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，是高品位的優良礦產資源，具備很高的利用價值。日本等發達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。本文對國內外城市礦山研究和開發實踐情況進行總結與對比，分析了我國城市礦山再生利用領域存在的問題，探討了再生利用領域關鍵技術與裝備及未來發展的主要趨勢。

關鍵詞：城市礦山；資源；有色金屬；再生利用；循環經濟

一、引言

20世紀80年代起，由于全球工業化和城鎮化的推進，城市產生了大量廢舊汽車、家電、塑料包裝物等“垃圾”，總量高達數千億噸，并以每年100億噸的數量增加。這些“垃圾”里蘊藏著可循環利用的鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠等資源。以日本東北大學南條道夫為首的學者們于1988年首先提出“城市礦山”的概念，在我國又被稱為“城市礦產”。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、機電設備、通信工具、電子產品、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，且加工處理費用與天然礦山相當甚至更少?？梢?，城市礦山是高品位的優良礦產資源。

城市礦山再生利用是指對廢舊金屬等資源的回收、二次開發和循環利用。城市礦山的再生利用是對資源的最大化利用，將有效緩解當前世界資源短缺現狀，是循環經濟和綠色經濟的重要著力點，有利于促進經濟模式轉變與經濟發展。傳統經濟模式的資源使用模式是資源經過生產過程到消費環節最后變成廢棄物過程，資源的重復使用率低，造成資源浪費嚴重。隨著循環經濟理論的出現和發展，人們轉變思維方式，開啟了人類對資源利用新的模式。循環經濟模式下，資源進入經濟社會系統后，資源在生產、消費過程中不再是單向的流動，而是雙向循環模式，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模，其中國內回收達到1.62億噸、進口量達到4726萬噸，如果生產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2.83億噸的標準煤。如果將我國再生資源回收利用量每年提高一個百分點，就會減少二氧化硫排放4萬噸，減少二氧化碳排放達到380萬噸，降低固體廢棄物排放達到900萬噸。因此，城市礦山的再生利用已經成為全球破解資源短缺矛盾、實現資源可持續利用、參與資源大循環的重要途徑，成為發展綠色經濟的重要舉措。

二、國外城市礦山開發現狀

美國、日本和德國等發達國家目前正在大力推動對城市礦山的開發。從2000年起，地球上的地上資源儲量已超過地下資源的儲量，因此發達國家在20世紀80年代就著手對城市礦山進行開發。目前，上述發達國家工業生產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。

以天然資源嚴重不足的日本為例，開發城市礦山成為日本解決“資源高度依賴進口”難題的最有效方式。日本再生資源產業的從業人員達1400萬人，年產值約3500億美元。日本高度重視城市礦山再生利用，先后制定實施了近20項相關法律法規，資源再生利用理念深入民心。日本的每個小學生都會被組織去企業的廢棄物回收生產線參觀，從小開始進行資源再生利用教育。日本企業在設計產品時便考慮環保與回收方便，如盡量減少產品中塑料使用種類，與1983年相比，如今日本電視機使用塑料種類減少了80%，零件數減少了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格實行垃圾分類，每年產生的大約5000萬噸家庭垃圾經過細致分類后大部分變為可再生資源。通過一系列措施，日本資源循環利用率大幅提高，如空調達88%、電視達84%、冰箱達71%、洗衣機達68%。據日本物質和材料研究機構2012年7月公布的一份報告：日本的城市礦山已成為名符其實的資源寶藏，是世界上最大的金、銀等資源國，有關金屬儲量與世界排名見表1。

不僅日本，其他發達國家的城市礦山再生產業已發展壯大。美國于1976年就制定和頒布《固體廢棄物處置法》。美國已經有幾個州已經規定新聞紙的一半必須使用再生紙制成。目前，美國的再生資源產業的規模已接近汽車產業規模。美國加州于1989年就已經通過《綜合廢棄物管理法令》，強制提高以再循環的方式處理固體廢棄物比例并對未達到要求的城市進行處罰。到2010年，美國從事再生資源回收處理的企業已經達到5.6萬家，產業規模達到2000億美元以上，提供了超過百萬個就業崗位。德國對玻璃、鋁、錫、塑料等包裝物全面進行分類回收，回收率分別達到97%以上，有效提高環境可持續發展能力。有關統計表明，20世紀末，發達國家再生資源產業規模已經達到2500億美元，2010年達1.8萬億美元；到2040年，這一數字有望超過3萬億美元，再生資源產業提供的原料將由目前占總原料供給的40%提高到80%以上。

