馬遷利

（北京服裝學院商學院，北京100029）

鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式研究

馬遷利

（北京服裝學院商學院，北京100029）

面對資源和環(huán)境的雙重約束，傳統(tǒng)鋼鐵制造業(yè)應向生態(tài)化轉(zhuǎn)型，將其高投入、高消耗、高排放的線性模式轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式。利用循環(huán)經(jīng)濟中的工業(yè)共生原理，探討了鋼鐵產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式的可行性，并分析了其產(chǎn)生的經(jīng)濟和生態(tài)效益。

鋼鐵；工業(yè)共生原理；循環(huán)經(jīng)濟

改革開放后，借助于30多年經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速成長，由20世紀的五六十年代的依靠土法煉鐵，一躍到今天全球最大產(chǎn)鋼國和耗鋼國。近年來，由于我國的資源環(huán)境問題日益突出，作為傳統(tǒng)高投入、高污染、高能耗的典型性代表產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)鋼鐵工業(yè)也面臨著資源和環(huán)境的雙重壓力。而循環(huán)經(jīng)濟中的工業(yè)共生理論，對促進我國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要指導意義。

1 工業(yè)共生與循環(huán)經(jīng)濟模式構(gòu)建

1.1工業(yè)共生的內(nèi)涵和本質(zhì)

在生態(tài)學中，共生是一種常見現(xiàn)象，是指兩種不同生物之間所形成的緊密互利關系，是生物之間相互關系的高度發(fā)展（圖1）。在共生關系中，一方為另一方提供有利于生存的幫助，同時也獲得對方的幫助，稱之為互利共生；如對其中一方有益，對另一方?jīng)]有影響，稱之為偏利共生；共生的結(jié)果是給共生的物種帶來驚人的好處。

圖1 生物共生關系模型

受生物界中共生現(xiàn)象的啟示，在20世紀80年代末，一些學者開始研究工業(yè)系統(tǒng)中存在的共生關系，并將工業(yè)共生定義為一種工業(yè)組織形式。在其中某一生產(chǎn)過程的廢物可以用作另一生產(chǎn)過程的原料，從而最高效地利用資源和最大限度地減少工業(yè)廢物[1]。顯然，工業(yè)共生的本質(zhì)就是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)方式，使不同企業(yè)之間形成共享資源和互換副產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)共生組合，使上游生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物成為下游生產(chǎn)的原料，達到相互間資源的最優(yōu)化配置。

1.2循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式與工業(yè)共生

在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)和能量通過食物鏈在生物圈和外界環(huán)境之間形成循環(huán)、流動和充分利用（圖2），其整個過程不產(chǎn)生任何絕對意義上的廢物[2]。

圖2 自然生態(tài)系統(tǒng)的簡易食物鏈模型

循環(huán)經(jīng)濟模式是按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng)，把傳統(tǒng)的依賴資源消耗的線性增長的經(jīng)濟，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽可鷳B(tài)型資源循環(huán)來發(fā)展的經(jīng)濟。即建立起“資源—產(chǎn)品—消費—再生資源”

的物質(zhì)閉環(huán)流動型經(jīng)濟（圖3），循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式是對能源及其廢棄物實行綜合利用的生產(chǎn)活動過程，而不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）之間形成相互共享資源和利用副產(chǎn)品的關系，正是前述工業(yè)共生的題中之義。

圖3 中：V代表天然材料；M代表加工材料；P代表產(chǎn)品；S代表殘留物；I代表回收材料；R代表未加收集的殘留物；其下角的e、m、c、w分別代表采掘者、生產(chǎn)者、消費者和廢物處理者；與表示產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)與流動。

2 基于工業(yè)共生的鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式構(gòu)建

資源耗竭和環(huán)境惡化已構(gòu)成我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)持續(xù)增長的重要瓶頸，這與鋼鐵工業(yè)長期沿用的“資源—產(chǎn)品—廢棄物”單向線性工業(yè)發(fā)展模式密切相關。要突破這個瓶頸，擺脫資源和環(huán)境對我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的束縛，就必須對鋼鐵工業(yè)傳統(tǒng)模式進行改造，構(gòu)建以工業(yè)共生為基礎的鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式。

2.1鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式的可行性分析

鋼鐵工業(yè)屬于資源密集型產(chǎn)業(yè)，開發(fā)的主要對象是各種粉狀、塊狀黑色金屬和非金屬礦物，生產(chǎn)規(guī)模大，工藝過程復雜，包括礦石的采選以及金屬的冶煉、冶金產(chǎn)品的加工等，其生產(chǎn)需要輸入大量自然資源，在冶煉出成品生鐵和軋制鋼材的同時，也向外界大量排放廢氣（汽）、廢水和廢渣等副產(chǎn)品。這使得鋼鐵工業(yè)有可能與一些其他的工業(yè)發(fā)生原料、能量、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的交換，通過縱向和橫向的系統(tǒng)耦合形成共生關系（圖4）。

