我國工礦業高校建設資源循環科學與工程學科專業的現狀分析與思考

劉 澤，王棟民

(中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院，北京 100083)

資源循環科學與工程是一門涉及材料科學與工程、環境工程、化學工程與工藝、應用化學等多學科的交叉學科,主要研究廢棄物資源再生利用、再生材料的性能和應用、節能減排等相關資源循環的科學和技術問題，它是國家鼓勵發展的新興學科。當前我國自然資源的可用量不斷減少，環境污染不斷加重，本學科的發展對建設資源節約型和環境友好型社會具有重要意義[1]。資源循環科學與工程專業是在此背景下，2010年經教育部批準設置，2011年成為國家特色專業，2012年國務院學位辦批準建設碩士學位，類屬化學工程與技術一級學科[2]。資源循環科學與工程專業的本科生和研究生主要學習循環資源科學與工程專業基礎理論知識[3]，通過對循環經濟工程技術相關理論知識的學習與工程實訓鍛煉，了解我國資源分布、產業發展、環境保護等方面的基本狀況，具備從事循環資源科學與工程基礎理論研究與工程技術開發、經營管理等方面的工作的能力。

1 工礦業高校設置資源循環科學與工程專業的現狀

1.1 我國工礦業廢棄資源排放及利用現狀

過去30年，我國經濟飛速發展，工礦業領域過度擴張，產生了百億噸計的工礦業廢棄物，金屬礦行業排放大量共伴生礦產、尾礦和廢石，煤炭行業排放大量煤矸石，電力行業排放大量粉煤灰和脫硫石膏，冶金行業排放大量冶金廢渣，化工行業排放大量化工渣，建筑行業產生大量建筑垃圾，市政領域產生大量廢舊路面材料，還有大量廢水、廢氣排放。2013年，我國部分礦山銅礦、鉛礦、鋅礦、鎳礦、鋁土礦、銻礦、鉬礦、鎢礦、錫礦等有色金屬礦種的選礦回收率達到80%以上，相對較高；但是尾礦產生量16.49億t，綜合利用率只有18.9%。截至2013年底，我國尾礦累積堆存量達146億t，廢石堆存量達438億t[4]。到2016年底，盡管尾礦產生量下降至8.3億t，但綜合利用率也只有26.2%[5]，尾礦廢石堆存量還在不斷增加。2016年底，我國工業廢棄物排放量14.8億t，綜合利用量為48%，還有52%被處置或貯存[5]。這些廢棄物大量占用土地、污染環境、破壞生態。工礦業廢棄物組成復雜，成分千差萬別，需要深入和仔細的研究。

電力、冶金、化工等工業領域廢棄物通常在生產過程中有熱歷史，產生的廢棄物具有熱力學活性，可以作為二次資源，大宗應用于建筑、建材行業，這些廢棄物的資源綜合利用率相對較高[6]。尾礦、煤矸石、共伴生礦等礦業廢棄物，建筑垃圾、廢舊路面材料等市政廢棄物基本不具有熱歷史，作為二次資源利用相對較難，綜合利用率較低[7-10]。可綜合利用的廢棄資源除了大宗工業、礦業廢棄物外，還有大量的生活垃圾、電子垃圾、醫療垃圾、污泥等，需要分門別類，針對性研究、區別化應用[11-12]。總體來說，我國工礦業廢棄資源排放量巨大，綜合利用率相對較低。事實上，近些年我國諸多高校、科研院所和企業對工礦業廢棄物資源化循環利用、再生材料的性能和應用、節能減排等做了理論研究和工業化應用實踐，形成了一些學術成果與技術示范，但成果先進性不夠，專業技術人員相對缺乏，管理水平低下[3]。工礦業高等院校設置資源循環科學與工程專業，可以大量培養當前社會亟需的資源循環科學與工程類技術人才和管理人才[13]。

1.2 工礦業高校設置資源循環科學與工程專業的基本情況

資源循環科學與工程專業類屬于化學工程與技術一級學科，近百所高校都設有化學工程與技術學科，大部分工礦業高校也都設置有化學工程與技術一級學科，表1列出了設有化學工程與技術學科的典型工礦業高校，這些學校均設有化學工程與技術一級學科。但是開設資源循環科學與工程專業的學校目前并不多，只包括：北京大學、東北大學、大連理工大學、西安建筑科技大學、北京工業大學等27所高校。我國2016～2017年資源循環科學與工程專業排名前10的學校見表2[14]。

表1 設置化學工程與技術學科的典型工礦業高校

表2 2016～2017年我國資源循環科學與工程專業排名

礦業類高校的礦業工程下屬專業是特色專業，冶金類高校的冶金工程下屬專業是特色專業，化工類高校的化學工程與技術下屬專業是特色專業，材料類高校的材料科學與工程下屬專業是特色專業，資源循環科學與工程專業與礦業工程、冶金工程、環境科學與工程、材料科學與工程等一級學科的專業都有交叉，以上工礦業高校有建設資源循環科學與工程專業的基礎。工礦業類高校在發展傳統特色學科專業的基礎上，增設循環科學與工程專業，可以完善自身的學科群，促進特色學科專業向交叉學科、邊緣學科發展，形成新興專業方向。

