（环境工程专业论文）铝业循环经济系统稳定性研究.pdf

山东大学硕士学文论文 中文摘要 循环经济的快速发展，为改变我国目前污染严重、资源利用效率低下的经 济发展模式提供了良好的契机。近年来，许多行业都对发展循环经济，实现可 持续发展进行了大量的尝试并取得了良好的经济、社会和环境效益，循环经济 呈现出了蓬勃发展的势头。通过借鉴国外发展循环经济的经验可以发现，循环 经济在发展过程中也会出现各种问题导致整个循环经济系统的不稳定，因此有 必要对循环经济系统的稳定性进行超前性的研究。 铝业在我国的国民经济中处于重要地位，同时铝业又是一个高污染、高能 耗的行业，为了实现铝业的可持续发展，铝行业成为我国首先推行循环经济发 展模式的行业之一，各大型铝业企业如国有企业中的中铝、包铝，私营企业中 的信发集团等相继制定了循环经济发展规划。因此本文选取铝业对其循环经济 系统的稳定性进行研究。 本文以循环经济基本理论为基础，结合系统工程理论、工业生态学理论、 经济学理论、博弈论、清洁生产理论和铝业相关生产技术，从铝业循环经济系 统的柔性、刚性和开放性出发，对铝业循环经济系统稳定的内涵进行了界定， 认为在铝业循环经济系统运行过程中，系统保持相对稳定运行的同时能够灵活 调整生产以应对外界条件的变化，并能合理吸纳外来企业加入到循环经济系统 中去，则这个铝业循环经济系统是稳定的。 论文分别对铝业循环经济系统稳定性的柔性影响因素、刚性影响因素、开 放性影响因素进行了分析研究，根据系统稳定性的各影响因素，采用层次分析 法和特尔斐法相结合的方法建立了稳定性评价指标体系，并对指标体系中的各 因子权重进行了赋值。采用指数化变换法和线性加权和法建立了稳定性的评价 方法。 论文以山东信发集团为案例对铝业循环经济稳定性评价方法进行了实际应 用，建立了信发集团铝业循环经济系统稳定性评价指标体系，对信发集团两个 时期经济系统稳定性进行了分析评价，并提出了相关优化建议。 山东大学硕士学文论文 通过本文的研究，提出了铝业循环经济系统稳定性的评价指标体系和评价 方法，进一步丰富了循环经济理论体系，为未来铝业循环经济的发展提供理论 依据，避免铝业循环经济发展过程中出现系统不稳定的问题，也为其他行业循 环经济的发展提供借鉴。 关键词：铝业；循环经济；系统稳定性；评价方法 i i 山东大学硕士学文论文 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fc i r c u l a re c o n o m yi st h eg r e a tm o m e n tf o rt h e t r a n s f o r mo fo u rp r e s e n t h e a v i l yp o l l u t a n t ，l o wr e s o u r c ee f f i c i e n t e c o n o m y d e v e l o p m e n tp a t t e m r e c e n t l y , av a r i e t y o fi n d u s t r i e st r i e dal o to nc i r c u l a r e c o n o m ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，a n dp o s i t i v es o c i a l ，e n v i r o n m e n t a la n d e c o n o m i cb e n e f i t sh a v eb e e no b t a i n e d c i r c u l a re c o n o m yw e n tt h r o u g hv i g o r o u s l y d e v e l o p m e n t t a k i n gc i r c u l a re c o n o m yd e v e l o p i n ge x p e r i e n c ef r o mo t h e rc o u n t r i e s a sr e f e r e n c e ，w ef i n dt h a tal o to fp r o b l e m sm a yt a k ep l a c ei nt h i sp r o g r e s sw h i c h l e a dt ot h ei n s t a b i l i t yo f t h ew h o l ec i r c u l a re c o n o m ys y s t e m s oi ti sn e c e s s a r yt od o f o r w a r dr e s e a r c ho nt h es t a b i l i t yo fc i r c u l a re c o n o m ys y s t e m a l u m i n u mi n d u s t r yp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nn a t i o n a le c o n o m y , a n da tt h e m e