铜陵市产业生态化发展路径研究

王 伟

（安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖 241002）

铜陵市产业生态化发展路径研究

王 伟

（安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖 241002）

产业生态化是当前国际产业发展的重要趋势之一，更是资源型城市产业转型的必然选择.本文依据产业生态学理论，基于技术创新的视角，阐明了产业生态化与生化技术创新的内涵关系，对生化技术创新范畴进行了明细分类.并选取金属资源型城市铜陵市为研究范例，对其产业生态状况、资源代谢流量和产业比较优势进行了定性分析与技术分析，在此基础上，着重对第二产业进行了深入研究，详细提出了产业生态化发展的具体路径，为资源型城市产业转型研究提供了理论依据和实践参考.

产业生态化；技术创新；铜陵

当前在全球提倡可持续发展和中国经济转型升级的背景下，产业生态化发展成为全球产业发展的持续趋势［1］.党的十八大报告首次提出要建设生态文明，“着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式”.资源型产业作为传统产业是以自然资源的开采、加工、利用为基础的，资源代谢对自然生态系统的物质循环产生了严重的生态环境胁迫［2］，使得所在区域的人地系统更具敏感性、脆弱性且抗扰动性差，矿业城市成为了中国产业发展与环境保护冲突显著的空间单元，推进其产业生态化转型研究已成为区域可持续发展研究的热点领域.铜陵作为一座典型的金属型资源枯竭城市，与煤炭型、石油型、森林型城市相比，资源产业发展既存在对生态环境影响的共性又有其自身发展路径的特性.这主要是因为铜矿物质中除含有铜金属以外，还含有大量的铁、硫、稀有金属以及非金属矿物成分等伴生资源，铜资源产业发展的同时还会衍生出伴生资源产业与之共生，进而又加剧了城市产业对生态环境的胁迫.因此，坚持绿色发展，走产业生态化之路，是铜陵市资源型城市转型的必由路径.

1　产业生态化内涵与支撑

从文献研究来看，产业生态的概念源于Robert u.Ayres（1988，1994）“产业代谢”理论的启示，Robert A.Frosch（1989）首次提出产业生态系统的概念，T.E.Graedel（1993）又提出线性模型、不完全循环模型和闭路循环模型的产业生态系统的三级进化理论，参照自然生态系统的运作方式，Paul Hawken（1993）Micah D，Low enthal（1998）和Jouni Korhonen（2004）等将生态系统的概念应用到整个产业运作之中，奠定了产业系统的生态隐喻理论基础，并从生态学角度，运用物质和能量流分析、要素流分析、生命周期评价方法等技术分析方法开展研究.依据自然生态的有机循环原理，一个企业产生的废弃物或副产品，成为另一个企业的原材料，不同类别的产业、企业之间横向和纵向共生，以及不同企业或工艺流程间的横向耦合及资源共享，形成类似于生态系统中食物链（网）的产业循环生态链（网），使能量和物质的消费得以优化，废弃物的产出被最小化，工业生态园区作为由制造业企业和服务业企业组成的群落社区，被Emest Lowe、Warren、樊海林等国内外学者普遍认为是产业生态理论最主要的实践载体［3－9］.20世纪80年代以后，产业生态学理论逐步形成，在可持续发展的国际思潮影响下迅速发展，根据国际产业生态学学会界定，研究领域主要涉及环境设计、产业技术变革与环境、产业生态系统和生态工业园、物质和能源流研究等12个方面和全球（或社会）宏观、产业（或园区）中观、企业（或人）微观三个尺度.而产业生态化是对“产业生态”的动词化，是以产业生态学为理论指导的产业可持续发展战略和产业生态转型的动态过程的实践应用.具体可以描述为，某类产业依照自然生态系统的运作原理来建立或转变产业发展方式，把在一定区域空间内的不同生产分工的企业，依照有机循环、生物代谢和耦合共生的自然生态原理进行功能分类和优化组合，实现不同尺度区域空间内能量与物质的封闭循环和分解利用，建立社会经济与生态环境协调、友好的产业生态系统，实现产业经济效益、环境效益与社会效益最大化的动态过程［10］.而生态化技术创新则是将生态学的理念贯穿于技术创新全过程，把技术对环境、生态的影响和作用作为首要考虑因素，将技术创新目标与生态建设目标统筹兼顾，建立起一种新的协调型创新机制，从本质上纠正技术创新负外部性，既实现技术创新驱动经济增长的作用，又科学开发和充分利用生态资源与物质能量，以维持生态环境系统的平衡稳定，为实现经济、环境、社会三大效益相统一提供了可能.产业生态化技术主要包括能源节约利用和清洁生产等减量化技术、废物回收和再利用等循环化技术、资源综合利用和资源替代等资源化技术、污染预防控制与治理等环境技术，这些技术构筑了产业生态的技术体系支撑并贯穿于产业全过程.循环经济和生态技术创新是促进资源型产业生态转型的动力［11］，生态技术创新体系则是区域产业生态化支撑的核心体系，只有在产业生态系统取得技术创新，并通过技术的应用与扩散，对高污染、高消耗、低资源利用效率的企业进行技术改造，提高整个产业的生态技术创新能力，才能为产业生态化发展提供必要的技术条件［12］.

