城市矿山再生利用若干问题探讨

摘要：城市矿山是城市中大量废旧资源的形象描述，是高品位的优良矿产资源，具备很高的利用价值。日本等发达国家已形成城市矿山再生利用体系，而我国城市矿山再生利用还处于滞后状态。本文对国内外城市矿山研究和开发实践情况进行总结与对比，分析了我国城市矿山再生利用领域存在的问题，探讨了再生利用领域关键技术与装备及未来发展的主要趋势。

关键词：城市矿山；资源；有色金属；再生利用；循环经济

一、引言

20世纪80年代起，由于全球工业化和城镇化的推进，城市产生了大量废旧汽车、家电、塑料包装物等“垃圾”，总量高达数千亿吨，并以每年100亿吨的数量增加。这些“垃圾”里蕴藏着可循环利用的钢铁、有色金属、塑料、橡胶等资源。以日本东北大学南条道夫为首的学者们于1988年首先提出“城市矿山”的概念，在我国又被称为“城市矿产”。城市矿山是废旧资源的形象描述，包括废旧汽车、家电、电线电缆、机电设备、通信工具、电子产品、金属和塑料等。这些废弃的“垃圾”中含有很多可用资源。以一吨废电脑为例，可回收金300g、银1000g、铜150g、其他稀有金属2000g，而1吨天然金矿石平均只能提炼出5克左右的黄金，城市矿山的品位是天然矿山的60～80倍，且加工处理费用与天然矿山相当甚至更少。可见，城市矿山是高品位的优良矿产资源。

城市矿山再生利用是指对废旧金属等资源的回收、二次开发和循环利用。城市矿山的再生利用是对资源的最大化利用，将有效缓解当前世界资源短缺现状，是循环经济和绿色经济的重要着力点，有利于促进经济模式转变与经济发展。传统经济模式的资源使用模式是资源经过生产过程到消费环节最后变成废弃物过程，资源的重复使用率低，造成资源浪费严重。随着循环经济理论的出现和发展，人们转变思维方式，开启了人类对资源利用新的模式。循环经济模式下，资源进入经济社会系统后，资源在生产、消费过程中不再是单向的流动，而是双向循环模式，直至不可利用为止。城市矿山再生利用与原生资源相比，在节能减排方面具有显著的效果。2011年，我国再生资源利用已具规模，其中国内回收达到1.62亿吨、进口量达到4726万吨，如果生产出如此多的原生资源则需要增加二氧化碳排放量3.86亿吨，增加二氧化硫排放量370万吨，多产生固体废弃物9.14亿吨，增加开采4.5亿吨矿石，消耗6000万吨以上石油及多消耗2.83亿吨的标准煤。如果将我国再生资源回收利用量每年提高一个百分点，就会减少二氧化硫排放4万吨，减少二氧化碳排放达到380万吨，降低固体废弃物排放达到900万吨。因此，城市矿山的再生利用已经成为全球破解资源短缺矛盾、实现资源可持续利用、参与资源大循环的重要途径，成为发展绿色经济的重要举措。

二、国外城市矿山开发现状

美国、日本和德国等发达国家目前正在大力推动对城市矿山的开发。从2000年起，地球上的地上资源储量已超过地下资源的储量，因此发达国家在20世纪80年代就着手对城市矿山进行开发。目前，上述发达国家工业生产所消耗的金属原料已有40%是从废旧金属资源中提取得来的，形成了良性循环。

以天然资源严重不足的日本为例，开发城市矿山成为日本解决“资源高度依赖进口”难题的最有效方式。日本再生资源产业的从业人员达1400万人，年产值约3500亿美元。日本高度重视城市矿山再生利用，先后制定实施了近20项相关法律法规，资源再生利用理念深入民心。日本的每个小学生都会被组织去企业的废弃物回收生产线参观，从小开始进行资源再生利用教育。日本企业在设计产品时便考虑环保与回收方便，如尽量减少产品中塑料使用种类，与1983年相比，如今日本电视机使用塑料种类减少了80%，零件数减少了60%，大大减轻了回收的分解难度，大幅提高了分解回收速度。目前，日本所有城市都已严格实行垃圾分类，每年产生的大约5000万吨家庭垃圾经过细致分类后大部分变为可再生资源。通过一系列措施，日本资源循环利用率大幅提高，如空调达88%、电视达84%、冰箱达71%、洗衣机达68%。据日本物质和材料研究机构2012年7月公布的一份报告：日本的城市矿山已成为名符其实的资源宝藏，是世界上最大的金、银等资源国，有关金属储量与世界排名见表1。