a n t i m eah e a v i l yp o l l u t a n ta n dh e a v i l ye n e r g yc o n s u m i n gi n d u s t r y s oa l u m i n u m i n d u s t r yb e c o m e so n eo ft h ei n d u s t r i e sw h i c hf i r s t l yi m p l e m e n tc i r c u l a re c o n o m y e v e r yl a r g ea l u m i n u me n t e r p r i s e ，l i k eb a o t o ua l u m i n i u mc o ，l t d ，a l u m i n u m c o r p o r a t i o no fc h i n al i m i t e da n dx i n f ac o r p o r a t i o ns u c c e s s i v e l ye s t a b l i s h e d c i r c u l a re c o n o m yd e v e l o p m e n tp r o j e c t s i nt h i sw o r k , t h es t a b i l i t yo fc i r c u l a r e c o n o m ys y s t e mi na l u m i n u mi n d u s t r yi ss t u d i e d t h i sw o r ki sb a s e do np r i n c i p l ec i r c u l a re c o n o m yt h e o r y , a n dc o m b i n e dw i t h s y s t e m se n g i n e e r i n gt h e o r y , i n d u s t r i a le c o l o g y , e c o n o m i c st h e o r y , g a m et h e o r y , c l e a n i n gp r o d u c t i o nt h e o r ya n da l u m i n u mi n d u s t r yc o r r e l a t e dp r o d u c i n gt e c h n o l o g y p r o c e e d i n gf r o mt h ef l e x i b i l i t y , r i g i d i t ya n do p e n n e s so ft h ec i r c u l a re c o n o m y s y s t e mi na l u m i n u mi n d u s t r y , o u rw o r kd i s c u s s e st h ec o n n o t a t i o no fc i r c u l a r e c o n o m ys y s t e ms t a b i l i t yi na l u m i n u mi n d u s t r y , a n dc o n c l u d e st h a td u r i n gt h e f u n c t i o n i n go ft h ec i r c u l a re c o n o m ys y s t e m i na l u m i n u mi n d u s t r y , w h e ns y s t e m m a n a g e sm o d u l a t i n gp r o d u c t i o nf l e x i b l yi no r d e rt oc o p ew i t he n v i r o n m e n tc h a n g e s ， k e e p i n gr e l a t i v e l ys t a b l ef u n c t i o n i n go ft h es y s t e ma tt h es a m et i m e ，a n dr e a s o n a b l y a b s o r b i n ga l i e ne n t e r p r i s e si n t o t h ec i r c u l a re c o n o m ys y s t e m ，t h i sa l u m i n u m i n d u s t r yc i r c u l a re c o n o m ys y s t e mi ss t a b l e i i i 山东大学硕士学文论文 i nt h i sw o r k ，a n a l y s i so nf a c t o r sw h i c hi n f l u e n c ef l e x i b i l i t y , r i g i d i t ya n do p e n n e s s o fa l u m i n u mi n d u s t r