基于資源綜合利用的新材料綠色產業鏈構建研究

■劉研 黃妍 陳韌 李曉亮 曹藝 王艷 趙巖（遼寧科技學院 遼寧省本溪低品位非伴生鐵礦優化應用重點實驗室）

近年來，我國高度重視新材料產業的發展，先后將其列入國家高新技術產業（高新技術產業“十一五”規劃）、重點戰略性新興產業（“十二五”“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃）和《中國制造2025》十大重點領域。“十九大”報告也明確提出，我國必須從制造大國轉向制造強國，培育若干世界級先進制造業集群。“十二五”以來，雖然我國新材料產業發展迅速，但產業競爭力依然薄弱，在核心關鍵新材料方面自給率不足，對外依存度較高，且在熱門新材料方面也出現了結構性過剩。

東北老工業基地具有雄厚的工業基礎，但是由于計劃經濟來得早、走得晚，造成了國有經濟比重大，傳統產業偏多，創新不足，管理落后等問題，經濟發展逐漸落后于東部沿海地區，急需在原有工業基礎上發現新的經濟增長點。而新材料產業正是老工業基地傳統產業升級發展的機遇。本文以冶金工業為例，應用資源綜合利用理念，探討在傳統工業基礎上發展新材料產業，構建基于資源綜合利用的新材料綠色產業鏈的思路。

一、綠色產業鏈與資源綜合利用

資源、環境、能源和人口的協調發展是當今世界各國共同面臨的重大社會問題[1]。冶金工業一直是資源型、高消耗、高污染的行業，資源綜合利用已經成為冶金工業發展循環經濟，創造經濟效益和社會效益的重要途徑[2]。

資源綜合利用主要有三方面涵義，第一，在礦產資源開采過程中，對共生、伴生的礦物進行綜合開發與合理利用；第二，對生產過程中產生的廢渣、廢水(液)、廢氣、余熱余壓等進行回收和合理利用；第三，對社會生產和消費過程中產生的各種廢物進行回收和再生利用。對于冶金工業而言，傳統的經濟模式偏重于資源的粗放式索取利用，挑戰生態承載力極限。隨著環境壓力的日益增大，雖然也相繼出現了高爐煤氣回收和余壓發電、冶金渣制作建筑材料等技術，但利用率不高，缺乏產業鏈整體布局。據統計[3]，當下我國冶金工業固體廢棄物年產量已達到4 億噸，而綜合利用率僅為18%，工業尾礦產生量近3 億噸，但利用率不足2%，鋼鐵生產量為3800 余萬噸，但利用率僅為10%左右。冶金工業想要進一步創新發展，不僅要考慮產品升級，創造更大的經濟效益，也要兼顧社會效益和生態效益。這就需要冶金行業在調整產品結構的同時，對產業結構做出有力調整，從而打造可持續的冶金資源綜合利用與新材料耦合的綠色產業鏈。

所謂綠色產業鏈，是指在整個產業價值鏈中，在各個環節均貫徹綠色發展理念，實現與自然、與社會各相關群體的良性互動，達到短期利益和長期的發展統一，實現產業的可持續發展。該理念注重對生態環境的保護和對資源的有效利用，通過重構經濟系統，使發展與環境負荷有機統一，達到生產與環境協調發展的目的[4]。

二、基于資源綜合利用的新材料綠色產業鏈構建

傳統的冶金工業的產業鏈由 “原料——冶煉成型——應用——報廢”構成的線性經濟活動，上游主要是礦山等原料供應產業，中游為鋼鐵企業等生產企業，下游則是銷售以及機械制造、交通運輸、建筑等各行各業應用。