不仅日本，其他发达国家的城市矿山再生产业已发展壮大。美国于1976年就制定和颁布《固体废弃物处置法》。美国已经有几个州已经规定新闻纸的一半必须使用再生纸制成。目前，美国的再生资源产业的规模已接近汽车产业规模。美国加州于1989年就已经通过《综合废弃物管理法令》，强制提高以再循环的方式处理固体废弃物比例并对未达到要求的城市进行处罚。到2010年，美国从事再生资源回收处理的企业已经达到5.6万家，产业规模达到2000亿美元以上，提供了超过百万个就业岗位。德国对玻璃、铝、锡、塑料等包装物全面进行分类回收，回收率分别达到97%以上，有效提高环境可持续发展能力。有关统计表明，20世纪末，发达国家再生资源产业规模已经达到2500亿美元，2010年达1.8万亿美元；到2040年，这一数字有望超过3万亿美元，再生资源产业提供的原料将由目前占总原料供给的40%提高到80%以上。

三、我国城市矿山开发现状

我国城市矿山再生利用还处于滞后状态，目前再生资源产业产值约200亿美元。而无论是对金属资源回收利用进行评价，还是对其他可回收利用的物质进行考察，我国一大批大中城市都已具备开发利用城市矿山的条件。2012年我国电子产品及汽车社会拥有量如表2所示，其中洗衣机等产品的社会保有量均超过1亿台。

目前，我国已进入电器电子产品及汽车进入更新换代期，废弃产品呈急剧增长态势。由于不同电子产品使用年限不一，其年报废率不一，如电脑年均报废率为20%、手机为35%、汽车为5%。我国每年报废的电子产品累计已达数亿台，因此我国城市矿山总量巨大。而与之对应的是我国日益紧缺的原生矿产资源，如铜资源。2012年我国铜精矿产量仅为162.57万吨（铜金属含量），而铜消费量在800万吨以上，单纯依靠铜精矿已远不能满足国内对铜的消费和生产需求，因此大量铜资源依靠国外进口满足。这种现象的产生很大程度上归结于我国尚未形成完善的城市矿山再生利用体系，无论技术装备还是政策法规等方面都亟待加强。

国家发改委已经预计到资源瓶颈对经济发展的束缚，在2009年就提出通过实施城市矿山10大工程来加快培育新兴产业政策措施的建议。建议提出要在两年时间内通过实施城市矿山10大工程，使得新增回收废钢铁、再生铜、铝、塑料的能力分别达到1600万吨、106万吨、133万吨和380万吨等，实现产值规模达到1900亿元，拉动社会投资达到300亿以上。为了推进城市矿产资源形成规模和高效利用，2010年，国家发改委、财政部启动了城市矿山示范基地建设工作，批准建立天津子牙循环经济产业区、安徽界首田营循环经济工业区、湖南汨罗循环经济工业园等7个城市矿山示范基地。2010年10月，在国务院的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》通知中强调要加快建立以先进技术为支撑的废旧商品回收利用体系。提高资源综合利用水平和再制造产业化水平，加快资源循环利用关键共性技术研发和产业化示范。截止2012年，国家已经批复了在全国29个城市建立矿山示范基地，我国已初步形成由东、中、西部19省区市22个示范基地组成的城市矿山网络。“十二五”期间，国家还将投资建设50个废旧金属、废弃电子产品、废纸、废塑料、废玻璃等固体废弃物再生利用和高效利用的城市矿山示范基地；引进一批技术先进、环保达标、管理规范、利用规模化、辐射作用强的企业进园发展壮大产业；重点发展网络化回收体系、建立合理化产业链、使资源利用能够规模化、集中环保处理；发展先进固废处理装备、管理规范化，促进共享基础设施。同时，国家相关部门颁布《“十二五”国家废物资源化科技发展专项规划》、《废旧电器电子产品回收管理条例》等系列政策法规，以促进城市矿山快速健康发展。

四、我国城市矿山再生利用存在的若干问题

对比国内外城市矿山的利用开况，目前我国在资源再生利用方面的主要障碍是组织主体不明确、产业规模过小、企业普遍缺少技术研发积极性等，其存在的主要问题如下。

（一）起步晚，认识不足

国内对城市矿山回收利用重视程度远低于国外，国内更依赖于传统的资源开采，国外更重视资源的回收和再生利用。20世纪80年代末，日本学者便提出“城市矿山”概念，此后再生行业进入高速发展期，废弃资源利用率大大提高。而我国直至“十二五”期间才正式对城市矿山再生利用进行布局，起步晚、公众认知度低、社会重视程度低，“生产—消费—回收—再利用”网络尚未形成体系，造成城市矿山再生利用领域发展滞后、技术与装备落后的现状。

（二）相关政策法规滞后

日本等发达国家针对城市矿山出台了一系列政策，鼓励个人、企业、社会共同完成可再生资源的回收与利用，规范再生资源产业。例如，日本2001年制定的《造就循环型社会基本法》明确回收再利用废旧金属是企业的义务，设立废旧金属回收园，让相关企业及研发机构入驻，组织对城市矿山进行全方位开发和利用，形成了《废弃物处理法》、《循环型社会形成推进基本法》、《促进资源有效利用法》、《容器包装再利用法》等几乎涵盖社会生活各个领域的法规，使各种废弃物都能得到最大限度的利用。美国在1976年就制定了《资源保存和再生法》，在2010年又出台《原材料开发特别法》，通过加强对从事资源回收研究开发的企业提供资金支援、税收减免等优惠政策，加快城市矿山开发步伐。欧盟于2003年出台法规，把一切废旧电器、电子产品均列为回收再利用对象，甚至规定个人应回收数量。2008年又对这一法规进行修改，要求到2020年回收再利用率要提高到50%以上；出台《家电产品循环法》，对家庭回收再利用废旧家电、电子产品给予奖励。瑞士实施《关于电子产品回收与再利用》等措施，对生产者、进口商和消费者提出强制性要求。而我国近年来才推出零散政策，但仍未形成完整的法律法规，且城市矿山开发项目支持力度偏小，相关再生资源企业税收减免等政策尚处于初级阶段，因此政策层面存在一定滞后。