三、我國城市礦山開發現狀

我國城市礦山再生利用還處于滯后狀態，目前再生資源產業產值約200億美元。而無論是對金屬資源回收利用進行評價，還是對其他可回收利用的物質進行考察，我國一大批大中城市都已具備開發利用城市礦山的條件。2012年我國電子產品及汽車社會擁有量如表2所示，其中洗衣機等產品的社會保有量均超過1億臺。

目前，我國已進入電器電子產品及汽車進入更新換代期，廢棄產品呈急劇增長態勢。由于不同電子產品使用年限不一，其年報廢率不一，如電腦年均報廢率為20%、手機為35%、汽車為5%。我國每年報廢的電子產品累計已達數億臺，因此我國城市礦山總量巨大。而與之對應的是我國日益緊缺的原生礦產資源，如銅資源。2012年我國銅精礦產量僅為162.57萬噸（銅金屬含量），而銅消費量在800萬噸以上，單純依靠銅精礦已遠不能滿足國內對銅的消費和生產需求，因此大量銅資源依靠國外進口滿足。這種現象的產生很大程度上歸結于我國尚未形成完善的城市礦山再生利用體系，無論技術裝備還是政策法規等方面都亟待加強。

國家發改委已經預計到資源瓶頸對經濟發展的束縛，在2009年就提出通過實施城市礦山10大工程來加快培育新興產業政策措施的建議。建議提出要在兩年時間內通過實施城市礦山10大工程，使得新增回收廢鋼鐵、再生銅、鋁、塑料的能力分別達到1600萬噸、106萬噸、133萬噸和380萬噸等，實現產值規模達到1900億元，拉動社會投資達到300億以上。為了推進城市礦產資源形成規模和高效利用，2010年，國家發改委、財政部啟動了城市礦山示范基地建設工作，批準建立天津子牙循環經濟產業區、安徽界首田營循環經濟工業區、湖南汨羅循環經濟工業園等7個城市礦山示范基地。2010年10月，在國務院發布的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》通知中強調要加快建立以先進技術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業化水平，加快資源循環利用關鍵共性技術研發和產業化示范。截止2012年，國家已經批復了在全國29個城市建立礦山示范基地，我國已初步形成由東、中、西部19省區市22個示范基地組成的城市礦山網絡。“十二五”期間，國家還將投資建設50個廢舊金屬、廢棄電子產品、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；引進一批技術先進、環保達標、管理規范、利用規模化、輻射作用強的企業進園發展壯大產業；重點發展網絡化回收體系、建立合理化產業鏈、使資源利用能夠規模化、集中環保處理；發展先進固廢處理裝備、管理規范化，促進共享基礎設施。同時，國家相關部門頒布《“十二五”國家廢物資源化科技發展專項規劃》、《廢舊電器電子產品回收管理條例》等系列政策法規，以促進城市礦山快速健康發展。

四、我國城市礦山再生利用存在的若干問題

對比國內外城市礦山的利用開發情況，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、產業規模過小、企業普遍缺少技術研發積極性等，其存在的主要問題如下。

（一）起步晚，認識不足

國內對城市礦山回收利用重視程度遠低于國外，國內更依賴于傳統的資源開采，國外更重視資源的回收和再生利用。20世紀80年代末，日本學者便提出“城市礦山”概念，此后再生行業進入高速發展期，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行布局，起步晚、公眾認知度低、社會重視程度低，“生產—消費—回收—再利用”網絡尚未形成體系，造成城市礦山再生利用領域發展滯后、技術與裝備落后的現狀。

（二）相關政策法規滯后

日本等發達國家針對城市礦山出臺了一系列政策，鼓勵個人、企業、社會共同完成可再生資源的回收與利用，規范再生資源產業。例如，日本2001年制定的《造就循環型社會基本法》明確回收再利用廢舊金屬是企業的義務，設立廢舊金屬回收園，讓相關企業及研發機構入駐，組織對城市礦山進行全方位開發和利用，形成了《廢棄物處理法》、《循環型社會形成推進基本法》、《促進資源有效利用法》、《容器包裝再利用法》等幾乎涵蓋社會生活各個領域的法規，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《原材料開發特別法》，通過加強對從事資源回收研究開發的企業提供資金支援、稅收減免等優惠政策，加快城市礦山開發步伐。歐盟于2003年出臺法規，把一切廢舊電器、電子產品均列為回收再利用對象，甚至規定個人應回收數量。2008年又對這一法規進行修改，要求到2020年回收再利用率要提高到50%以上；出臺《家電產品循環法》，對家庭回收再利用廢舊家電、電子產品給予獎勵。瑞士實施《關于電子產品回收與再利用》等措施，對生產者、進口商和消費者提出強制性要求。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，且城市礦山開發項目支持力度偏小，相關再生資源企業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）專業人才匱乏

目前國內再生領域普遍存在專業人才匱乏問題，尤其是中高層次人才緊缺、人才結構不合理等問題突出。國內各高校極少設置再生領域對口專業，后備力量嚴重缺乏。而日本等國家均建有再生領域相關培養機構或高校，人才儲備豐富，理論素質高，創新能力強。因此，專業人才匱乏是我國城市礦山再生利用務必解決的關鍵問題之一。

（四）技術落后

日本等國家通過分類立項開展關鍵技術攻關，甚至細致研究了壓縮機、電機、廢電池等一系列類別，已經形成高效完整的拆解、分選、深加工的技術鏈，科技含量高、能耗較小。而我國再生領域技術水平低，存在技術薄弱、能耗高、勞動密集、深加工少、附加值低等問題，很多企業難以突破關鍵技術。

（五）裝備相對落后

國外再生設備已日趨成熟，已研發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備，如銅再生領域近年來出現了快速多功能組合再生機組等高新科技產品。相對而言，我國再生金屬領域裝備相對落后，尤其是小型再生企業，普遍存在能耗偏高、自動化程度低、效率偏低等問題。近年來，我國相關企業通過國外進口和自主研發，一定程度上提高了再生領域裝備水平，但仍存在一定差距。

五、城市礦山再生利用的關鍵技術與裝備及未來發展趨勢

城市礦山種類復雜，品種多樣，其再生利用是一項復雜的、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的技術與裝備支持，一方面再生利用過程易存在流程長、能耗高、效率低等問題，生產過程易產生大量廢氣、廢水等，繼而引發不同程度的環保問題；另一方面其再生出的產品附加值低，質量參差不齊，不利于再生資源產業的發展壯大。

目前我國城市礦山再生應用領域存在一系列技術與裝備難題亟待突破。當前在相關領域的關鍵技術與裝備主要有：（1）預處理裝備和分離技術方面，包括廢舊材料自動化分類技術，不同廢舊材料機械化分離技術與裝備，廢料高效自動化破碎分選一體化技術與裝備，廢料快速檢測技術與裝備等；（2）循環利用及深加工技術和裝備方面，包括再生產品深加工技術，廢雜金屬分級直接利用技術，再生金屬精煉凈化技術與裝備，殘雜貴金屬回收利用技術，塑料改性及合成技術等；（3）節能環保技術和裝備方面，包括廢金屬節能降耗熔煉技術及裝備，余熱回收利用技術與裝備，再生行業清潔生產技術體系，再生過程中產生的污染物治理技術和設備，再生金屬產業集群區域內的環境修復技術，對有毒有害物質生成機理、治理技術和快速監測技術與裝備等；（4）技術標準和規范方面，包括廢料、成品在線檢測技術與裝備，廢雜料拆解分類技術標準，專業廢料分類回收體系等。

結合國內外發展動態，城市礦山再生利用領域未來趨勢主要如下：（1）國家扶持政策將進一步加大，相應法律法規日趨完善；（2）投資增加，產業規模迅速擴大，關鍵技術與裝備難題逐漸突破；（3）園區規劃逐漸合理，呈區域性發展模式，技術標準與規范逐漸完善；（4）再生資源在原料的比重增高，再生資源產量將大幅增加；（5）拆解、分選、加工裝備逐漸朝著自動化、精細化方向發展；（6）設備能耗進一步降低，生產線三廢排放逐漸減少，在線監測系統逐漸配備；（7）深加工產品成為再生資源行業利潤增長點，逐步轉變傳統粗加工模式，產品附加值大幅提高。

六、結語

目前，我國城市礦山再生利用領域雖受回收體系不完善、企業盈利模式不清晰、相關財稅支持政策不到位、專業人才匱乏、技術與裝備落后等系列因素的制約，但它可帶來巨大的經濟、社會和環境效益，對于解決資源貧乏、控制和消除二次污染、優化生態環境、促進剩余勞動力就業和穩定社會等具有重大現實意義。隨著我國對城市礦山重視程度的提高，相關政策規劃的逐步落實，城市礦山再生利用產業將成為朝陽產業，發展潛力巨大，具備良好的投資前景。

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（作者單位：胡小清，中南大學材料科學與工程學院；劉賽男，有色金屬材料科學與工程教育部重點實驗室；周立，中南大學機電學院；馬北玲，中南大學商學院）