1.3 工礦業高校設置資源循環科學與工程專業的特色優勢

過去20年，我國在煤炭、電力、冶金、化工、鋁業、礦業等領域都得到了長足發展，我國各大高校的工礦業及相關學科專業，如采礦專業、冶金專業、地質專業也迅速發展，形成了大批優勢特色學科。2010年以來，工礦業領域開始出現產能過剩問題，天然一次資源泛濫開采、過量使用，自然環境嚴重破壞，工礦業廢棄物大量堆存[15-16]。2013年以來，國內大部分城市和地區出現過度污染問題，大氣、水和土壤污染嚴重，國家開始大力治理環境，淘汰落后產能，限制天然一次資源開采，恢復生態，傳統工礦業及相關學科專業發展乏力。工礦業廢棄物和城市廢棄物堆存量巨大，很多堆場未經過防滲濾和表面覆蓋處理，給大氣帶來大量顆粒物，給自然水體和土壤造成重金屬和有害物質污染。

由于一次資源限制開采，工礦業領域原材料價格逐漸上漲，而工礦業廢棄物和城市廢棄物又大量堆存，污染環境。這些廢棄物就作為二次資源，進入國家經濟建設主戰場，開啟了二次資源循環利用的新征程。工礦業高校設置資源循環科學與工程專業，其特色優勢就是將工礦業廢棄物資源，如共伴生礦產、尾礦、廢石、煤矸石、粉煤灰、脫硫石膏、冶金廢渣等再生利用，研究再生材料的性能，推動再生材料的應用。工礦業高校的傳統學科，如礦業工程、地質工程、環境科學與工程、材料科學與工程、冶金工程等，在當前我國資源循環利用和生態恢復的形勢下，在資源循環科學與工程專業的帶動下，交叉互補，互相促進。工礦業領域產生大量廢棄物是資源循環利用、節能減排的重點領域，工礦業高校開設資源循環科學與工程專業對工礦業的綠色循環發展、生態文明建設有積極推動作用，也為我國的環保攻堅戰提供有力的人才、技術和管理支持。

2 資源循環科學與工程專業的建設

黨的十八大將生態文明建設納入“五位一體”總體布局，將生態文明建設擺到了突出地位。習近平總書記關于“金山銀山”與“綠水青山”關系的“兩山”理論，為我國生態文明和生態經濟建設提供了理論依據。工礦業廢棄資源的循環再生利用，既可以保住我們的“綠水青山”不受侵害，又可以推動我們的“金山銀山”可持續發展。在工礦業高校建設資源循環科學與工程專業，就是要培養更多的專業人才，踐行習總書記的“兩山”理論，還我“綠水青山”，保我“金山銀山”。

在工礦業高校建設資源循環科學與工程專業，與再生資源科學與技術、高分子材料與工程、材料科學與工程)、復合材料與工程、生物功能材料等專業可形成交叉。建設該專業過程中，需要有基礎教育平臺、專業教育平臺和實踐教學平臺等。專業教育平臺還需要設置資源循環科學與工程概論、工程經濟學、資源經濟法律制度、循環經濟學、資源加工設備、資源加工工藝學、分離工程、過程分析與開發、工業生態學、環境系統分析等一系列專業課程。

為了使資源循環科學與工程專業具有工礦業高校的辦學特色，需要依托資源循環利用相關的國家重點實驗室、工程技術研究中心、省部級重點實驗室和科研基地等，強化理論，重視實踐，積極推進學生全面參與科研工作，使最新科技成果進教材、進課堂。在我國資源循環科學與工程專業建設中，發揮示范和引領作用。

2.1 學科專業建設的目標

資源循環科學與工程專業就是要培養面向我國環境保護、廢棄物資源化利用、節能減排、供給側結構性改革和生態文明建設需要，適應未來科技發展，掌握循環經濟工程技術方面的基礎知識，充實寬廣的專業知識和實踐能力，具備從事生態環保、廢棄物處理、工業工程技術基礎理論研究與技術開發的基本能力，能在這些領域從事科學研究、工程技術開發、經營管理等方面的工作，全面發展的高素質人才。

通過多種教學活動，首先要學生具備：①廢棄物資源循環利用、再生材料制備與應用、節能減排等基礎理論和基本知識；②分析、回收、處理、加工再生材料的工藝設計和設備選型能力，以及組織生產和控制質量的管理能力；③綜合利用各類再生資源，開發研究新型循環再生材料及其制品的初步能力。進而培養學生具有：①提出和解決帶有挑戰性的資源循環利用工程研發，微觀操作設計和實踐的能力；②基本掌握適應我國資源循環利用領域涉及的理論、知識和技能；③培養具有循環經濟理念的創新型、復合型工程應用人才和管理人才，使之成為在國民經濟政府部門、企業、研究院、高等院校等機構或組織的骨干核心人才。

