成核反應堆和原子彈中使用的核燃料，另外把從反應維中卸出來的核燃料一般叫輻照燃料或“廢燃料”加以回收，把鈾、钚和裂變產物相互分開，然后進行適當的純化和轉化。但實際上，廢燃料的處理是十分困難的，世界上很多國家都能生產天然鈾，很多國家都有反應堆，但是能處理廢燃料的國家卻并不多，而且現在已經投入使用的和正在研究的種種方法，都存在各種各樣的問題以及隱患。

2．鈾資源開發與生產

鈾資源作為一種特殊的礦產資源，既具有一般礦產資源的通性，如不可再生性和儲量的動態變化性、分布區域性等，又具有開采提取工藝多樣性，生產過程中污染性、復雜性與特殊性等特點。從鈾資源開發與生產過程來看，鈾礦開采的技術含量比一般性礦產開采其技術含量要高，因此，鈾礦開采企業的生產能力和生產技術是企業發展的關鍵環節。鈾礦開采是生產鈾的第一步，它的任務是把工業品位的鈾礦石從地下礦床中開采出來，或將鈾經化學溶浸，生產出含鈾化合物的溶液。鈾礦的開采與其它金屬礦的開采基本相同，但是由于鈾礦具有放射性，能放出放射性氣體(氡氣)，品位較低，礦體分散(單個礦體的體積小)和形態復雜，所以鈾礦開采又有一些特殊的地方。鈾礦開采方法主要有露天開采、地下開采、原地爆破浸出和原地浸出等幾種，鈾提取工藝的基本任務是將開采出來的礦石加工富集成含鈾較高的中間產品，通常稱為鈾化學濃縮物，并經過進一步強化，加工成鈾氧化物作為下一步工序的原料。[1]天然鈾的生產過程中產生的污染物中含有天然鈾及其衰變子體釷、鐳、氡、釙、鉛等放射性核素，在鈾采冶設施的氣態流出物中，主要污染物是氡及其子體和鈾礦粉塵，在排放的廢水中主要污染物為鈾、鐳、釷、釙和鉛，這就形成“三廢”。所以多種放射性核素存在，造成污染的復雜性和特殊性。

鈾資源開發與生產過程流程圖:

二、鈾礦資源現行的生產模式及其分析

鈾礦企業的鈾資源開發主要指礦石開采、選礦及水冶，它遵循的仍然是傳統礦業的工業體系，即由原生礦物資源出發，形成”礦產勘查－礦產品生產－產品消費－廢物棄置”的單向運行模式，系統內物質流交流疊加很少，造成出入系統的物質流遠遠大于內部相互交流的物質流，產品生產鏈較短，這其中的礦業開發特點是“高開采，低利用，高排放”，即“二高一低”，產生大量廢水、廢氣、廢渣及其他環境問題，發展經濟的同時也污染了環境。循環經濟要求在物質不斷循環的基礎上發展經濟，達到“低開采、高利用和低排放”，從而使經濟發展及增長對環境的影響降到最低程度，其核心要求是降低原礦物的開采量，提高礦物的利用率，減少廢棄礦物的處置及堆存量，強調“減量、再用和循環”。基于循環經濟鈾礦生產體系應是“礦產勘查－礦產資源開采－循環利用型工業

－產品消費－再生礦產資源深加工－產品消費”的反饋式運行模式，所有的礦物質和能源在這個不斷進行的經濟循環中得到合理和持久的利用，從而減少對礦產資源的消耗，把礦產開發活動對自然環境的影響降低到盡可能小的程度，實現系統內以互聯的方式進行礦物質交換，從而產品產業鏈得以延長，礦物質的綜合回收率大大提高。鈾礦石中往往伴生有較多的釷、鉬、銀等其它元素，有的甚至達到了工業可綜合開采利用的水平。據了解，在鈾礦山中僅有個別礦山綜合回收了少量的鉬，而對于其伴生的其它錒系元素、稀土元素都沒有開展綜合回收工作，導致資源的浪費[2]。從循環經濟的“減量”原則要求，我們應盡快開展這方面的綜合利用研究工作，使這些資源發揮作用，同時也可以實現循環經濟的“再用”原則，達到用少的投入實現高產值的附加收入，使資源在開采過程中得到充分利用。

三、基于循環經濟的鈾礦業可持續發展運行模式的探討

鈾礦循環經濟需要仿照自然界生態過程物質循環的方式來規劃整個生產系統，在循環經濟系統中各生產過程不是孤立的，而是通過物質流、能量流和信息流互相關聯，一個生產過程的廢物可以作為另一過程的原料加以利用。鈾礦循環經濟要求系統內各生產過程從原料、中間產物、廢物到產品的物質循環，達到物質和能源利用效率的最大化和廢物產量的最小化。

1．借鑒國際礦業發展模式，建立全面均衡的產業鏈式發展戰略

借鑒國際礦業發展模式，遵循集勘探、采礦、選冶和加工為一體的完整的產業鏈式的企業發展戰略定位，對礦產資源統籌規劃，加強共生礦、伴生礦和尾礦的綜合開發和利用，對不同品級的礦石應合理規劃，貧富兼采。將資源勘探與礦山開發并舉和匹配，產品開發和選冶、加工與市場銷售并舉，實現礦山開發支持地質勘探，地質勘探促進礦山發展[3]。

