鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式的研究

徐盛華,張建玲

(江西理工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院, 江西 贛州341000)

當前我國鎢產(chǎn)業(yè)正在加快結(jié)構(gòu)調(diào)整，從鎢礦過度開采向產(chǎn)業(yè)鏈均衡與延長方向轉(zhuǎn)變，在這一重大轉(zhuǎn)變過程中，還存在著以下一些現(xiàn)實問題：礦山資源危機越來越少、尾礦危害日趨嚴重、產(chǎn)業(yè)鏈“三廢”排放總量呈上升勢頭、總能耗不斷上升、廢雜鎢循環(huán)利用率較低。要解決好這些問題，必須從節(jié)能、節(jié)約資源和生態(tài)保護的角度，系統(tǒng)分析鎢產(chǎn)業(yè)鏈及其工藝流程，完善企業(yè)組成，將物質(zhì)、能量、水、技術(shù)和信息進行系統(tǒng)集成[1]，并進行非物質(zhì)化設(shè)計[2-3]，實現(xiàn)鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(fā)展。

1 鎢產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)及工藝流程分析

要構(gòu)建鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式，首先必須系統(tǒng)地分析鎢產(chǎn)業(yè)鏈及其工藝流程。

1.1 鎢產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)分析

鎢產(chǎn)業(yè)形成采礦、選礦、冶煉、深加工的產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)，如圖1所示，利用采選冶過程中形成的廢石和部分尾礦充填采空區(qū)，特別是尾礦的處理，一方面對尾礦中細粒礦料進行選礦，綜合回收各種有價成分，對最后剩余部分充填采空區(qū)；另一方面從尾礦中分離出粗、中粒級物料，作為建筑材料。

圖1 鎢產(chǎn)業(yè)鏈

1.2 鎢產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程分析

鎢產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程分析,如圖2所示。

2 構(gòu)建鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型

我們根據(jù)鎢產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)和鎢產(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)和信息進行系統(tǒng)集成，并進行非物質(zhì)化設(shè)計，構(gòu)建鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型，如圖3所示。

圖2 鎢產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程

圖3 構(gòu)建鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型

對構(gòu)建鎢產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)生態(tài)化低碳發(fā)展模型的解釋：

1)企業(yè)組成。根據(jù)鎢資源分布和鎢產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，確定以鎢的采選冶企業(yè)，圍繞核心企業(yè)構(gòu)建起共生企業(yè)，從而構(gòu)建鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展的主體。

2) 系統(tǒng)集成。系統(tǒng)集成是針對構(gòu)成鎢產(chǎn)業(yè)鏈，以減量化、再利用、資源化為原則，通過物質(zhì)集成、能量集成、水集成、技術(shù)集成和信息集成，使鎢業(yè)生態(tài)化系統(tǒng)低碳運行。

①物質(zhì)集成。從鎢產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝流程分析生產(chǎn)過程，采用新工藝和新技術(shù)，使生產(chǎn)流程朝著簡單化、緊湊化、大型化、連續(xù)化和循環(huán)化的方向發(fā)展，實現(xiàn)物質(zhì)集成，從而減少廢棄物的產(chǎn)生與排放，用較少的鎢資源投入，最大限度可持續(xù)地利用鎢再生資源，使鎢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。

②能量集成。運用以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)、熱力學(xué)分析為基礎(chǔ)的能量集成技術(shù)，對目前鎢產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)過程系統(tǒng)的用能狀況進行診斷，發(fā)現(xiàn)“瓶頸”問題，采用“能量集成策略”，并考慮過程的操作、控制、安全等因素，選擇與確定過程系統(tǒng)節(jié)能降耗改造方案，推廣先進的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)，改變能源結(jié)構(gòu)，淘汰或改造資源浪費、污染嚴重的落后生產(chǎn)工藝和裝備，實現(xiàn)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。

③水集成。水的原位再生和梯級利用是實現(xiàn)水集成的有效方法，其核心指導(dǎo)思想是“全過程控制、分散和集中相結(jié)合”，水梯級利用技術(shù)主要包括廠域梯級利用技術(shù)和區(qū)域梯級利用技術(shù)，建立工序內(nèi)部、廠內(nèi)、產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)之間多級用水循環(huán)系統(tǒng)，提高水的循環(huán)利用率，采用先進工藝對循環(huán)水系統(tǒng)的排污水及其他排水進行有效處理，使鎢產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)廢水資源化，實現(xiàn)鎢產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)廢水“零”排放。

④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。從鎢產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，依據(jù)生態(tài)設(shè)計的理念，把冶金高新技術(shù)、抗風險技術(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，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(tǒng)，以實現(xiàn)鎢業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(fā)展模式的要求。

⑤信息集成。建立完善的數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，包括物質(zhì)流信息、能源流、廢物流的信息，鎢產(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、市場發(fā)展信息，以及法律法規(guī)信息、人才信息、相關(guān)領(lǐng)域的信息，形成鎢業(yè)生態(tài)化低碳經(jīng)濟發(fā)展模式的信息支持系統(tǒng)。

