“城市矿产”资源化与智慧城市建设

文/杨敬增（中国电子工程设计院）

1 严峻的现状

1.1 资源枯竭的背景

地球上的矿物已知有3300多种，并构成多样的矿产资源。人类目前使用的95%以上的能源、80%以上的工业原材料和70%以上的农业生产资料都是来自于矿产资源。这些现代工业的“粮食”和“血液”，是社会发展的命脉，是人类赖以生存和发展的重要物质基础，更是全球经济的产业基础。而多年来对矿产资源的过度挖掘和不合理的开发利用，带来资源的枯竭和对地球生态环境的负面影响。因此，合理有效地利用地球资源，维护人类的生存环境，已经成为当今世界所共同关注的问题。

矿产资源最本质的属性之一是其有限性，经济学上表现为稀缺性，稀缺是矿产资源经济学研究的前提和出发点。我国矿产资源总量较大，矿种较全，分布广，但矿产资源的人均储量仅为世界平均值的58%。主要金属矿产人均占有量不足世界的1/4，铜铝更甚，仅为世界人均水平的1/6和1/9。形势不容乐观。

我国大多数矿产资源质量差，共生与伴生矿多，贫矿多，难选矿比较多。大型或露采矿少，中小型和坑采矿多，且单体矿床规模大多偏小，大型超大型矿不多，重要支柱矿产（如铁铜铝金）以中小型为主，不利于规模开发，产量偏低。共（伴）生矿多，综合利用率也比较低[1]。

据有关机构统计，目前世界几种矿产储量，铁173a， 铜 53a， 铝 55a， 铅 21a， 锌 23a， 镍 79a，钴67a，钨42a，再过100多年，地球上将是无矿可采[2]，矿产资源枯竭的时代离我们真的不远了。

1.2 资源消耗巨大

表观消费量（Apparent Consumption）是指当年产量加上净进口量（当年进口量减出口量）。我国是制造大国，从主要能源资源的表观消费量，可以看出资源消耗的速度和比率。

表1为主要金属资源（钢、铜、铝、锌）近年的表观消费量和净进口量，逐年呈现攀升态势[3]。

除国内应用之外，机电产品出口也是资源消耗的重要领域。

据中国机电产品进出口商会统计，2016年，中国机电产品出口为12097.4亿美元，机电产品是中国贸易货值最大的商品，其贸易额占中国贸易额的53.7%，其中出口额占中国总出口额比重近六成。中国电子家电产业占世界贸易份额已经超过30%，其中，家电产品年度出口规模接近650亿美元，计算机、手机等电子信息产品每年出口额达到千亿美元左右。

表1 2010年～2016年我国主要金属资源表观消费量和净进口量

我国出口的机电产品，多数属于资源密集型。其中钢铁、有色金属和塑料所占比重较大，大量家电出口，这些资源也随之走出国门，这也是需要大量资源支撑。

1.3 合理解决好工业化和环境污染的矛盾

资源与环境问题是现代化社会可持续发展的瓶颈问题，一方面，社会进步推动经济不断发展；另一方面，面对工业化对于环境产生的负面影响，生态环境保护刻不容缓。因为经济发展与环境生态保护之间存在着相互依赖，又彼此制约的复杂关系。这就要求我们寻找两者之间的契合点，以资源循环的经济发展模式, 走综合利用道路，才能有效解决资源与环境的矛盾。

一个很有趣的社会现象是，废弃物综合利用率越低，往往污染越严重。因此，仅从减少污染的角度来说，也要不断提高资源利用率。在有色和黑色金属工业尾渣处理，在废塑料和橡胶处理以及工业废物处理利用方面，提高资源利用率尤为突出。另外，对位是资源，错位变污染。寻找契合点，关键在还原。例如铅金属无论是存在呼吸系统还是血液中，都给人们带来严重的疾患，而将废铅生产为铅酸电池，则给汽车和其他各种设备带来不竭的动力；废硫酸腐蚀衣物和皮肤，然而却是化工和制药的重要制剂，就连谈虎色变的放射性元素，也是军事和电力企业不可缺少的资源。罗丹曾说过，“美是到处都有的，对于我们的眼睛，缺少的不是美而是发现。”[4]，同样，资源在城市生活的各个角落，关键在于发现。以科学的理念和先进的技术，将那些因人类利用过而错位为污染物的一部分资源解救出来，重新处理和利用，还原到其资源的属性，是再生资源利用和环境保护工作者时时需要研究的课题。只有孜孜不倦地发现新的途径和方法，在综合利用上下功夫，才能使资源得到合理、永续的利用。

2 “城市矿产”资源化前景广阔

2.1 “城市矿产”示范基地

城市矿产，为现代社会发展找到新的矿山。

2010年5月，国家发展改革委、财政部联合发布《关于开展城市矿产示范基地建设的通知》，决定通过5年的努力，拟在全国建成50个左右技术先进、环保达标、管理规范、利用规模化、辐射作用强的“城市矿产”示范基地。

“城市矿产”是指工业化和城镇化过程产生和蕴藏在废旧机电设备、电线电缆、通讯工具、汽车、家电、电子产品、金属和塑料包装物以及废料中，可循环利用的钢铁、有色金属、稀贵金属、塑料、橡胶等资源，其利用量相当于原生矿产资源。“城市矿产”是对废弃资源再生利用规模化发展的形象比喻。

截至2015年7月，已有6批国家49个城市矿产示范基地得到批复，基本上完成了原来设定的目标。大量“城市矿产”原料以高科技产业化形式循环利用，采用这些再生资源生产的产品，特别是金属产品，完全可以达到成品水平的新材料。例如生产的铜原料，经过电解等方法，均可达到一级电铜（99.97%～99.99%）水平。而铅酸电池等废铅资源经拆解分类、熔炼精炼，也可以生产出99.985%的高纯度铅。城市矿产对于原生资源的替代率不断提高。

随着我国全面建设小康社会任务的逐步实现，“城市矿产”资源蓄积量不断增加。我国城市矿产中所涵盖的废物类型主要包括：废钢铁、废有色金属、废塑料、废橡胶、废电器电子产品、报废汽车、废玻璃、稀贵金属、废机电产品及报废电线电缆等。预计到2030年，我国典型“城市矿产”的处理与生产潜力将达到废钢53 991万t、废铜779万t、废铝6701万t、废铅的1 613万t、废橡胶747.34万t、电子废物1 516.2万t、报废汽车4 002.95万t、建筑垃圾784 157.78万t。

2.2 资源循环利用基地建设

为了大力发展循环经济，加快资源循环利用基地建设，推进城市公共基础设施一体化，促进垃圾分类和资源循环利用，推动新型城市发展，2017年10月29日，国家发改委办公厅、财政部办公厅、住建部办公厅联合发布《关于推进资源循环利用基地建设的指导意见 》（发改办环资〔2017〕1778号）。要求各地全面贯彻党的十九大精神，按照生态文明建设的总体要求，坚持政府引导和市场推动相结合、分类回收与终端处置相结合、统筹规划与分步建设相结合，着力技术创新和制度创新，推动建设一批高环保标准、高技术水准的废弃物综合处置示范基地，弥补城市绿色发展“短板”，助力新型城镇化建设。文件指出，到2020年，在全国范围内布局建设50个左右资源循环利用基地，基地服务区域的废弃物资源化利用率提高30%以上，探索形成一批与城市绿色发展相适应的废弃物处理模式，切实为城市绿色循环发展提供保障。

资源循环利用基地是对废钢铁、废有色金属、废旧轮胎、建筑垃圾、餐厨废弃物、园林废弃物、废旧纺织品、废塑料、废润滑油、废纸、快递包装物、废玻璃、生活垃圾、城市污泥等城市废弃物进行分类利用和集中处置的场所。基地与城市垃圾清运和再生资源回收系统对接，将再生资源以原料或半成品形式在无害化前提下加工利用，将末端废物进行协同处置，实现城市发展与生态环境和谐共生。

2.3 促进“无废城市“建设

2018年12月29日，国务院办公厅向全国印发了《“无废城市”建设试点工作方案》(国办发〔2018〕128号) , 这是党中央、国务院在打好污染防治攻坚战，决胜全面建成小康社会关键阶段作出的重大改革部署，是深入落实习近平生态文明思想的具体行动。推进“无废城市”建设，对推动固体废物源头减量、资源化利用和无害化处理，促进城市绿色发展转型，提高城市生态环境质量，提升城市宜居水平具有重要意义。

“无废城市”是以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领，通过推动形成绿色发展方式和生活方式，持续推进固体废物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式。作为一种先进的城市管理理念，旨在最终实现整个城市固体废物产生量最小、资源化利用充分、处置安全的目标。这也为各地智慧城市的环境资源建设提出了总体解决方案。

该工作方案指出，到2020年，系统构建“无废城市”建设指标体系，探索建立“无废城市”建设综合管理制度和技术体系，试点城市在固体废物重点领域和关键环节取得明显进展，大宗工业固体废物贮存处置总量趋零增长，主要农业废弃物全量利用，生活垃圾减量化和资源化水平全面提升，危险废物全面安全管控，非法转移倾倒固体废物事件零发生，培育一批固体废物资源化利用骨干企业。首先在全国范围内选择10个左右有条件、有基础、规模适当的城市，在全市域范围内开展“无废城市”建设试点。通过在试点城市深化固体废物综合管理改革，总结试点经验做法，形成一批可复制、可推广的“无废城市”建设示范模式，为推动建设“无废社会”奠定良好基础。

3 资源化和智慧城市建设

智慧城市其实就是在互联网、云计算、大数据、物联网等技术的基础上，建设一个包含智慧技术、智慧产业、智慧应用、智慧服务、智慧人文、智慧生活等内容的城市，从而达到提高居民生活幸福感、企业经济竞争力、城市可持续发展的目的。智慧城市需要构建以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的城市可持续创新生态。其中，解决好资源、经济建设与环境保护的矛盾，促进城市健康有序发展，是智慧城市建设的一项重要工作。

3.1 以“3R原则”管理城市

20世纪80年代,美国杜邦公司提出了资源循环 “3R” 即“减量化、再利用、再循环”(Reduce、Reuse、Recycle)原则，之后迅即成为人们实施循环经济的操作指南。3R原则是有机联系的整体, 减量化是指在生产、流通和消费等过程中减少资源消耗和废物产生；再利用是将废物直接作为产品或者经修复、翻新、再制造后继续作为产品或其他产品的部件使用；而资源化，是指将废物直接作为原料进行利用或者对废物进行再生利用。

近年来，我国各项建设取得巨大成就，经济增长平稳。然而高能耗、高排放、低效率的传统增长模式尚未从根本上改变，经济高速发展与环境资源有限承载力之间的矛盾日益加剧，城市环境压力越来越大。以“3R原则”的角度管理城市，就是在减量化、再使用、再循环的过程中，很好地完善回收体系、物流体系、制造体系、仓储空间、销售渠道等一系列环节，并且需要通过法律法规、行业标准规范和各种先进技术的整合，将各环节充分调动起来，将垃圾等城市废弃物处理与工农业多渠道回收、环卫收运处置、废弃物区域协同处置、绿色逆向物流等领域有机结合，形成多产业一体化的环境服务模式。开展从市政环卫，到废气、废水、废弃物的循环利用，并通过产业融合的形式进入各个领域。

3.2 两网融合、协同治理

“两网融合”就是要把城市原有环保环卫两个体系，从源头投放、收运系统、处置末端3个环节进行统筹规划设计，实现投放站点的整合统一、作业队伍的整编、设施场地的共享等。要方便居民分类投放、交售废品，提升收运队伍专业化水平、服务更及时周到，不同类型垃圾能得到循环、再生利用和合理处置处理，资源利用效率达到最大化。

资源循环需要互联网科技的支撑。再生资源往往散于社会，仅仅依靠传统回收和利用方式难于做大做强。以互联网+资源循环方式产业运作，是近年的热点之一。以一些企业集团建立的互联网环卫运营为核心的产业链，借助线上APP和线下回收箱，宣传环保理念、指导居民垃圾分类和定点投放，形成“互联网+分类回收”模式，以促进“两网融合”和协同处理，为城市发展开辟了信息道路。

然而，“互联网+资源循环”的发展也面临不少实际问题。除了估价争议、公众接受过程、盈利模式、信息安全等问题之外，线上线下融合和互联网式资源循环体系的缺失这两大问题比较突出。一些互联网回收企业由于仅在线上运营而无线下布局，向回收再利用环节渗透不够，在线服务限于报价行情、供求信息等服务，并借此收取信息费，但经营的大多是生活废品，价值低，再加上运输瓶颈，很难取得效益。因此，评估已有实践，总结成功做法，探索“互联网+资源循环”发展路径及模式剖析实际问题，有针对性地引导回收模式创新，加强企业盈利模式研究，才能保证这一新兴行业持续发展。

3.3 资源循环产业链

形势紧迫，政策向好，需要开展行之有效的产业实践。资源循环产业链建设是解决“城市矿产”资源化的重要方法和手段之一。

资源循环产业链依据节能减排和清洁生产原则与产品全生命周期理论，将资源综合利用与新产品生产紧密结合，完成“再生资源--回收处理--原料制备--新品生产”的闭路循环系统，从根本上解决污染与生产的矛盾，减少重复熔炼、重复配料、重复加工等多种生产环节，节能减排，极大地降低碳排放，是一种集资源循环和可持续发展为一体的新型生产模式。利用这一模式建立的新型生产形式，对于以“城市矿产”为主的城市再生资源的综合利用提出了总体解决方案。

图1示出了循环产业链的一般结构。

该生产模式以生产加工为契合点，将原生资源和再生资源有效地结合起来，提供的原材料用于新产品生产。当新产品销售并使用后，定向的报废回收网络将废弃品回收并无害化处理加工，产生再生资源，回馈到生产加工环节，进入下一个循环。随着社会上产品保有量的提高，再生资源的产量逐渐增加，原生资源从产业初兴时的主导地位逐渐变为补充地位，从而基本实现了“再生资源—回收处理—原料制备—新品生产”的产业循环。由于整个产业链是以闭路循环形式运行，方便进行全过程环境防治、节能减排和清洁生产的相关操作，从而为城市的生态环境保护和可持续发展提供了切实可行的方法。

图1 循环产业链的一般结构

4 几点建议

1）加快城市发展方式转变，推动经济高质量发展。固体废物问题本质是发展方式、生活方式和消费模式问题。作为现代经济发展的主要载体，城市是“城市矿产”解决方案的重要提供者和执行者，将提升城市再生资源综合管理水平与推进城市供给侧改革相衔接，与城市建设和管理有机融合，就可以推动城市加快形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式和消费模式，提高城市绿色发展水平。

2）以物质全生命周期为载体，加强“城市矿产”资源化中的产业融合。产业融合是指不同产业或同一产业不同行业相互渗透、相互交叉，最终融合为一体，逐步形成新产业的动态发展过程。智慧城市建设中开展产业融合，可以有效促进产业升级和清洁生产，从而达到节能减排和低碳高效的目标，有利推动市场结构在企业竞争合作关系的变动中不断趋于合理化。使市场从垄断竞争向完全竞争转变，经济效率大幅度提高。有助于产业竞争力的提高。更好地推动区域经济一体化。

3）“城市矿产”资源化需要顶层设计。要以城市可持续发展为第一要务，认真规划，明确“城市矿产”的产出、分布、流向和应用范畴，优化资源部署，合理调整产业结构，促进企业之间资源共享。要以清洁生产为核心，采用高科技手段，改变初级原料加工局面，开展深加工业务，延伸产业链。“智慧城市智慧管”，城市管理部门要以包容开放的态度，支持企事业单位开展全方位的合作，鼓励科技创新，加强前瞻型管理，助力企业提高效率，降低能耗，做大做强。

4）未雨绸缪，严格把住废物产生环节。减量化是“3R”中的第一原则，然而在长期的经济发展和社会生活进程中，这一原则往往被忽略。正如马克思所讲过的，应该把通过生产排泄物的再利用而造成的节约和由于废料的减少而造成的节约区别开来,后一种节约是把生产排泄物减少到最低限度和一切进入生产中去的原料和辅助材料的直接利用提到最高限度[5]。按照马克思的观点, 在生产的源头就要注意节约资源和减少废弃物的排放,最大限度地提高原材料利用率和减少废弃物，以预防和抑制环境污染。因此,节约使用资源,减少废弃物产生,是循环利用的前提。在城市中大力倡导绿色生活方式，推动垃圾分类、全过程管理和资源化利用，引导公众在衣食住行等方面践行简约适度、绿色低碳生活方式，促进生活垃圾减量。支持发展共享经济，减少资源浪费。这些也都是智慧城市对于环境与资源和谐发展的现实需求。