2.2 學科專業課程的設置

每一個專業都需要針對其學生發展設置專業基礎課、專業課和實踐課程，表3列出了資源循環科學與工程專業的一些典型課程設置。因為資源循環科學與工程專業隸屬于化學工程與技術一級學科，所以化學工程與技術的相關課程是先修、必修基礎課程，包括四大基礎化學、化工專業課程、材料科學基礎課程、環境科學基礎課程等。

針對工礦業高校，資源循環科學與工程專業需要進一步設置一些核心專業課程，如資源循環科學與工程概論、工業“三廢”相關專業課，循環經濟相關專業課程等。

對學生的實踐環節，需要設置資源循環相關專業實驗課、課程設計、社會實踐、公益勞動、各類實習、畢業設計(論文)等。

表3 資源循環科學與工程專業典型課程設置

2.3 學科專業的就業方向

工礦業高校設置的資源循環科學與工程專業是理工結合，以工為主的新興交叉學科專業，并涉及人文、經濟、管理、法律等多個學科，具有廣泛的應用前景和發展前途，學生專業視野寬闊，適應性強，綜合素質較高。資源循環科學與工程專業培養出來的畢業生適應性強，就業面廣，可適用煤炭、冶金、化工、電力、有色等與資源循環利用相關的生產企業、裝備制造企業、科技公司、咨詢公司、設計院、研究院等從事資源循環利用相關的科研、設計、制造和管理工作；也可以去高等學校相關專業從事教學與科研工作，國內外貿易及管理部門的技術貿易與技術管理工作；還可以直接攻讀材料科學與工程、礦業工程、地質工程、環境科學與工程、冶金工程、化學工程與技術等相關學科的碩士研究生。

3 工礦業高校資源循環科學與工程學科專業的發展與思考

過去30年，我國工礦業廢棄資源產量逐年增大，有毒有害物質滲透到自然環境中，已經或正在對生態環境造成極大破壞。發達國家再生資源綜合利用率達到50%～60%，我國只有30%，并且廢棄資源無害化處置與發達國家相比相差甚遠[1]。究其原因有三：一是全社會對廢棄資源的處置與綜合利用的重要性和迫切性認識不足；二是廢棄資源的無害化和資源化技術要求較高，我國技術相對落后；三是國家制定的廢棄資源相關法律《中華人民共和國循環經濟促進法》《中華人民共和國清潔生產促進法》《中華人民共和國固體廢物污染環境保護法》等相對較少，且沒有相關的實施細則和法律解釋，缺乏實際操作性。資源綜合利用缺乏強有力的、長期的激勵機制和制約機制。

近年來，國家對資源循環利用和生態環保開始重視。2016年11月7日，第十二屆全國人民代表大會常務委員會第二十四次會議對《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》作出修改。2017年11月2日，十二屆全國人民代表大會常務委員會第三十次會議舉行聯組會議，結合審議全國人大常委會執法檢查組關于固體廢物污染環境防治法實施情況的報告進行專題詢問，把工礦業廢棄資源循環利用提到了新的高度。2018年1月1日實施新的《中華人民共和國環境保護稅法》，為工礦業廢棄資源處理提供了催化劑，助推我國工礦業廢棄資源處理的步伐。黨的十九屆三中全會審議通過了《中共中央關于深化黨和國家機構改革的決定》《深化黨和國家機構改革方案》，重新組建自然資源部和生態環境部。兩部委的重組組建是對習總書記“兩山”理論的有力見證，兩部委的作用就是要還我“綠水青山”，保我“金山銀山”。自然資源部有效管理一次資源，限制一次資源濫采濫伐；生態環境部有效治理環境污染，促進二次資源循環利用，這正是工礦業高校發展資源循環科學與工程專業的國家動力。

在此機遇和形勢下，資源循環科學與工程專業在工礦業高校應聲發展，可以擴大工礦業高校中化學工程與工藝一級學科的專業方向，大批培養廢棄資源再生利用、再生材料的性能和應用、節能減排等相關技術人才和管理人才，解決工礦業高校在傳統行業就業困難的問題，提高工礦業高校本科生和研究生的就業率，使更多優秀人才選擇就讀于工礦業類高校，提高工礦業類高校的招生質量。

隨著我國經濟社會不斷發展，人民物質生活不斷提高，未來20年是我國環境治理的攻堅時期，也是資源循環科學與工程學科專業蓬勃發展的時期。已經開設資源循環科學與工程專業的工礦業高校可以不斷做專做強；未開設資源循環科學與工程專業的工礦業高校抓住機遇，積極調研和組織該專業的建設，為我國經濟社會主戰場提供視野寬闊，適應性強，綜合素質高的人才隊伍，推動我國生態文明建設，促進我國環境治理，提高人民生活質量。

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