3)非物質(zhì)化設(shè)計。這是指通過小型化、輕型化、使用循環(huán)材料和部件以及提高鎢產(chǎn)品壽命，在相同或者更少的物質(zhì)基礎(chǔ)上獲取最大價值的鎢產(chǎn)品和服務(wù)，或者在獲取相同的鎢產(chǎn)品和服務(wù)功能時，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的投入最小化。

4) 鎢業(yè)生態(tài)化低碳產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計。這是指依據(jù)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(tǒng)，進行物質(zhì)、能量和信息鏈接所進行的最優(yōu)化組合設(shè)計或改造。

通過比照鎢業(yè)生態(tài)化低碳發(fā)展模式，找出存在的差距和主要問題，下面我們通過對章源鎢業(yè)股份有限公司實地調(diào)研，對其產(chǎn)業(yè)鏈情況作對比分析。

3 對章源鎢業(yè)股份有限公司產(chǎn)業(yè)鏈實地調(diào)研與分析

章源鎢業(yè)股份有限公司始創(chuàng)于2000年，是集鎢的采、選、冶、加工、貿(mào)易為一體的上市民營企業(yè)。該公司擁有4座采礦權(quán)礦山、5個鎢冶煉及精深加工廠，具備年產(chǎn)仲鎢酸銨10000t、鎢粉5000t、碳化鎢粉4000t、硬質(zhì)合金系列1500t的生產(chǎn)能力，并擁有日平均發(fā)電量953萬kWh仙龍?zhí)峨娬镜哪茉垂┙o基地。

3.1 章源鎢業(yè)股份有限公司產(chǎn)業(yè)鏈情況

1)4座礦山。淘錫坑鎢礦山的礦床屬高溫熱液充填石英脈型黑鎢礦床。采用平窿—盲豎井—盲斜井聯(lián)合開拓方式開采，選礦采用手選+重選+磁選、電選、浮選等工藝進行各種有價礦種的回收與分離。日采選礦石綜合能力已達到1600t。新安子的礦床屬高溫熱液充填石英脈型鎢錫礦床，采用平窿—盲豎井—盲斜井聯(lián)合開拓方式開采，日采選原礦綜合能力已達到1000t，選礦采用手選+重選的工藝，生產(chǎn)出混合精礦送淘錫坑精選廠進行精選分離。石雷鎢礦礦床屬高—中溫熱液型礦床，為黑鎢礦—錫石—石英脈型。日采選原礦綜合能力達到1500t，采用平窿—盲斜井聯(lián)合開拓方式，選礦采用“手選+重選”生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出混合精礦送淘錫坑精選廠進行精選分離。天井窩礦床屬內(nèi)接觸帶含鎢石英細脈帶型，有待開采。已開采的3座礦山基本上沒有利用廢石和部分尾礦回填采空區(qū)。尾礦基本上沒有利用，采礦部分離生態(tài)低碳系統(tǒng)開發(fā)還有較大差距。

2)精選廠。各礦區(qū)生產(chǎn)出混合精礦均送淘錫坑精選廠進行精選分離，淘錫坑精選廠，采用先進的降噪設(shè)備，良好的降噪建筑材料及廠房建設(shè)方式，使作業(yè)區(qū)及廠房外噪音達標。 粉塵及煙氣采用集塵器集塵、廢氣進專設(shè)風道減速降塵，風道出口廢氣再進行噴霧除塵，使精選干燥產(chǎn)生的粉塵及煙氣在處理后達標排放；磁選尾礦破碎篩分采用全封閉的方式，防止粉塵擴散。各生產(chǎn)工藝流程中溢流廢水排入各工藝尾礦沉淀池，沉淀后再返回各生產(chǎn)流程中循環(huán)使用；精選生產(chǎn)過程生產(chǎn)的廢水分類處理，分類凈化沉淀，回水再利用。精選過程中生產(chǎn)的尾礦，經(jīng)精選回收處理后，集中在淘錫坑尾礦庫堆放，尾礦庫的管理有待加強。精選廠基本做到了生態(tài)化低碳運行。

3)冶煉廠。鎢冶煉廠生產(chǎn)線，配備國內(nèi)先進的生產(chǎn)設(shè)備和DCS監(jiān)控系統(tǒng)，采用高自動化程度的“振動球磨—離子交換—蒸發(fā)結(jié)晶”工藝，能生產(chǎn)1～80μm各種粒度和不同晶形的仲鎢酸銨,金屬回收率達97.5%以上。該生產(chǎn)線在黑白鎢精礦分解、離子交換新工藝、單晶、球形、超細仲鎢酸銨生產(chǎn)及粒度控制、氨回收及脫氨轉(zhuǎn)化、選擇性沉淀法除鉬、紫鎢等超細氧化鎢生產(chǎn)，廢氣廢水進行了處理。基本做到生態(tài)低碳冶煉。