表1　产业生态化技术创新体系

2　铜陵市产业生态现状

铜陵市位于安徽省南部、长江下游南岸，地处长三角经济圈和武汉经济圈的交汇处，是长江经济带皖江段上重要的工贸港口城市.2013年铜陵市总人口74.23万人，全年实现生产总值680.6亿元.2006年被列为国家第一批循环经济试点城市和可持续发展实验区，2009年被列为国家第二批资源枯竭型城市和科技进步示范市，2013年成为全国首批循环经济示范创建市和国家节能减排财政政策综合示范城市.经过多年来的转型实践，铜陵市产业生态的总体状况已得到了较大改善，但仍然存在着如下方面的困境.

（1）产业结构单一.2013年第一、二、三产业增加值在地区生产总值中的比例为1.8：72.5：25.7，工业增加值占地区生产总值比重为67.3%，其中铜工业增加值占工业增加值的97.28%，重工业占工业增加值的97.28%.产业结构资源化与重工业化单一特征明显.

（2）产业生态效率相对低下.与安徽全省相比，2013年铜陵以占全省1.1%的人口、0.8%的土地，创造了3.6%的GDP、5.4%的规上工业增加值，同时也排放和产生了全省7.3%的二氧化硫、6.5%的工业废气、3.6%的废水、11.8%的工业固废.单位面积主要污染物二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量、氨氮、废水、废气排放量和固废产生量分别是全省的9.14、6.26、2.02、1.84、4.54、8.16、14.77倍.

（3）资源瓶颈突出.有色、化工、建材、电力、钢铁、焦化等六大高耗能产业产值占规模以上工业总产值的80.6%.主导产业铜的一次资源自给率不足6%，磷矿石100%外购；按照目前已探明储量，以目前的开采速度仅能开采不足30年.资源供给和环境容量已成为铜陵市可持续发展的瓶颈.

（4）生态补偿机制不健全.目前的财税体制下，大型国有资源企业上缴税收中，地方留存比例较低，而给地方带来的诸多环境、社会问题，却由地方政府从本级财政收入中解决，必然导致资源、生态补偿机制缺位以及资金不足的问题.各市场主体在资源利用、承担补偿、环境保护的责任和义务等方面缺少法律、法规规范.

（5）创新资源先天缺乏.由于决定矿产资源分布的自然条件导致“因资源而生”的城市往往远离经济中心城市，而国家重点科教资源90%均分布在直辖市和省会城市，因此资源型城市区域内缺乏重点大学、研究机构等创新资源.铜陵市仅有一所以经济管理类为主的普通本科高校.并且，资源诅咒的挤出效应也成为人力资源开发、研发投入、和创新活动的制约因素.

（6）创新绩效呈现边际效应.铜陵市2013年全社会研发投入支出19.04亿，其中用于资源综合利用、节能减排、清洁生产等生态环境方面的支出占13.5%，且近三年平均增长15%.然而从近三年的工业固体废物综合利用率、单位国内生产总值能源消耗、废水排放量和主要空气污染物排放总量等指标数值来看，均只产生微小的量变，变化曲线趋于平缓，显示出明显的边际效应.