yc i r c u l a re c o n o m ys y s t e ms t a b i l i t ya r ed i s c u s s e d ，a c c o r d i n gt o w h i c h ，s t a b i l i t ye v a l u a t i n gi n d e xs y s t e mi se s t a b l i s h e d ，u s i n gac o m b i n e dm e t h o do f a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s sm e t h o da n dd e l p h im e t h o d ，a n dw e i g h to f e a c hf a c t o ri n t h ee v a l u a t i n gi n d e xs y s t e mi se v a l u a t e dt o o s t a b i l i t ye v a l u m i n gm e t h o di s e s t a b l i s h e du s i n gi n d e x a t i o nc o n v e r s i o nm e t h o da n dw e i g h t e dl i n e a rm e t h o d c a s es t u d yo fs t a b i l i t y e v a l u a t i n g i n d e xs y s t e mi sc a r r i e do u to nx i n f a c o r p o r a t i o n ，a n de c o n o m i cs y s t e ms t a b i l i t yo fx i n f ac o r p o r a t i o nd u r i n gt w op e r i o d s i sa n a l y z e d ，e v a l u a t i n gi n d e xs y s t e mi se s t a b l i s h e da n do p t i m i z a t i o ns u g g e s t i o n sa l e p u tf o r w a r d a l u m i n u mi n d u s t r yc i r c u l a re c o n o m ys y s t e ms t a b i l i t ye v a l u a t i n gi n d e xs y s t e ma n d e v a l u a t i n gm e t h o da r ee s t a b li s h e di nt h i sw o r k , w h i c he n r i c ht h ec i r c u l a re c o n o m y t h e o r y , p r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i sf o r f u t u r e d e v e l o p m e n to fa l u m i n u mi n d u s t r y c i r c u l a re c o n o m ys y s t e m ，a v o i du n s t a b l ep r o b l e m sd u r i n gi t sd e v e l o p m e n t ，a n d p r o v i d er e f e r e n c ee x p e r i e n c ef o rc i r c u l a re c o n o m yd e v e l o p m e n ti no t h e ri n d u s t r i e s k e yw o r d s ：a l u m i n u mi n d u s t r y , c i r c u l a re c o n o m 5s y s t e ms t a b i l i t y , e v a l u a t i n g m e t h o d 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：盘圭坐日期：卿 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电 子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：邀导师签名：期：竺2 ：! ：7 、 山东大学硕士学文论文 1 1 论文选题背景 第一章绪论 改革开放以来，中国经济的快速发展，彻底改变了人们的生产和生活方式， 极大丰富了人民的物质文化生活。但是，由于我国的经济发展方式多为粗放型模 式，社会生产消费仍处于“大量生产、大量消费、大量废弃的阶段。传统的经 济发展模式在给中国带来巨大的物质财富的同时，也给我们的生活环境带来了严 重的损害，环境污染、资源短缺、生态破坏等各类问题层出不穷，制约了我国经 济的持续发展，影响了人民生活水平的持续改善。 