2.1.1機械工業(yè)

通過生鐵、粗鋼和鋼材這個媒介與鋼鐵工業(yè)建立起共生關系的主要是工業(yè)設備、農(nóng)業(yè)機械和運輸機械制造業(yè)，這些工業(yè)形成了鋼鐵工業(yè)傳統(tǒng)的下游產(chǎn)業(yè)鏈。鋼鐵工業(yè)與其下游產(chǎn)業(yè)的共生關系主要體現(xiàn)兩個方面：一是鋼鐵工業(yè)依據(jù)下游機械制造業(yè)的需要，或與下游機械制造業(yè)一起對鋼材進行深加工和靈巧設計，提升鋼材質(zhì)量，延長其壽命周期；下游機械制造業(yè)同時也向鋼鐵業(yè)提供冶金設備和礦山機械；二是與下游制造業(yè)加強信息交換，對其生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生邊角廢料以及使用末期的廢舊機械產(chǎn)品實施回收再生鋼材。下游機械制造業(yè)主要與鋼鐵工業(yè)形成產(chǎn)品代謝（回收）共生關系。

圖4 鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式可能性分析圖

2.1.2能源工業(yè)和化學工業(yè)

通過廢氣（汽）這個媒介與鋼鐵工業(yè)建立起共生關系的是能源和化學工業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)過程是將煤炭轉(zhuǎn)換為熱能、電能、壓力能、可燃氣、H2等能源形式的過程，這些能源在鋼鐵生產(chǎn)過程中并未被充分利用，存在較大的浪費和污染，這些未被利用的能源可被用于發(fā)電和制備新能源，新產(chǎn)生的電力還可以返輸回鋼鐵廠使用。鋼鐵生產(chǎn)過程同時也是一種化合反應過程，煤炭在煉焦、冶煉鋼鐵的過程中生成大量的CO，H2，CH4和SO2，經(jīng)過提純加工后可用作許多化工產(chǎn)品的投入原料。能源與化學工業(yè)主要與鋼鐵工業(yè)形成廢物（副產(chǎn)品）代謝共生關系。

2.1.3建材工業(yè)和化學工業(yè)

通過鋼渣和高爐渣這個媒介與鋼鐵工業(yè)建立起共生關系的是建材工業(yè)和化學工業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鋼渣經(jīng)過粉碎處理后，其含鐵部分可以返回再用，而剩余的尾渣和尾粉可以作為優(yōu)良的筑路材料和基地用碎石；高爐水渣則可用來作為生產(chǎn)各種標號水泥的投入原料，降低水泥的生產(chǎn)制造成本[3]。此外，鋼渣中含有多種對農(nóng)作物有利的微量元素，經(jīng)過高溫后更容易被作物吸收利用，因此可用作土壤改良劑，或是作為生產(chǎn)鈣磷肥的原料[4]。建材和化學工業(yè)主要與鋼

鐵工業(yè)形成廢物（副產(chǎn)品）代謝共生關系。

通過前述分析，不難發(fā)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)與機械工業(yè)、能源工業(yè)、化學工業(yè)以及建材工業(yè)可以通過相互利用產(chǎn)品和廢物（副產(chǎn)品）展開合作，形成密切的工業(yè)共生關系，實現(xiàn)各種資源的循環(huán)流動或充分利用。

2.2鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式構(gòu)建

鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式可分為初級的鏈狀耦合結(jié)構(gòu)和高級的網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)兩種，下面對這兩種結(jié)構(gòu)分別進行描述。

2.2.1鏈狀耦合結(jié)構(gòu)

鏈狀耦合結(jié)構(gòu)是一種一維結(jié)構(gòu)鏈，是鋼鐵工業(yè)與其他相關縱向共生工業(yè)的直接耦合。模仿自然生態(tài)系統(tǒng)中的縱向食物鏈，以代謝鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品和廢物為主要目的，可以形成多條縱向的鋼鐵生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。主要有以下幾種（圖5中的實線部分）。