3　铜陵市产业生态化策略分析

资源型城市的生态环境问题，主要是由资源性产业工业化过程带来的，因此第二产业的生态化是资源型城市产业生态化发展的“牛鼻子”.2013年铜陵市第二产业增加值占地区生产总值比重为67.3%，其中铜工业增加值占工业增加值的63.75%，铜产业既是铜陵市的首位主导产业也是传统支柱产业.由于铜资源与伴生资源产业共生，因此铜陵市在发展铜产业的同时，也衍生出了有色、化工、建材、钢铁等能耗、排放、污染相对较高的传统产业，而高耗能的产业发展必然需要电力、煤气、蒸汽等能源产业为其配套提供能源.这些共生的传统产业和能源产业都是铜产业的关联产业，不仅对资源产业存在依赖性和风险性，而且所共同形成的大量物资、能量代谢形成叠加效应，加剧了对自然环境的影响，对生态系统造成了更加严重的胁迫.同时，在新常态下，资源密集型、劳动密集型的传统产业的生产要素成本不断上升，资源型城市产业转型即要克服资源枯竭的约束力，要素成本上升的市场压力又要克服环境的负效应.因此，必须要依靠产业生态化技术创新，来提高铜矿资源以及伴生矿产的一次综合利用率，提高系统代谢物质的二次循环利用率，最大限度减少资源废弃物排放，降低能源的消耗，此外，铜材料本身还可以回收进行再利用.所以，以资源化、循环化、减量化为主要特征的产业生态化模式，是有色金属——铜资源型城市产业转型的必然选择.

根据产业生态学的代谢理论，产业生态系统的代谢就是产业系统对自然资源的获取、开发、利用一直到废弃物排放分解的全部环节和过程.表现为资源流在系统及其子系统中的输入、消耗、储存及输出［2］.通过运用产业代谢理论常用的MFA（物质流分析方法）对铜陵市的主要资源工业的物质流进行简要分析铜陵工业生态化的策略是，以生态化技术创新体系为支撑，推进重点行业清洁生产，强化建立企业间循环链接和产业间共生耦合的循环型产业体系.

4　铜陵市产业生态化发展路径

4.1铜资源产业

4.1.1铜资源代谢流量分析铜陵市2012年生产电解铜90.4万吨，共消耗各类资源1357.8万吨，其中消耗国内资源1144.3万吨，进口资源213.5万吨，产出铜及相关副产品360.5万吨，废物产生量997.3万吨.通过发展循环经济废物减量800.8万吨，排放1.5万吨，最终处置195万吨（见图2）.经计算，铜陵市2012年铜矿山和冶炼产业资源利用率为86.9%，废物减量化率为80.3%，分别比2010年提高15.3和19.8个百分点，未利用资源处置率为13.1%，排放水平约为0.1%.废弃物处治和综合利用难度愈来愈大，利用率提高空间逐渐缩小，边际成本不断增加逼近上限.因此，按照产业生命周期理论，要减少代谢物质量，必须遵循适度发展铜冶炼业，限制发展铜采矿业，从源头上降低资源投入和消耗总量；优先发展铜加工业，有序发展铜拆解业，从过程和末端提高资源加工利用率和回收利用率的生态化策略.

图1　铜陵市铜资源代谢流量图

图2　铜陵市硫资源代谢流量图

4.1.2铜资源产业生态化转型路径 2013年全市规模以上铜及铜加工企业已达51户，占比20.81%；铜产业总产值达1287亿元，占全市工业总产值72.26%.铜产业既是铜陵市的首位主导产业也是传统支柱产业.因此铜产业的生态化，应是该市产业转型升级的重点.以提高铜资源综合利用的生态水平和经济效益为核心，构建“矿山采选与修复—绿色冶炼—铜加工—铜拆解与回收利用”的铜资源循环产业链；重点开发补链项目、产业链延伸项目和铜废弃资源高值化利用项目，进一步提高矿产资源综合利用率、水循环利用率、降低能耗；不断延伸增粗铜杆（线、缆）、铜箔、铜板带、铜管、电子级磷铜球、印制电路板、LED支架等七条铜精深加工产业链，重点依靠工艺创新、产品创新、技术创新提高铜产业附加值，通过信息化与制造业融合，提升数字化、智能化制造水平，提高铜产业全要素劳动生产率和生态效率.