面对传统经济发展模式存在的问题，我国适时做出了发展循环经济，走可持 续发展之路的战略决策。循环经济成为转变经济发展方式，实现经济、社会、环 境协调可持续发展的最佳途径，为我国经济持续稳定发展开辟了新的道路。近年 来，循环经济在我国得到了突飞猛进的发展，众多的省、市甚至县都制定了循环 经济发展规划，各类循环经济产业园区不断涌现，许多企业也以推行清洁生产、 构建循环经济产业链的方式实践循环经济，并收到了良好的经济、社会、环境效 益。 山东省从2 0 0 0 年起就开始探索发展循环经济。在2 0 0 1 年修改后的山东省 环境保护条例中，山东省明确要求，“发展循环经济，加强生态保护和生态建 设”，从而为发展循环经济提供了法律依据；2 0 0 3 年，山东省政府批准实施山 东生态省建设规划纲要。山东省人大关于建设生态省的决议中明确提出， “发展循环经济是建设生态省的核心”。山东开始积极探索循环递进、相互关联 的“点、线、面”共同推进的循环经济发展模式；2 0 0 6 年，山东省政府设立了 节约能源办公室，具体负责组织全省建设节约型社会和发展循环经济工作；2 0 0 7 年，山东省制定山东省循环经济试点工作实施方案，提出培育1 0 个循环经济 型城市、2 0 个循环经济型园区、3 0 0 家循环经济型企业，研究探索十个重点行业 的循环经济模式等目标【1 1 。 目前，众多行业企业相继建立起循环经济发展模式，如山东海化集团的碱系 山东大学硕士学文论文 列、溴系列、苦卤化工系列、精细化工系列四大循环经济产业链条；山东鲁北集 团的磷铵一硫酸一水泥联产、海水一水多用、盐碱电联产三大循环经济产业链； 山东信发铝电集团的以“氧化铝一电解铝一铝材加工为主线的铝业产业链、以 “煤一热电一汽”为核心的能源生产产业链、以“玉米一淀粉一味精一高效复合 肥”为主线的加工产业链和以“密度板一板材深加工为主体的木材加工产业链 四大循环经济产业链。 循环经济良好的发展势头让人鼓舞，但是我们必须认识到，任何一种经济模 式都不是完美无缺的，循环经济也不能例外，在其发展过程中也会面临着各种问 题，其中最主要的就是循环经济是否能持续稳定发展，体现到企业层面上即为是 否能保持循环经济产业链的稳定运行。从国外经验看，许多循环经济( 生态工业) 产业园区在发展过程中出现了产业链不稳定、生产波动的问题。以经典的卡伦堡 模式为例，就曾因为上游企业a s n a e s v a e r k e t 火电厂采用了新的低价燃料奥利木 松石油，给下游企业g y p r o c 石膏厂的石膏产品带来了严重的质量问题，从而造 成了产业链的不稳定【2 】。 由于我国循环经济的发展还处于初级阶段，尚未出现大的循环经济系统稳定 性问题，但是通过借鉴国外经验教训，对循环经济系统稳定性展开前瞻性研究是 非常有必要的。本文将通过对铝业循环经济系统稳定性的研究，识别出铝业循环 经济系统稳定性的影响因素，建立稳定性评价模型和评价方法，为铝业循环经济 系统的发展提供指导，也为其他行业循环经济的发展提供借鉴。 1 2 循环经济稳定性研究现状 1 2 1 循环经济稳定性的概念 目前对循环经济稳定性的概念尚未有明确、权威的定义，已有的循环经济稳 定性的定义大多为不同研究人员从各自的研究角度对循环经济稳定性内涵的界 定。 系统角度。黄志鸿【3 1 、程梅珍【4 1 从循环经济系统出发把稳定性定义为系统适 应其所处的内外环境动态变化的能力，适应能力越强，综合风险也就越低，稳定 性也就越高，否则循环经济系统的运行会受到刚性的约束，当内外环境因素发生 2 山东大学硕士学文论文 变化时，系统会趋于不稳定，甚至崩溃。张凯【5 】认为循环经济系统稳定性是指系 统所处条件不变或变化时，能够保持稳定状态的能力。这个稳定状态不仅指原有 的稳定状态，还包括系统为适应条件的变化而达到的新的稳定状态。循环经济系 统的稳定性是基于生态阈值的、动态的、发展中的稳定。 产业链角度。林云莲【2 1 、汪毅【6 】把循环经济稳定性归结于产业链所具有的柔 性，即产业链长期运作的潜力特别是抵御外界变化的恢复力，也可以称之为弹性， 柔性越好则循环经济产业链越好。彭丹旗【7 】认为循环经济稳定性刻画了循环产业 链( 圈) 在受到来自内外环境的风险因素的干扰时，仍能正常进行物质代谢能力 的强弱，抗干扰能力越强，该循环产业链( 圈) 的稳定性越高；反之，则稳定性 越差。孙凤芹【8 】给产业链的稳定性做出的定义则为：当系统内部的构成要素及系 统外部的环境( 包括市场环境、经济环境、政策、法律环境) 发生变化，整个系 统运行机制上出现某种波动时，系统维持稳定状态的能力。 生态学角度。武春友【9 】从生态学和工程角度对循环经济稳定性进行了界定， 他认为从生态学角度讲，稳定性有两个方面的内容，一是抵抗性，指系统对干扰 破坏的抵抗能力和避免能力，二是恢复性，即系统受到破坏后迅速恢复到原有水 平的能力；从工程角度讲，稳定性被认为是系统受到外力作用后恢复到原有平衡 位置或原有变形状态的能力。童莉【l0 j 认为工业生态系统稳定性是工业生态系统的 组成、结构和功能在时间、空间变化的稳定程度，表征系统动态平衡状况的综合 特性，分别由系统本体优势程度、系统内部的动态流动( 包括物流、能流、资金 流以及信息流等) 、系统对外界影响因素的自我调节程度以及个体与个体各因子 间相互作用等方面反映。