锰矿产资源绿色开发指标评价体系

佘怡东，和思宏，曾汝晴

(1. 广西大学 数学与信息科学学院，广西 南宁 530004； 2. 广西大学 机械工程学院，广西 南宁 530004； 3. 中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410083)

锰矿产资源绿色开发指标评价体系

佘怡东1，和思宏2，曾汝晴3

(1. 广西大学 数学与信息科学学院，广西 南宁 530004； 2. 广西大学 机械工程学院，广西 南宁 530004； 3. 中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410083)

以绿色开发作为指导理念，从工艺设备与技术、资源开发利用、污染物排放、污染物回收利用、环境保护等五方面按照AHP方法(层次分析法)构建了一套锰矿产资源绿色开发指标评价体系；运用专家分析法与熵值赋权法相结合确定了指标权值，最终确定了锰矿产资源绿色开发的评价体系。利用该体系，对广西大新县下雷锰矿为例进行了具体分析，并给出相关建议。

绿色开发；层次分析法；评价体系

0 前 言

锰被广泛应用于机械、化工、电子、国防等领域，是生产钢铁的不可或缺的原料。但在锰矿产资源被大规模开发利用的情况下，带来的环境污染破坏问题也不可忽视。针对这些隐患，钱鸣高院士及其团队率先提出了针对煤炭清洁开发的“绿色开发(Green mining)”的观点[1]。经由国内外众多学者、专家对这个观点理念不断地改进、完善之后，绿色开发理念运用范围更为广泛，被更多企业家和管理阶级运用到实际生产之中，以实现资源的循环利用及可持续发展。而锰矿产资源的绿色开发指标评价体系对衡量绿色开发的成功与否起着至关重要的作用。故此，能否构建一个客观、合理、准确的评价体系对其实现绿色开发具有起着至关重要的作用。而作为一个完整的锰矿产资源绿色开发评价体系应该包括技术的创新性、资源利用的持续性、对周围环境的友好型、人力资源发展的均衡性等要素。

1 评价指标体系的建立

1.1 构建锰资源绿色开发评价指标体系

本文结合锰资源绿色开发与层次分析法的特点，将该评价体系分为3层。第1层为总目标层，即绿色开发的发展水平程度；第2层为准则层，即评价绿色开发的主要准则；第3层为评价指标层，即描述绿色开发的各项具体指标。1、2、3层分别予以字母D、P、A表示。

根据绿色开发的内涵，并结合锰矿产资源的实际情况构造的锰矿产资源绿色开发指标评价体系，如图1所示。

图1 锰矿产资源绿色开发评价指标体系

1.2 具体指标权重的计算

在锰矿产资源绿色开发评价体系中，指标的权重对评价结果准确与否起着至关重要的影响效果。专家法能够较好地体现了决策者的主观意向，但却具有客观性不够的缺点；熵值法能保证客观性且有理论依据作为支撑[2]，但却没有利用专家知识。由于存在上述问题，故将专家法的权重与熵值法得到的权重进行组合，得到既有客观性、又能反映专家经验的组合权重。

1.2.1 熵值赋权法

熵用S表示，他的概念被普遍应用于化学及热力学中。而应用在系统论中，熵作为函数描述系统所处的状态，同时，也能够度量系统中失序现象。熵值赋权法拥有较高可靠程度，经常被用来确定指标的权值[3-4]。

假设有n个评价对象与m个评价指标，他们所构成的数据集为

S=﹛x1,x2…,xn﹜,xi∈Rm

利用熵值赋权法对指标权值的计算分为四步，具体过程如下。

第1步：原始数据标准化处理

假定评价指标j的理想值为xj*；第j个指标的第i个评价对象的数值为xij；第j个指标的最大值是maxxj*；yij为xij对xj*的接近程度，也即极差化处理后的值。其中，锰矿产资源绿色开发评价指标均为正项指标，采用(1)式处理各指标数值：

(1)

利用比重法定义其标准化值：

(2)

第2步：指标信息输出熵值e以及信息效用值g

第j个指标信息输出熵值ej:

(3)

其中，k为常数，与系统的指标数m有关。

指标的信息效用值g则由该项指标的信息输出熵值ej与1之间的差值所决定，即：

gj=1-ej,j=1,2,…,m

(4)

第3步：计算各指标权重w

(5)

w=(w1,w2,…,wm)T

(6)

熵值赋权法是使用信息效用值g来计算的，指标g值越高，那么这个指标对得分结果的影响程度越大，也就越重要。

第四步：样本的评价

rij=yij·wj,i=1,2,…n;j=1,2,…,m

(7)

(8)

显然ri的值与样本效果呈正相关关系，对所有ri数值进行计算，可以得到锰矿产资源绿色开发指标评价的最终结果。

1.2.2 组合赋权法

专家分析法的权重w1与熵值赋权法的权重w2进行线性组合，由此得出组合权：

w=α·w1+(1-α)·w2

(9)

其中，α是由决策者的主观偏好所确定的。在这里，为了保证一般性，取作0.5

w=0.5·w1+0.5·w2

(10)

1.3 锰矿产资源绿色开发评价方法

锰矿产资源绿色开发指标评价涉及多因素、多层次的复杂评价过程，需要运用交叉学科的知识对绿色开发提供相应的建议[5]。但由于对各项指标做定性分析存在着不可公度的问题，因此利用模糊数学理论[6]对指标进行定量分析。

将锰矿产资源绿色开发程度记作Z，由矿山清洁标准[7]对锰矿产资源绿色开发发展程度的划分如下： 0

锰矿产资源绿色开发评价步骤如下：

第1步：确定评判指标集U：

U=﹛A1,A2,…,A16﹜

(11)

第2步：建立评判指标隶属度矩阵R：

R=(R1,R2,…,Rm)T

(12)

隶属度矩阵是经由组合赋权法所确定的，式中Ri为A1对应的隶属度，且隶属度指标值与绿色开发程度呈正相关关系时，其函数为：

(13)

隶属度指数与绿色开发程度呈负相关关系时，其函数函数为：

(14)

式中，A为锰矿产资源绿色开发实际指标值；0为最差状态，p为最差状态时的指标值；1为理想状态，q为理想状态时的指标值。

第3步：确定权重系数矩阵w

w=(w1,w2,…,wm)

(15)

(16)

式中，wi为指标值Ai相应的权值。

第4步：评价结果的计算

Z=R·w

(17)

式中，Z表示综合评价值，可以判断锰矿产资源绿色开发程度所处的发展阶段。

2 实例分析——以广西大新县下雷锰矿为例

广西大新县下雷镇矿藏资源十分丰富，锰矿储藏量达1.3亿t，居全国首位，有“中国锰都”之称，是自治区工业重点镇之一。首先，利用专家分析法确定各指标的权值；其次，通过2015年最新统计数据由熵值赋权法计算出每个指标的权值。最后，由公式(10)计算每个指标的组合权用以作为评价的最终权数以及下雷锰矿具体得分。评价得分划分为五个等级：高(0.85～0.1)，较高(0.7～0.85)，一般(0.5～0.7)，较低(0.3～0.5)，低(0～0.3)。其中A3、A5、A7、A10落在高得分区域；A6、A9落在较高得分区域；A1、A8落在一般得分区域；A2、A16落在较低得分区域；A4、A11、A12、A13、A14、A15落在低得分区域。

把数据带入公式(17)中，可以得到最终组合权法的综合评价值为Z组合法=0.539 17，故广西大新县下雷锰矿产资源的开发发展程度属于由传统开发转向绿色开发。

3 问题和建议

大新县下雷锰矿的问题归纳起来有以下两点：a资源浪费严重。技术落后、秩序混乱，废物以及半生资源回收利用水平不高。特别是对于废石和尾矿的利用率低下，违背了可持续性发展、循环利用的原则;b环境破坏程度大。开发过程的不当性对地下水资源与大气环境造成了严重的破坏。

针对以上问题，提出了以下建议：a提高技术水平、创新能力。依靠科技创新来推动无废、少废的绿色开发技术，以实现“去污、减排、提效、节能”的目的;b提高锰矿产资源的综合利用率。一方面，提高选矿水平，减少中间过程不必要的消耗；另一方面，对开发过程所产生的废弃物以及伴生资源尽可能循环利用;c加强生产过程的管理与监督。

4 结 论

锰矿产资源绿色开发的指标评价体系的影响因素繁多，是一项十分复杂的系统工程。本文按照层次分析法构建了一套包含16个评价指标的层次结构模型评价指标体系。并且通过专家分析法、熵值赋权法、组合权法等方法对各个指标的权重进行了确定，并采用模糊数学理论建立了最终的评价系统。利用锰矿产资源绿色开发的指标评价体系，对广西大新县下雷锰矿进行相应的分析，得出2015年下雷锰矿产资源绿色开发组合权评分为0.539 17，处于由传统开发转向绿色开发的发展程度。最后，点出了下雷锰矿开发过程存在的问题以及相应的解决建议。

[1] 钱鸣高. 绿色开采的概念与技术体系[J]. 煤炭科技, 2003(4): 1-3.

[2] 杨雅勋,李子春,李子青,等. 基于组合权值灰关联法的旧桥加固方案评价[J]. 长安大学学报(自然科学版), 2007(5): 62-65.

[3] 郭显光. 改进的熵值法及其在经济效益评价中的应用[J]. 系统工程理论与实践, 1998(12): 99-103.

[4] 潘霄. 基于AHP和熵值法的中小医药企业灰色综合信用评价[D]. 成都: 电子科技大学, 2013.

[5] 刘志文. 锰矿露天转地下开采隔离层厚度优化分析[J]. 中国锰业, 2016(6): 79-80.

[6] 傅林. 某锰矿采矿方法的技术改进[J]. 中国锰业, 2017(1): 82-84.

[7] 罗德江, 吴尚昆, 郭科. 基于组合权—灰色关联分析法的矿产资源开发利用综合评价[J]. 金属矿山, 2015(2): 20-25.

Evaluation Index System of Manganese Mineral Resources Green Exploitation

SHE Yidong1, HE Sihong2, ZENG Ruqing3

(1.SchoolofMathematicsandInformationScience,GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004,China;2.SchoolofMathematicsandInformationScience,GuangxiUniversity，Nanning,Guangxi530004,China;3.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China)

With the green development as the guide, a hierarchical model evaluation index system is constructed from process equipment and technology, including resource exploitation and utilization, pollutant discharge, pollutant recycling and environmental protection. The combination of expert analysis and entropy weighting method are used to determine the weight of index. Finally, the evaluation system of green development of manganese mineral resources will be determined. Based on this system, a detailed analysis and some suggestions are made to Xialei Mn-Mine of Daxin in Guangxi.

Green development; Analytic hierarchy process; Evaluation system

2017-06-09

中国制造2025的广西制造企业生产车间智能化管理研究(201610593063)

佘怡东(1996-)，女，湖南郴州人，在读大学生，研究方向：应用数学，手机：18577814281，E-mail：18577814281@wo.cn.

F426.1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.036