图3　铜陵市石灰石资源代谢流量图

图4　铜陵循环经济工业园区能源梯级综合利用图资料来源《铜陵市循环经济“十二五”规划》

4.2硫资源产业

4.2.1硫资源代谢流量分析2012年铜陵市硫资源产业共生产各类产品289万吨，消耗各类资源357.7万吨，其中硫矿山开采量156.9万吨，其他矿山产品和国内资源200.8万吨.废物产生量75.2万吨，综合利用65.2万吨，排放0.5万吨，最终处置3.0万吨（见图3）.经计算，2012年硫资源利用率为99.0%，废物减量化率为95.3%，分别比2010年提高1.7和1.5个百分点.未利用资源处置率为0.84%，排放水平为0.14%.

4.2.2硫资源产业生态化转型路径

按照产业生态化的发展目标，科学设计物料循环和产业耦合，大力发展具有较高技术含量和附加值的有机化工产业链.发挥生态链上重点企业的骨干作用和产业优势，加快生态补链项目和延伸项目建设，有效促进硫磷化工产业循环链的延伸完善，推进静脉产业发展，拓展与冶金、建材等产业的耦合、能量梯级利用和物料循环对接.硫酸是化工之母，位于化工产业链的上游，以硫磷化工产业链和钛精细化工产业链为主干链，推进关联企业的融合、耦合，提高资源利用率是硫资源产业生态化转型的重点：一条主链是重点发展以精制磷酸盐、磷酸铁锂、氟酸盐、钛酸盐等为代表的硫磷化工产业链；另一主链是重点发展以金红石型包膜钛白粉、高档绝缘漆和高纯硝酸银为标志的精细化工产业链.再通过焦化副产焦油的开发利用，碳酸二甲酯配套项目开发和己内酰胺项目建设，可以进一步完善整个产业链条.生态转型的目标是最终通过生态技术和产业技术的创新，内生驱动硫磷化工、精细化工、有机化工三大产业链相互耦合按照生态共生方式形成良性循环，不断向产业链附加值的高端延伸.

4.3石灰石资源产业

4.3.1石灰石资源代谢流量分析 铜陵市2012年石灰石建材行业产出2126万吨，其中：水泥熟料产品1156.6万吨、水泥744.4万吨，建筑石料225万吨.消耗各类资源3293.9万吨，其中：矿山资源2948.9万吨、燃料和其他资源325万吨、处置和利用工业和城市废物253.6万吨，排放废物1401.5万吨.石灰石建材行业的资源利用率为60.3%，水泥熟料和水泥产品对全市废物的减量化贡献水平为13.4%（见图4）.从物质流分析可以看出，由熟料的生产工艺所决定，铜陵市在水泥熟料生产过程还原自然的排放物质比例很高，所以应当适度控制水泥熟料的产能增长，提高水泥产量比重，有利市域废物减量和循环经济发展.

4.3.2石灰石资源产业生态化转型路径 石灰石资源产业的生态化转型路径的核心是提高其资源综合利用效率，因此，围绕提高建材产品加工深度和工业固体废弃物资源化利用水平，选择生态产品开发创新模式，加大产品技术创新力度，发展以超细轻质碳酸钙、高档石灰乳、超细石灰粉、污水水处理剂为代表的石灰石高档产品产业链，推动产业链向高端延伸；积极发展新型、高性能、功能型建筑材料，实现资源的高层次开发和效益最大化；在保证水泥产品质量的前提下，不断加大“三废”资源和城市生活垃圾的掺入量；推广先进的余热发电技术，降低环境污染；加强矿山生态修复，建设“零排放”的生态矿山.

4.4建立三大资源二次利用领域耦合循环产业链

有色行业重点开发有色冶炼烟灰、电解阳极泥、酸泥、冶炼废渣等工业固废资源.构建冶炼废渣－选铁－选铁废渣－蒸压砖－蒸压混凝土砌块循环产业链，以及选铜后硫铁资源－制硫酸－硫酸渣－铁球团－炼铁、炼钢产业循环产业链.同时，回收利用其他稀贵金属和硫酸余热及烟气资源，实现伴生资源及冶炼废渣高值化利用，利用回收废铜、硫酸铜、富铜矿为原料生产高附加值铜基颜料及发展铜基新材料等.化工行业重点开发利用磷石膏制建筑石膏材料和水泥缓凝剂，不断提高磷石膏的利用效率，实现化工与建材、电力、冶金等工业的耦合；建材行业加大电厂副产粉煤灰开发利用，生产水泥、加气混凝土砌块等产品，实现电力与建材工业的耦合；冶金行业重点提高黑色冶金废渣的利用效率，在传统的利用钢铁冶炼废渣生产水泥的基础上，通过开发微细废渣制品用于水泥及保温材料的生产，实现冶金工业与建材、化工工业的耦合.通过建立工业固废耦合循环产业链，实现铜尾砂、铜冶炼废渣、磷石膏、粉煤灰、脱硫石膏等大宗二次资源的科学、高效利用，将资源价值“吃干榨尽”.