高省【l l 】从生态学角度将循环经济稳定性定义为循环经济 产业链与生态环境之间关系的和谐性。 经济学角度。乔晶【1 2 】从经济学角度把循环经济系统稳定性定义为：循环经济 产业链在运行过程中持续、有效的增值能力。增值是企业经济利润增值与资源环 境价值增值的结合，并且价值的增值不会因为自身因素或外部风险的影响而轻易 出现停滞，即循环经济产业链具有抵御风险的能力。 1 2 2 循环经济系统稳定性的影响因素 现阶段对循环经济稳定性的研究主要分为两个方面，除了直接对循环经济产 山东大学硕士学文论文 业链稳定性的研究外，更多的是对循环经济的另一种实现形式生态工业园稳 定性的研究，两者虽然名称不同，但是其出发点、实现形式、最终目的都是一致 的，即为实现经济、社会、环境的协调发展，参照自然界生态过程物质循环流动 的特点，把原本线性的生产过程转变为“资源产品再生资源”的循环流 动过程，从而减少环境污染和资源浪费，实现可持续发展。 目前对循环经济系统稳定性的研究尚未完全展开，已有的研究主要是对循环 经济稳定性的定性研究，主要包括一下内容： 系统角度出发的研究。武春友认为由于生态工业园内部企业之间具有废物流 动和生态化链接技术两条纽带，同时追求经济效益和环境效益两个运营目标，特 殊的内部结构和外部目标，使生态工业园存在苛刻的稳定边界条件，也导致了其 脆弱的稳定性。通过总结分析，从结构、技术、外部条件三个角度对循环经济稳 定性影响因素进行了分类。结构维度因素包括：地理位置、成员距离、核心组员、 生态链长度、行业多样性、相互依赖、系统关联度；技术维度因素包括：( 转化、 净化) 技术充足、技术革新、信息交换平台、技术机密壁垒；外部条件维度因素 包括：政府支持、市场变动、新能源新材料、公众压力、法律制度、经济支持【9 1 。 黄志鸿把生态工业园工业共生网络稳定性的影响因素总结为三个方面，包括企业 自身因素，如环境问题、生产成本、信息不对称、收益分配等；技术因素，如清 洁生产和生命周期分析技术、废物资源化技术、污染治理技术、再循环和重复利 用技术、信息管理和决策支持技术等；工业共生网络的组织结构因素，如企业的 数量、企业的规模分布及企业的关系等【3 】。程梅珍认为，产业的多样性、系统的 匹配程度、系统组织的协调性、技术的保障程度、政策法律制度、市场环境的变 化及循环经济系统的动力机制可能对循环经济稳定性产生影响。循环经济产业链 中的企业越多，系统的网络化程度越高，系统匹配程度越好，组织协调性越有效， 技术保障程度越高，政策法律制度越完善，应对外部市场环境变化的能力越强， 则循环经济的稳定性越高【4 】。杨雪锋把循环经济稳定性影响因素分为交易的不稳 定和非交易的不稳定两个方面。造成交易不稳定的主要因素为成本过高，包括信 息成本过高、谈判成本过高及执行成本过高，从而导致合约的不完全和交易的不 稳定。对于企业来说，从市场上众多企业中找到完全满足要求的大批量、连续性 和质量稳定的交易活动，要付出巨大的交易成本。造成非交易不稳定的主要原因 山东大学硕士学文论文 为系统存在的不确定性，包括循环经济系统的复杂性、制度的不完善性、资源利 用存在技术应用不成熟和收益不确定性以及产业规制的滞后性等，这些不确定性 容易诱使企业采取短期行为，从而影响到循环经济的稳定性【1 3 】。 产业链角度出发的研究。汪毅认为，产业链的构建是模仿自然生态系统中生 物链的构成，但是由于人们常常满足于精心构建产业链，却忽视了产业链的柔性， 从而对产业链的稳定性造成了不利影响。健康稳定的生态产业链应当是柔性的， 能够抵挡各类风险。影响产业链稳定性的因素主要有三大风险，一是经营管理风 险，包括技术风险、交易风险、市场风险、自身管理风险；二是维护风险，包括 外来物种风险、信息公开风险、契约风险；三是或有风险，包括文化背景的风险 和政策法律风险【6 】。林云莲认为，产业链的稳定性主要体现为产业链的柔性，柔 性的提高是产业链稳定发展的保证。柔性的影响因子包括四个方面，一是技术因 子，包括技术创新能力、技术机密壁垒；二是结构因子，包括地理位置、关键种 企业长期稳定发展、多样性、系统关联度；三是经济因子，包括市场变动、经济 支持、契约约束、技术成本；四是制度因子，包括政府支持和认知因子( 管理者 认知、公众认知) 【2 】。秦颖认为，生态工业园运行过程中存在各种问题和风险， 影响工业链的正常稳定运行。一是组织结构复杂，利益分配不均，动摇着生态工 业网络的稳定。生态工业需要政府、企业、社会等多方参与，主体的多元化带来 了关系风险，即工业共生网络中的合作多方因缺乏必要的沟通造成信任危机而造 成的风险；二是工艺欠缺、技术复杂。由于废物利用本身存在的技术困难以及链 网结构的刚性问题，使企业同时利用多种副产品的回旋余地变小，工艺技术的限 制，使工业共生网络经常面临不稳定的问题。三是企业文化与地域习惯差异。生 态工业园区中的众多企业可能来自于不同的国家和地区，其经历的社会政治制 度、法律制度、文化背景存在不同的差异，由此造成各企业的经营理念、管理决 策、企业行为方式等存在差异，因此在工业共生网络合作中不可避免地出现各种 冲突，影响产业链的稳定【1 4 】。