2．以循環經濟為指導，建立企業內部清潔生產模式

企業內部清潔生產是企業根據循環經濟的思想設計生產過程，促進原料和能源的循環利用，通過實施清潔生產和ISO環境管理體系，積極采用生態工業技術和設備，設計和改造生產工藝流程，形成無廢、少廢的生態工藝，使上游產品所產生的“廢物”成為下游產品的原料，在企業內部實現物質的閉路循環和高效利用，減輕甚至避免環境污染，節約資源和能源，實現經濟增長和環境保護的雙重效益。鈾礦的清潔生產就是使傳統的單向運行模式轉變為“礦產勘查－礦產資源開采－循環利用型工業－產品消費－再生礦產資源深加工－產品消費”的反饋式運行模式。同時鈾礦業在礦產勘查中廣泛運用現代信息技術，實施數字工程和地殼探測工程，將企業內的多數或全部礦產探明，提交多層次、多組分、多礦種的礦產資源綜合評價成果。在礦產資源開采環節上提高資源綜合開發和回收利用率，在開采階段必須精心設計，采用先進技術提高鈾礦資源的采出率，減少鈾礦資源的浪費。如:推行采后全尾礦充填，廢石全返地下，避免建立地表排土場和尾礦庫，最終實現地表無廢渣、廢石高效開采，破壞的土地應該復墾綠化。采用先進采冶技術，如地表堆浸、原地爆破浸出、地浸和細菌浸鈾等技術，從而簡化工藝流程，減少生產環節，降低能耗，減少放射性對環境的污染，提高鈾礦資源的回采率[4]。生產過程中推行空氣污染防治工程，主要包括礦區鍋爐除塵、地面揚塵治理、礦井通風設備改造等。最后強化共生伴生礦的綜合回收，對尾礦和礦渣進行充分利用。

3．建立礦業生態園區，實現區域生態循環

建立生態工業園區，實現企業間循環，即中循環。大力發展生態產業園區，把不同產業或同一部門之間聯接起來形成共享資源和副產品的產業共生組合，使得一家企業的廢熱、廢水、廢物成為另一家企業生產第一種產品的原料或動力，其剩余物將是第二種產品的原料，若仍有剩余物，又是第三種產品的原料，產生的剩余物又可能是新產業的物質，又成為第一種產品的原料，這樣循環使用，若有最后不可避免的剩余物，則將其以對生命和環境無害的形式進行排放，盡量做到零排放，最終達到生產所需資源和能源供給內部化，污染物減量化與資源化。鈾礦企業應該充分發揮自身獨特優勢，緊密結合民用，實現產業鏈的逐步延伸，產業鏈每延伸一步，就增加了鈾礦業轉化帶來的附加值，同時減少了廢物排放。如廣核地質局重點推進的乙炔氣體、粉末冶金、生物能源等產業產品鏈建設，構建若干個產業鏈，單一型鈾核企業向多元化經濟方向拓展，形成“礦井小循環、礦區大循環”的循環經濟格局，實現節能、降耗、減污和增效的有機統一，促進資源轉化增值，提高綜合利用水平。這當然需要鈾礦企業加大技術創新力度，研究不同企業、不同產品之間的鏈接技術以及生態產業園區的優化設計技術，建立企業共生網絡和生態工業集成系統的技術。

4．加強區域環境協調發展，實現社會綠色循環

我國鈾礦山點多面廣，大約85%以上分布在湘、贛、粵地區，這些地方人口稠密，雨量充足，且與周圍農村、河流等相鄰，三廢對環境影響范圍廣。從社會整體循環的角度，要合理利用資源、保護環境，按照鈾礦山自身的特點，宜綠則綠，宜地則地等，實現鈾礦山生態環境治理與自然生態環境的和諧統一，達到社會綠色循環。

基于循環經濟的可持續發展運行模式是現代鈾礦業模式的發展趨勢，在系統運行中要始終貫徹循環經濟4R原則，不斷完善各循環子系統。將潔凈生產、資源綜合利用、生態設計和可持續利用集成為循環經濟模式，實現鈾礦資源從勘探、開發、加工、利用到環保的整體化或一體化，將大幅度地減少環境污染，提高資源利用率，降低生產成本和優化資源配置。在實踐過程中，需要社會各方面的參與互動，在思想理念上、管理技術上和社會經濟活動中加以體現，依靠政府政策和市場導向，在企業發展戰略、企業內部小循環、區域生態循環和社會綠色循環幾個層面實施的基礎上，共建循環經濟鈾礦業發展體系[5]。

[1]張曉文，周耀輝，劉耀池，劉迎九，李秦．我國鈾礦冶工業與技術進步[J]．中國礦業，2003，(12)．

[2]朱國根．淺談循環經濟對鈾礦開采的啟示[J]．中國礦業，2003， (11)．

[3]丁龍．國際礦業企業發展模式研究 [J]．中國礦業，2009， (6)．

[4]中核金原鈾業公司新疆分公司．采用先進采冶技術提高鈾資源利用率 [J]．中國核工業，2006，(2)．

[5]谷永芬，洪娟，李松吉．基于循環經濟的制造業可持續發展系統運行模式研究[J]．工業技術經濟，2007，(4)．