引入循環經濟的理念后，產品報廢已經不是終點，通過回收處理，將“垃圾”轉變為再生資源，作為生產的原料重新進入產業鏈，使傳統產業鏈升級為一個循環的閉環。

而基于資源綜合利用理念，是將傳統產業鏈上各環節產生的次生產品依據不同的用途分類利用，形成一個復雜的開閉環結合的體系。就冶金工業而言，從礦產開采出來的礦石經選礦處理作為冶金原料開始，在傳統產業鏈中作為廢棄物堆積的尾礦可以用于建材等行業[5]；作為冶金燃料的焦炭在生產過程中產生的焦爐煤氣，回收其中的焦油和粗苯可以作為化工原料，衍生出了煤化工產業；冶煉成型過程中產生的爐渣、煤氣、煙塵等，可以用于建筑、能源、交通等多個行業；金屬材料應用后產生的廢鋼可以直接回收至冶金行業；由此形成了一個各行業交叉融合的工業體系。

可以將冶金工業產生的廢棄物簡單分類成固廢資源和氣廢資源，固廢資源包括尾礦、爐渣、冶金塵泥、廢鋼等，氣廢資源包括焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煙氣等，且往往含有余熱資源。在固廢資源綜合利用方面，目前廢鋼利用等比較成熟，但在冶金渣利用方面還有很大的提升空間。我國每年大約產生1 億噸冶金渣，在現階段，主要用于路基材、預拌砂漿、多孔磚、混合材、砌筑水泥以及等各類附加值不高的建筑產品，且利用率不高。氣廢資源方面，除了焦爐煤氣的利用比較成熟外，高爐和轉爐煤氣只有部分余熱、余壓利用，氣體往往經凈化處理后直接排入大氣，由于其中含有大量的二氧化碳，溫室氣體給環境帶來了極大的負擔。

最近幾年國家格外注重節能減排事業的推進，積極落實可持續發展戰略。單純依靠目前的基于資源綜合利用的冶金產業鏈已經不能滿足冶金工業的長遠發展，尤其是在著手對傳統產業改造升級方面，規劃一定要立足于長遠目標。

新材料是指新出現的具有優異性能和特殊功能的材料，或是傳統材料改進后性能明顯提高和產生新功能的材料。傳統產業升級和新興產業發展離不開新材料的支撐，冶金工業要實現產業升級，除了調整產品結構，將產品轉向以基礎零部件用鋼、高性能海工鋼等先進鋼鐵材料為代表的先進基礎材料，也應該考慮建筑產業升級對輕量化材料、新型建材的需求，以及新能源、節能環保等新興產業發展對能源材料、結構材料、節能環保材料的需求，將傳統的冶金工業耦合入新興的新材料產業，綜合發展各項產業。國內外已經有許多成功案例可作為經驗，如美國的美國鋼鐵公司、歐盟的米爾塔鋼鐵、俄羅斯的謝韋爾鋼鐵集團、日本的住友金屬、韓國的浦項鋼鐵公司等，既是傳統的鋼鐵企業，又是國際知名的新材料企業。以日本住友為例[2]，涉足新材料產業已經有30多年，主攻方向為電子信息材料、瀝青基碳纖維、化工新材料、鈦合金、鋼鐵渣材料等，開發出了系列產品，可滿足半導體、鋰電池、平板顯示、航空航天、建筑和海洋環境保護等市場的需求，一些產品甚至已經占據了全球領先地位。

根據“十三五”規劃，從政策引導和市場來看，未來輕質材料、動力電池材料、節能環保材料是需求重點，屬于成長性市場，冶金企業可以重點耦合汽車輕量化產業、電動汽車產業以及節能環保產業協同發展。

三、結論

為促進東北老工業基地傳統冶金產業升級，更好的地向綠色化方向發展，應用資源綜合利用理念，充分利用冶金生產中的固廢、氣廢資源，發展輕質材料、動力電池材料、節能環保材料等未來成長性市場，引導傳統產業與汽車輕量化、電動汽車以及節能環保產業協同發展，產生產業耦合效應，以促進冶金工業的經濟效益和生態效益均衡發展。