彭丹旗把循环经济稳定性影响因素分为系统内部风 险因素和系统外部风险因素两个方面。系统内部风险因素包括循环经济系统产业 构成的多样性、循环经济系统中物质、能量、信息的流量与循环路径承载力的匹 配程度、系统组织的协调性以及技术的保障程度。系统外部的风险因素包括政策 法律制度、市场环境的变化、系统的匹配程度、系统组织的协调性、技术的保障 山东大学硕士学文论文 程度等【7 1 。乔晶把循环经济稳定性的影响因素分为基本活动、支持性活动、外部 环境三个方面。其中，基本活动主要包括原料采购、生产、销售以及资源再生四 个环节；支持性活动涉及人力资源、技术工艺设备、综合管理三个环节；外部环 境分为市场因素、政策因素两个环节【1 2 】。高省从生态学角度出发认为循环经济稳 定性的影响因素分为三个方面，一是生态环境( 生态系统) 对循环经济产业链所 需资源和能源的供应能力，供应能力越强，循环经济产业链生态学稳定性越高； 二是循环经济产业链对生态环境( 生态系统) 中资源和能源的依赖程度，依赖程 度越小，循环经济产业链生态学稳定性越高；三是循环经济产业链对生态环境( 生 态系统) 的影响，影响越小，循环经济产业链生态学稳定性越高【l 。 通过对已有研究的分析可以看出，由于研究的角度不同，不同的学者提出的 循环经济稳定性影响因素各不相同。但是通过对上述因素进行总结归类，可以将 其分为技术因素、市场因素、资源因素、经济因素、环境因素、社会因素等几个 主要方面。本文对铝业循环经济稳定性影响因素的研究也将以此为基础展开。 1 3 铝业循环经济发展现状 我国铝业循环经济发展以坚持科学发展观，继续加强和改善宏观调控，控制 总量，优化结构，合理布局，降耗减污，推动铝业走新型工业化道路，实现由大 到强的转变为指导思想【15 1 。在构建铝土矿开采、氧化铝生产、电解铝生产等循环 经济产业链过程中，全面推行清洁生产，开发利用新技术，推动科技进步，采用 先进工艺，实现资源的综合利用，降低物耗、能耗【1 6 1 。如中铝中州分公司通过与 中南大学合作开发“强化烧结法生产氧化铝新工艺”取代传统烧结法氧化铝生 产工艺，改进了原有工艺能耗高、流程长、成本高的缺点，在大幅增产的基础上， 氧化铝生产能耗也由原来的1 8 2 1 千克标煤降低到1 0 6 1 千克【1 7 】。 由于铝工业巨大的耗电量，电力成本在铝工业生产成本中占有很大的比重， 因此，目前的循环经济型铝生产企业大多采用以铝电联营为核心【l s 】，以氧化铝生 产、电解铝生产、铝深加工、建材和热电联产等为主要组成部分，以铝铸造、废 铝再生、稀土铝和非冶金级氧化铝等延伸产业链为辅助的循环经济模式【1 9 】。通过 发展循环经济，生产过程中产生的各种废物综合利用率进一步提高。铝工业生产 工艺复杂，导致工业废水种类多，废水中污染物的成分、性质差异较大，污染严 6 山东大学硕士学文论文 重。各循环经济型铝生产企业通过大力发展循环水系统，贯彻“节约用水、清污 分流、循环使用、梯级利用”的原则【l6 | ，极大提高了工业用水的循环利用率，初 步实现了废水的零排放。加大对尾矿、赤泥、粉煤灰等的综合利用【1 引，对尾矿中 的有用物质进行回收，发展静脉产业，有效利用赤泥、粉煤灰等固体废物，解决 固废堆积的问题。废气仍以达标排放为主，氧化铝生产过程中产生的烟尘经收尘、 脱硫后达标排放，电解烟气中的含氟气体经干式净化等处理系统处理后达标排放 1 2 0 】。进一步调整了产业结构，延伸了铝业循环经济产业链【1 8 】，通过加大对下游 产品的开发力度，提高产品的质量和技术含量，增加产品的附加值，增加了循环 经济型铝生产企业的经济效益。 1 4 铝业循环经济发展模式 铝业循环经济的发展主要从三个方面展开【”1 ，一是在铝土矿开采、氧化铝、 电解铝生产中加大研发力度，不断推动技术进步，开发新技术，采用新工艺，加 快老旧设备的更新换代，降低能耗物耗，减少污染物的排放，实现资源的综合利 用。不断扩大生产规模，提高产品质量，增加产品种类，实现规模效益。二是以 市场为导向，大力开发铝深加工产品，延伸铝业循环经济产业链，加快高质优质 铝产品的生产，提高产品附加值，增加企业效益。同时根据铝所特有的可以多次 使用的特点，建立完善废铝回收机制，实现铝资源的循环利用，减少铝土矿资源 的开采压力。三是加强国际交流与合作，积极利用两个市场、两种资源，发挥我 国铝工业的规模优势，以最小的资源消耗和环境成本，获得尽可能大的经济、社 会和环境效益。 铝业循环经济产业链中的产品链主要包括以下几种： 第一，铝土矿开采一氧化铝生产一电解铝生产一铝深加工一铝合金、铝 材。氧化铝作为电解铝的原料进入生产，铝加工主要指铝挤压、铝轧制、铝压铸 和铝锻造或电解后产生的原铝进行再次提纯。 第二，铝土矿开采一氧化铝生产一氧化铝深加工。随着技术的发展，氧化 铝产品的应用越来越广泛，非冶金氧化铝的种类繁多，由于非冶金氧化铝技术含 量高，附加值大，经济效益好，生产规模日益扩大。 山东大学硕士学文论文 第三，电解铝生产一铝及铝合金型材一彩钢、钢构件及各种铝制品。通过 进一步延伸铝i j n - r 产业链，进行铝合金的深加工。 第四，铝再生一铝生产一铝深加工。铝具有良好的再生性能，生产过程中 的工艺废料及不合格和报废产品经过再生重新进入生产。 第五，碳素一炭阳极一电解铝一废阳极一碳素。炭阳极是电解铝生产中 的主要耗材，电解铝生产中，炭阳极不断消耗，剩下的五分之一残极需要用新阳 极进行替换，返回到碳素生产厂作为阳极生产的原料从新进入循环。 铝业循环经济产业链中的废物利用链主要包括以下几种： 第一，铝土矿一尾矿一路基材料。铝土矿开采会产生大量的尾矿，特别是 我国大多为低品质铝土矿，尾矿的产生量尤为巨大，除了运往尾矿库集中处理外， 也可作为路基材料使用。 第二，氧化铝卜赤泥一建材。联合法和拜尔法赤泥可直接用来生产硅酸盐 水泥，烧结法赤泥用来烧制水泥。另外，赤泥还可以用来生产清水砖、透水砖、 炼钢脱硫剂、塑料阻燃剂、玻璃钢阻燃剂、p v c 、沥青填料等。 第三，氧化铝一赤泥一元素利用。赤泥中含有大量有用的常规元素和微量 元素，可采取适当方式回收利用。 第四，阴极炭块一电解铝一废内衬一氟化盐。废内衬含有大量氟化盐， 属危险废物，存储成本大，可将废内衬中的炭块选出、破碎，用氢氧化钠溶液浸 出冰晶石，提纯后可用作熔盐炼铝的溶剂。 第五，新鲜水一生产过程一水循环系统一废水处理系统一生产用水。氧 化铝企业生产用水量大，废水温度高、碱度高、悬浮物高。主要用于冷却和洗涤， 废水经处理后可以重新用于工业生产，降低新鲜水的使用，且可以实现废水的零 排放。 各大铝业集团根据自身特点，相继建立了循环经济发展模式，本文重点介绍 包头铝业生态工业园、中铝和信发集团铝业循环经济发展模式。 山东大学硕士学文论文 1 4 1 包头铝业循环经济发展模式 包头国家生态工业( 铝业) 示范园区建于2 0 0 3 年4 月，位于内蒙古自治区 包头市东河区东部，分为核心区、拓展区和辐射区三大部分，如图1 1 所示， 总规划面积2 3 6 k m 2 。其中，核心区以铝电联营为基础，发展电力、电解铝、铝 深加工、铝合金铸件、稀土和建材等产业，拓展区为核心区的延伸，主要为铸造 行业和高载能行业，辐射区主要利用园区的带动作用拉动其他产业的发展。 ( 1 ) 园区产业链与产业链网 园区以铝电联营为核心，电解铝及铝深加工为主线，电厂为基础，形成铝和 发电两大产业系统。在铝系统中，主要有碳素、电解铝、铝深加工、铝合金铸造、 精铝等上下游产业系统，形成铝产业链如图1 2 所示。在发电系统中，电厂直 供电实现热电联产，周边区域实现集中供热，拆除全部小锅炉，减少大气污染。 同时通过延伸产业链，把粉煤灰用于建材生产，电厂蒸汽用于加气混凝土的高压 蒸汽养护等产业系统。通过电力和废水形成互利共生的横向耦合关系，从而构建 成较为稳定的生态工业网状结构，如图1 3 所示。 图1 1 生态工业园总体框架 9 山东大学硕士学文论文 图1 2 包头国家生态工业( 铝业) 示范园区铝产业链 园区主要循环经济产业链如下，煤一发电 电解铝一铝深加工一铝再 生一铝深加工。煤一发电一高附加值建材生产o 煤一发电一供热取暖。 煤一发电一稀土铝合金生产。煤一发电一稀土铝合金铸件生产一铝再 生一铝深加工【2 1 1 。 ( 2 ) 主要发展措施 通过集合中国环境科学研究院各相关领域和行业的专家，在深入调研基础 上，对园区现状及优劣势进行分析，建立了总体发展目标和发展措施，主要包括 一下几条： 充分利用技术开发中心和中试公司的技术优势2 2 1 ，加大研发力度，通过技 术改造和自主创新，淘汰落后工艺技术设备。自2 0 0 5 年以来，全部淘汰高污染、 l o 山东大学硕士学文论文 n 水if 煤 一1 7 图1 - - 3 包头国家生态工业( 铝业) 示范园区铝电产业链网 高能耗、低效益的自焙电解槽系列，改为采用大型预焙槽。通过采用新工艺，电 解铝全部实现预焙化生产，污染物排放大量减少，能耗有效降低，在提高经济效 益的同时，极大改善了周边环境。 优化能源结构，实现清洁化生产【2 3 】。生产过程大力采用清洁能源，用天然 气代替煤气用于工业生产，使工业废水、废渣等废物排放量明显降低，消除了硫 化氢等有害气体的排放。用高新技术改造提升能源、冶金、建材等传统产业，在 每一个生产环节都要最大限度地提高资源利用率，积极引入废铝回收、中水回用、 粉煤灰综合利用等项目，降低污染，实现资源的合理开发和永续利用，基本实现 了清洁化生产。 完善电解铝产业链，优化产品结构。改变以往合金铝生产中电解铝 铝 锭一熔融一合金铝的生产过程，把电解槽中的液态铝直接用于合金铝的生产， 不仅减少了电能的消耗和铝二次烧熔的损失，也减少了环境污染。进一步延伸产 业链，在使用液态铝直接生产下游产品的基础上，增加了合金棒、大阪锭、铸造 铝的生产线，将8 0 的普通铝加工成铝合金，从而增加了企业效益。 以制度建设为循环经济发展提供保障。为保障和促进循环经济的稳定发 展，包铝集团先后制定了各项制度，如包铝集团公司节能降耗考核办法、包 山东大学硕士学文论文 铝集团公司环境保护管理办法、包铝集团公司环境保护设施使用考核管理办 法、包铝集团公司环境监测管理制度等规章制度，并制定了包头国家生态 工业( 铝业) 示范园区建设规划。 1 4 2 中国铝业循环经济发展模式 中国铝业公司是我国最大的有色金属企业，主要从事铝、铜、铝、钛、镁等 有色金属的勘察设计、资源开发、产品生产与销售和工程总承包等业务，是全球 第二大氧化铝生产企业和中国最大的氧化铝、原铝生产企业【2 4 1 。 ( 1 ) 中国铝业循环经济模式的内涵 中国铝业公司按照“减量化、再利用、再循环”原则，构建起了“资源一 产品一可再生资源 的反馈式生产流程，实现了资源的循环利用。从微观、中 观、宏观三个层面上，建立起以在由不同车间构成的生产线( 工厂内部) 、不同工 厂组成的各分公司之间及与外界之间形成小、中、大三类循环系统【2 5 1 ，如图1 4 所示。 r 一一 图1 4 中铝循环经济系统示意图 微观层面的生产线循环相对于企业的生产过程控制，中国铝业主要有氧化 铝、电解铝、碳素和铝加工四条生产线，生产线由不同车间的工序构成，因此生 山东大学硕士学文论文 产线循环本质上是车间与车间之间的循环，是发展循环经济最基本的单元，通过 在微观层面推行清洁生产、工艺技术改造、流程优化等手段，达到降低能耗，减 少污染，提高企业效益的目的。中观层面的企业内循环相对于企业资源、产品及 产业结构。中国铝业产业链主要由煤、铝矿石、氧化铝、电解铝、碳素、铝型材 加工以及化学品氧化铝等组成，其中，氧化铝产量占全国的9 5 左右，电解铝产 量占1 8 左右，碳素产量占2 0 左右，铝型材加工占1 0 左右，化学品氧化铝占 9 0 左右。中国铝业产品多为氧化铝等上游产品，下游加工产品比例低，同时由 于铝土矿资源占有量少，产业链发展过程中面临一定风险，通过发展企业内循环， 建立完整的循环经济产业链，可以有效增加产业链抵御风险的能力。宏观层面上 的公司外循环相对于中国铝业的铝资源问题。中国铝业矿产资源存在资源分布不 平衡，与区域内分公司发展规模不配套等各种问题，并且由于客观条件的限制， 部分分公司并没有建立起独立、完善的企业内循环模式，因此需要从宏观层面上 建立起涵盖整个中国铝业股份有限公司的公司外循环，通过建立再生铝回收公 司，废物处理公司等方式，同意调配公司资源，真正实现资源的循环利用。 ( 2 ) 主要发展措施 中国铝业发展循环经济的总体思路可以概括为四个重点、五个环节【2 6 】。四个 重点指：资源的综合利用、能源的梯级利用、资产的充分利用和废物的再次利用。 五个环节指：在资源开采环节提高回采率和综合回收率、延长矿山寿命；在资源 消耗环节推进节能降耗，实现能量的梯级利用、资源的高效利用和循环利用，从 而提高资源的产出效率；在废弃物产生环节以赤泥综合利用和粉尘回收为突破 口，减少排放，保护环境；在再生资源利用环节加强研发，建设国家级废铝回收 和再生铝生产中心，并加强母液中回收镓、钪等贵金属，充分延伸循环经济产业 链；在原材料供应和产品销售环节使用符合节能、环保标准的绿色产品。具体包 括： 实施高科技发展战略，加大科技投入，创新生产工艺，用科技带动发展， 实现产学研一体化，走新型工业化道路。通过建立中国铝业公司技术中心、中国 铝业股份有限公司研发中心、苏州有色金属加工研究院、国家铝冶炼工程技术研 究中心、博士后科研工作站等研究机构，大大增强了中国铝业的研发实力，研发 出大批适合我国资源特色的先进工艺。不断加强国际合作与交流，通过与美铝、 山东大学硕士学文论文 加铝等国际大型铝工业企业的科技合作，提高了中国铝业的科技水平，使中国铝 业的铝生产工艺达到国际先进 2 7 2 8 。 大力推行工艺结构、产品结构、产业结构、资源结构调整。工艺结构调整 方面，推进低能耗的选矿拜尔法、强化烧结法以及后增浓溶出技术产业化为重点 的氧化铝生产工艺结构调整和以大型预焙槽取代污染严重的自焙槽为重点的电 解铝生产工艺结构调整。产品结构调整方面，全面提升产品的科技含量和附加值， 增加高品质化学品氧化铝的生产，提高高端国际市场份额，提高铝合金产量，加 大稀土铝应用合金、a 3 5 6 系列合金、稀土电工圆铝杆、铝合金圆棒等多品种铝 合金生产，合理开发铜、镓、新型建材、环保材料等多种产品，不断扩展产业链。 产业结构调整方面，实施热电联产，铝电联营，降低生产成本，提高能源利用效 率，发展再生铝产业，引进国外先进再生铝技术，提高铝再生能力，减少铝土矿 和能源的消耗。资源结构调整方面，按照“两种资源，两个市场”战略，大力开 发海外市场和海外资源，减轻国内铝土矿开采压力，实现全球资源的优化配置 2 5 , 2 9 o 加强企业管理，建立标准化管理模式，强化节能减排控制。借鉴国际上先 进的管理理念，建立由量化( 指标测量) 、持续改进( 指标优化) 、标准化( 保持与 复制) 共同形成的螺旋上升的工作系统，通过完善绩效考核制度、推行标准化管 理、增产节约挖潜等一系列管理手段，建立集中管理、统一经营的管理模式，解 决公司总部和各分公司的权责分配及利益一致问题，促使基层企业在发展项目， 选择工艺及日常管理中，始终把降低能源消耗，提高效益放在首位，进一步推进 了节能降耗、降本增效工作 2 7 , 3 0 。 推行清洁生产，创建环保型、节约型企业。为构建清洁生产体系，实施清 洁生产审核，创建环境友好企业，中国铝业设立了清洁生产中心，全面推行清洁 生产。大力推广“无泄漏工厂”和工业废水零排放技术，提高工业用水的循环利 用率，公司主要生产企业全部实现工业废水零排放，加大对废物的回收力度，实 现废物的综合利用。铝土矿开采过程中注重环境保护，铝土矿开采的同时进行土 地复垦，实现采矿、复垦的