（三）专业人才匮乏

目前国内再生领域普遍存在专业人才匮乏问题，尤其是中高层次人才紧缺、人才结构不合理等问题突出。国内各高校极少设置再生领域对口专业，后备力量严重缺乏。而日本等国家均建有再生领域相关培养机构或高校，人才储备丰富，理论素质高，创新能力强。因此，专业人才匮乏是我国城市矿山再生利用务必解决的关键问题之一。

（四）技术落后

日本等国家通过分类立项开展关键技术攻关，甚至细致研究了压缩机、电机、废电池等一系列类别，已经形成高效完整的拆解、分选、深加工的技术链，科技含量高、能耗较小。而我国再生领域技术水平低，存在技术薄弱、能耗高、劳动密集、深加工少、附加值低等问题，很多企业难以突破关键技术。

（五）装备相对落后

国外再生设备已日趋成熟，已研发完成城市矿山再生利用一系列装备，不同的再生工艺形成了不同的再生设备，如铜再生领域近年来出现了快速多功能组合再生机组等高新科技产品。相对而言，我国再生金属领域装备相对落后，尤其是小型再生企业，普遍存在能耗偏高、自动化程度低、效率偏低等问题。近年来，我国相关企业通过国外进口和自主研发，一定程度上提高了再生领域装备水平，但仍存在一定差距。

五、城市矿山再生利用的关键技术与装备及未来发展趋势

城市矿山种类复杂，品种多样，其再生利用是一项复杂的、高科技含量的工作。如果在城市矿山再生利用过程中缺少相应的技术与装备支持，一方面再生利用过程易存在流程长、能耗高、效率低等问题，生产过程易产生大量废气、废水等，继而引发不同程度的环保问题；另一方面其再生出的产品附加值低，质量参差不齐，不利于再生资源产业的发展壮大。

目前我国城市矿山再生应用领域存在一系列技术与装备难题亟待突破。当前在相关领域的关键技术与装备主要有：（1）预处理装备和分离技术方面，包括废旧材料自动化分类技术，不同废旧材料机械化分离技术与装备，废料高效自动化破碎分选一体化技术与装备，废料快速检测技术与装备等；（2）循环利用及深加工技术和装备方面，包括再生产品深加工技术，废杂金属分级直接利用技术，再生金属精炼净化技术与装备，残杂贵金属回收利用技术，塑料改性及合成技术等；（3）节能环保技术和装备方面，包括废金属节能降耗熔炼技术及装备，余热回收利用技术与装备，再生行业清洁生产技术体系，再生过程中产生的污染物治理技术和设备，再生金属产业集群区域内的环境修复技术，对有毒有害物质生成机理、治理技术和快速监测技术与装备等；（4）技术标准和规范方面，包括废料、成品在线检测技术与装备，废杂料拆解分类技术标准，专业废料分类回收体系等。

结合国内外发展动态，城市矿山再生利用领域未来趋势主要如下：（1）国家扶持政策将进一步加大，相应法律法规日趋完善；（2）投资增加，产业规模迅速扩大，关键技术与装备难题逐渐突破；（3）园区规划逐渐合理，呈区域性发展模式，技术标准与规范逐渐完善；（4）再生资源在原料的比重增高，再生资源产量将大幅增加；（5）拆解、分选、加工装备逐渐朝着自动化、精细化方向发展；（6）设备能耗进一步降低，生产线三废排放逐渐减少，在线监测系统逐渐配备；（7）深加工产品成为再生资源行业利润增长点，逐步转变传统粗加工模式，产品附加值大幅提高。

六、结语

目前，我国城市矿山再生利用领域虽受回收体系不完善、企业盈利模式不清晰、相关财税支持政策不到位、专业人才匮乏、技术与装备落后等系列因素的制约，但它可带来巨大的经济、社会和环境效益，对于解决资源贫乏、控制和消除二次污染、优化生态环境、促进剩余劳动力就业和稳定社会等具有重大现实意义。随着我国对城市矿山重视程度的提高，相关政策规划的逐步落实，城市矿山再生利用产业将成为朝阳产业，发展潜力巨大，具备良好的投资前景。

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（作者单位：胡小清，中南大学材料科学与工程学院；刘赛男，有色金属材料科学与工程教育部重点实验室；周立，中南大学机电学院；马北玲，中南大学商学院）