4)深加工

制粉廠。制粉是公司產(chǎn)業(yè)鏈的下游，擁有年產(chǎn)9000t鎢粉及碳化鎢粉的生產(chǎn)能力。該生產(chǎn)線配備了自控溫十四管、十五管還原爐、高溫鉬絲碳化爐以及2600m3/h氫回收系統(tǒng)等具有國際先進水平的裝備，采用氫還原、碳化工藝，能生產(chǎn)0.03～45μm各種粒度的鎢粉和碳化鎢粉，在高純鎢粉、超細、納米級鎢粉、碳化鎢粉以及超粗鎢粉、碳化鎢粉的制備能力，能生產(chǎn)粒度低于30μm的鎢粉、碳化鎢粉。

硬質(zhì)合金廠。硬質(zhì)合金生產(chǎn)是公司產(chǎn)業(yè)鏈下游精深加工環(huán)節(jié)，是鎢加工企業(yè)競爭的核心環(huán)節(jié)，擁有1500t硬質(zhì)合金和200t鎢材的生產(chǎn)能力。該生產(chǎn)線采用具有國際先進水平的石臘或PEG工藝，配備噴霧干燥、精密成型及真空燒結(jié)、加壓燒結(jié)、熱處理以及高精度模具制造設(shè)備和先進的在線物理檢測系統(tǒng)，能生產(chǎn)超細、納米晶粒硬質(zhì)合金、超細、納米晶粒噴涂復(fù)合粉、硬質(zhì)合金數(shù)控刀片、刀具、超細晶粒內(nèi)螺旋孔擠壓棒材以及熱噴涂多個新牌號硬質(zhì)合金。

3.2 章源鎢業(yè)股份有限公司產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳情況分析

通過考察，該公司在企業(yè)組成方面，鎢的采選冶為核心的生產(chǎn)單位已形成，而圍繞核心生產(chǎn)單位的“分解者”和共生企業(yè)尚未構(gòu)建起；在系統(tǒng)集成方面，輕采礦、重精選和冶煉思想嚴重，產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)物質(zhì)集成、能量集成、水集成、技術(shù)集成和信息集成有待改進；在非物質(zhì)化設(shè)計，應(yīng)對公司整個產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)、能量和信息鏈接進行的最優(yōu)化設(shè)計，并進行改造；在鎢產(chǎn)業(yè)鏈延長方面，鎢產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)向金屬制品和化學(xué)品兩大方向延伸。一個方向是研發(fā)綜合性能優(yōu)良、價格低廉的鎢合金新材料和特種規(guī)格鎢材，如特寬特長的板材，特薄特窄的箔材，特粗的棒材和各種特殊規(guī)格的管材和絲材等。另一個方向是向化學(xué)領(lǐng)域延伸,開發(fā)催化劑、潤滑劑、緩蝕劑、顏料、無機非金屬新型功能材料。另外，公司應(yīng)加強廢鎢產(chǎn)品和尾礦的回收利用和技術(shù)開發(fā)。

4 鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式的實現(xiàn)途徑

鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模式是通過仿照自然生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造鎢產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，將物質(zhì)、能量、水、技術(shù)和信息進行系統(tǒng)集成設(shè)計，以達到減少廢渣、廢液、廢氣和溫室氣體等物質(zhì)的排放和鎢資源的循環(huán)利用，促使鎢產(chǎn)業(yè)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。其實現(xiàn)途徑主要有：

1)按鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型進行設(shè)計。首先考慮產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成，考慮鎢產(chǎn)業(yè)鏈上各個企業(yè)之間物質(zhì)循環(huán)，一個企業(yè)的廢棄物變?yōu)榱硪粋€企業(yè)的資源來源，使鎢產(chǎn)業(yè)鏈做到盡量少的廢棄排放；其次考慮產(chǎn)業(yè)鏈集成設(shè)計，將物質(zhì)、能量、水、技術(shù)和信息進行系統(tǒng)集成考慮；最后考慮產(chǎn)業(yè)鏈低碳設(shè)計，使產(chǎn)業(yè)鏈最節(jié)能。三個方面綜合考慮就是鎢產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)化低碳發(fā)展模型進行設(shè)計。

2)加強鎢產(chǎn)業(yè)鏈的物質(zhì)和能量耗消管理。努力在鎢的采礦、選礦、冶煉、深加工過程中，乃至在鎢產(chǎn)品的回收及最終處置的過程中減少物質(zhì)和能量的消耗，使鎢產(chǎn)業(yè)鏈做到低碳排放。

3)強化外部效應(yīng)內(nèi)在化。社會的發(fā)展和氣候的變化要求企業(yè)生態(tài)化低碳發(fā)展，政府制定的法律法規(guī)和各種管控手段，使企業(yè)自覺地將社會成本納入自身的各項決策過程和運行過程中，促使鎢產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)活動向生態(tài)化低碳方向轉(zhuǎn)變。

4)依靠科技創(chuàng)新動態(tài)地實現(xiàn)目標。因為科技創(chuàng)新是動態(tài)的，在鎢產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)生產(chǎn)技術(shù)和工藝方面，只能依靠當前的科學(xué)技術(shù)，開發(fā)的資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，當科學(xué)技術(shù)有取得階段成果時，再加以應(yīng)用，不提高物質(zhì)和能量的使用效率，不斷降低物質(zhì)和能量的消耗，減少污染排放，實現(xiàn)鎢業(yè)生態(tài)化低碳發(fā)展。

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