4.5实现工业园区余热、余压梯级利用

按照生态工业园（EIPS）实践理论，产业生态化需要一定的空间载体来支撑，工业园区是若干个企业在空间上的集聚，彼此具有空间上的邻接性，这就为企业之间进行物质流、能量流、技术流的循环利用、共生发展提供物理空间上的载体支撑，为产业在中观层面上实现生态化提供了空间条件.铜陵市已建成两个循环经济工业园区，两个园区可以依据热力学理论，借助系统工程方法，对不同温度的热能按应用规律进行科学分配，通过信息集成、技术集成、能量集成及基础设施共享，把能量转换、传递和利用全过程，整合到企业、园区乃至整个社区的生产与生活空间，充分利用蒸汽、天然气、煤气等工业能源，建立符合生态工业园区的能量梯级利用体系［13］.

（1）建立循环经济工业试验园余热梯级利用体系.利用冶炼企业的热电站锅炉、焦化企业的燃气锅炉和园区内化工企业的余热锅炉，建设园区供热、供气管网系统，满足园区内企业的蒸汽需求，并将富余蒸汽用于洗浴、宾馆、饭店、医院和学校等领域，实现工业与服务业之间的能量梯级利用.

（2）建立横港区域能源梯级利用系统.利用皖能铜陵公司30万机组负荷较低，经常处于调峰状态运行特点，进行热电联产改造，利用改造后的余热和区域内铜冶炼、化工企业余热，建设覆盖横港扫把沟地区的生产、生活能量梯级利用系统.

5　结语

党的十八届五中全会提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的五大发展理念.铜陵作为有色金属类资源型城市走基于生态技术创新的生态化转型之路，是顺应当前发展形势的战略选择，是符合区域实际和产业发展规律的客观要求.产业生态化需要按照产业链的关联、产品的生命周期来布局技术的创新链，通过技术的改造、升级、创新、应用，发展新技术、新产品、新模式和新业态，尤其是加强互联网、物联网等现代信息技术、智能制造、新材料、新能源等技术的应用融合，来驱动产业生态化发展.而产业生态化的过程实现了产业链的延伸、拓展和耦合，并向高附加值环节升级，又反向推动了产业技术的扩散、融合与创新.此外，通过大力培育发展战略性新兴替代产业，不断提高替代产业的规模比重，逐渐降低“三高一低”产业的比例，持续优化调整产业的质量和结构，才是产业生态化发展的根本路径.

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Research on Development Path of Ecological Industry in Tongling

WANG Wei
（College of Territorial Resources and Tourism，Anhui Normal University，Wuhu 241000，China）

Industrial ecology is one of the most important trends of current international industry development and the inevitable choice of industry transformation of resources city.On the basis of industrial ecology theory，and from the perspective of technology innovation，the paper expounds the connotation of the relationship between industrial ecology and biochemical technology innovation，and classifies the innovation category of biochemical technology.And it selects Tongling as metal resourcebased city as a research case and does qualitative analysis and technical analysis of industrial ecological conditions，resources metabolic flux and industrial comparative advantage.And the secondary industry is mainly researched.The concrete paths of ecological development of various industries are proposed.These results can provide the theoretical basis and practical reference for researching industry transformation of resource－based city.

industrial ecology；technology innovation；Tongling

F129

A

1001－2443（2016）03－0264－06

10.14182／J.cnki.1001－2443.2016.03.011

2016－01－06

国家自然科学基金（41271545）.

王伟（1981－），男，安徽怀远人，助理研究员，博士研究生.

引用格式：王伟.铜陵市产业生态化发展路径研究［J］.安徽师范大学学报：自然科学版，2016，39（3）：264－269.