圖5 鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式示意圖

（1）鋼鐵廠—（鋼材）—制造企業(yè)—（制造廢鋼）—鋼鐵廠；鋼鐵廠—（鋼材）—制造企業(yè)—（鋼材制品）—社會消費—（使用末期鋼鐵制品）—鋼鐵廠；

（2）鋼鐵廠—（煤氣）—發(fā)電廠—（電力）—鋼鐵廠；

（3）鋼鐵廠—（工業(yè)污水）—污水處理廠—（工業(yè)用水）—鋼鐵廠；

（4）鋼鐵廠—（爐渣）—水泥建材廠；

（5）鋼鐵廠—（礦渣）—化肥廠；

（6）鋼鐵廠—（CO，CH4，H2）—化工廠；

（7）鋼鐵廠—（H2）—氫能源廠；

（8）鋼鐵廠—（暖氣、煤氣）—周圍社區(qū)；

（9）鋼鐵廠—（暖氣）—溫室大棚。

2.2.2網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)

僅形成縱向的鋼鐵共生產(chǎn)業(yè)鏈還不夠，因為鏈狀耦合結(jié)構(gòu)上各共生企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）之間物質(zhì)供應、能量流動和信息交換仍然是線性開放系統(tǒng)，各產(chǎn)業(yè)鏈、共生部門之間的相互聯(lián)系還很少。同自然界中的食物鏈會相互交錯連接成復雜營養(yǎng)關系的食物網(wǎng)一樣，鋼鐵共生產(chǎn)業(yè)鏈在其結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展過程中，也會彼此交錯，相互聯(lián)系，形成新的共生鏈狀結(jié)構(gòu)，最終使整個鏈狀結(jié)構(gòu)按共生代謝關系構(gòu)成一個多元復雜的網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)，成為一個相互聯(lián)系、利用和依存的有機整體。比如使用末期的某些機械產(chǎn)品零部件的損壞僅僅是在局部出現(xiàn)了磨損、腐蝕等情況，通過再制造工程設計，采用一系列相關的高新先進再制造技術，完全可以使其脫胎換骨，形成全新的再制造品，在性能還是質(zhì)量上都不亞于原先的新品[5]，這就無需將其回收形成原材料再用；污水處理廠可以同時處理鋼鐵廠和周圍社區(qū)的污水，并向鋼鐵廠和周圍社區(qū)提供工業(yè)和生活用中水；發(fā)電廠既可以向鋼廠供電，也可以向社區(qū)供電，其燃煤產(chǎn)生的粉煤灰收集后可用于生產(chǎn)各種建材；利用鋼廠副產(chǎn)品生產(chǎn)的化肥可用于周圍的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)，而周邊社區(qū)產(chǎn)生的垃圾可用于焚燒發(fā)電，其中的高熱值成分如塑料還可用于鋼廠的噴吹燃料。這種網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)主要是通過對多條鏈式結(jié)構(gòu)橫向耦合（圖5中的實線部分加上虛線部分）而形成。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得相關產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)利用更加充分，資源和環(huán)境承載壓力顯著縮小，可持續(xù)發(fā)展能力大幅增強。

2.3鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式的效益分析

實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，可以使投入到鋼鐵工業(yè)中的物質(zhì)流、能量流得到合理配置和優(yōu)化利用，并且給相關共生單位帶來共生效益（表1）。

表1 鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式經(jīng)濟效益分析

對于鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式來說，經(jīng)濟效益只是是共生效益的一個方面，資源消耗降低以及廢物排放減少等環(huán)境方面的效益，也是其共生效益的一個方面，而且是非常突出的一個重要方面，對降低當前鋼鐵工業(yè)所在地的環(huán)境負荷，化解生產(chǎn)和生活矛盾，打造宜居生態(tài)社區(qū)，提升民眾生活質(zhì)量具有重要意義。

3 結(jié)語

鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，是對傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè)“高投入—高消耗—高排放”發(fā)展模式的根本變革，其特點是“低投入—高利用—低排放”，是以盡可能小的資源消耗和環(huán)境成本，獲取盡可能大的經(jīng)濟和社會效益，從而使鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程和諧共生，是一種符合可持續(xù)發(fā)展理念的良性增長模式。

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Circular economic development mode for iron and steel industry on the basis of industrial symbiosis

MA Qianli
（School of Business,Beijing Institute of Fashion Technology,Beijing 100029,China）

Being faced with resource shortage and environment pollution,the traditional iron and steel industry has to follow the ecological laws and turn its development pattern from unilateral linearity mode to circular economy mode. Based on the industrial symbiosis theory,imitating the food chain in natural ecological system,this paper designed an eco-industrial chain for iron and steel industry,and further more,analyzed the economic benefits and the ecological benefits.

iron and steel industry,industrial symbiosis,circular economy

F124.5；X757

A

1674-0912（2015）03-0004-04

2014－12－04）

北京市教委人文社科面上項目（AJ2014-13）；北京市教師隊伍建設——青年英才項目（YETP1417）

馬遷利（1976-），男，山西晉城人，博士，講師，研究方向：可持續(xù)經(jīng)濟、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟。