第2章　資源循環的類型、定義和意義

2.1 物料流程與形態變化

從事資源與環境事業，一定要注重具體物質層面和形態，以及物料的變化。我們日常開展工作，可以說是為客戶服務，為經濟服務，為社會服務，這都沒錯，但是其實還有一點很重要，我們還要為物料服務。春節晚會小品中在討論誰是“公雞中的戰斗機”時，有一句經典臺詞“你討論這件事，要問公雞、母雞、大白鵝同不同意”。我們從事資源事業，可能也要問一句“物料同不同意？”，也就是說所做的工作體現出物料的全生命周期變化了沒？另外還要將再生資源與原生資源放在一起考慮，形成社會資源總量的全生命周期運行，這樣才能兼容并蓄。

資源循環利用的物料流程與形態變化，大致有以下幾種形式。

2.1.1 單一形態的循環利用

廢鋼、有色金屬、廢塑料等通過處理和加工成為新的同類物料，重新運用在新的產品當中。例如，廢鋼和廢銅鋁等經處理后再次形成成品鋼或合格有色產品。單一循環的流程為廢棄物→處理加工→新物料→使用→廢棄物。廢棄物經過加工處理變成新的物料。

單一形態的循環利用如圖2-1所示。

單一循環的利用形態不盡相同，不同材料遵循不同的工藝循環利用。“質本潔來還潔去”，通過高科技手段，可以生產出高純度、高質量的原料和產品。

（1）廢鋼

鋼是對碳的質量分數在0.02%～2.11%的鐵碳合金的統稱。鋼的化學成分可以有很大變化，只含碳元素的鋼稱為碳素鋼（碳鋼）或普通鋼。在實際生產中，鋼往往根據用途不同含有不同的合金元素，比如：錳、鎳、釩等。人類對鋼的應用和研究歷史相當悠久，但是直到19世紀貝氏煉鋼法發明之前，鋼的制取都是一項高成本低效率的工作。廢鋼，指的是鋼鐵廠生產過程中不成為產品的鋼鐵廢料（如切邊、切頭等），以及使用后報廢的設備、構件中的鋼鐵材料，成分為鋼的叫廢鋼，成分為生鐵的叫廢鐵，具體還有渣鋼、氧化廢料等，統稱廢鋼。廢鋼按種類分有碳素廢鋼、合金廢鋼、鋼屑、鐵屑、氧化屑、輕薄料、鋼渣等十幾個品種。廢鋼按國家標準分類又有重型廢鋼、中型廢鋼、小型廢鋼、統料型廢鋼和輕料型廢鋼等。目前世界上每年產生的廢鋼總量為3億～4億噸，約占鋼總產量的45%～50%，其中85%～90%用作煉鋼原料，10%～15%用于鑄造、煉鐵和再生鋼材。

根據廢鋼鐵原材料的不同，一般廢鋼鐵加工處理方法有氣割、落錘、爆破、剪切、破碎、分選、打包等。加工后的廢鋼送冶煉企業用作煉鋼原料，生產線材或型鋼等鋼鐵新品。

（2）廢有色金屬

有色金屬是指鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬。中國在1958年將鐵、鉻、錳列入黑色金屬，并將鐵、鉻、錳以外的64種金屬列入有色金屬。這64種包括：鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔、硅、硼、硒、碲、砷、釷。

有色金屬是國民經濟發展的基礎材料，航空、航天、汽車、機械制造、電力、通信、建筑、家電等絕大部分行業都以有色金屬材料為生產基礎。隨著現代化工、農業和科學技術的突飛猛進，有色金屬在人類發展中的地位愈來愈重要。它不僅是世界上重要的戰略物資和生產資料，而且也是制造人類生活中不可缺少消費品的重要材料。有色金屬屬于礦產資源，為不可再生資源，具有稀缺性和可耗竭性。因此世界工業發達國家對有色金屬資源的再利用相當重視，其中一些國家有色金屬總消費量50%以上來自于循環利用。近10年來，全球再生銅產量已占原生銅產量的40%～55%，而全球再生鋁產量占原生鋁產量的35%～50%，鋅、鎳、鎂、錫等再生資源也得到不同程度的利用。廢棄五金機電產品、電線電纜和廢棄電器電子產品等領域是廢有色金屬的重要來源。其處理流程一般為機械或人工拆解、破碎分選、冶煉和電解，產生新的有色材料，在產業鏈的設計下，也可通過連軋連鑄等工藝直接生產管材、線材，或在相關工藝下生產電線電纜等終端產品。

稀有金屬（如金、銀、鉑、銠、鈀等）雖然也屬于有色金屬，但由于在現代工業中具有重要意義，有時也將它們單獨劃分出來。廢稀有金屬來源于醫藥化工行業的膠片，電子行業的印刷電路板、集成電路以及近年來發展迅速的手機等信息產品。其處理方法也有所不同，有機械處理、火法冶金、濕法冶金和生物法等多種流程。

（3）廢塑料

塑料是指以樹脂（或在加工過程中用單體直接聚合）為基礎原料，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑等添加劑為輔助成分，在一定溫度、壓力下，加工塑制成型或交聯固化成型所得的固體材料或制品，是合成的高分子化合物，可以自由改變形體樣式。

塑料的發現與發展得益于化學科學與工程的發展，尤其得益于有機高分子科學技術的發展。其優良性能和廣泛用途促使人們大力發展塑料業。隨著消費量的不斷增大，廢棄塑料也不斷增多，已對人類的生存環境造成了嚴重的污染和危害。廢塑料的回收利用作為一項節約能源、保護環境的措施，普遍受到重視。由于我國經濟快速發展，再生塑料行業的技術水平不斷得到提升，應用領域也隨著技術的發展不斷擴大。目前物理機械式回收再生塑料仍然是首選處置方式，主要工序為收集、分選、清洗、干燥、破碎或造粒。造粒后的塑料可以再次制成相應的塑料產品。

2.1.2 變化形態的循環利用

變化形態的循環利用如廢聚酯瓶經處理加工成為纖維、污水處理產生的污泥燒制成磚等。其流程為廢棄物→處理加工→另一種形態物料→使用→廢棄物。

變化形態的循環利用如圖2-2所示。

（1）廢聚酯瓶

可口可樂、礦泉水等飲料的容器是聚酯瓶，它是由聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）制成。PET對氣體和水蒸氣滲透率低，有優良的阻氣、水、油及異味性能，透明度高，光澤性好，可阻擋紫外線。特別是其無毒、無味，衛生安全性好，可直接用于食品包裝，常用于制造礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等。PET的另一大用途是紡織業，工業化大量生產的聚酯纖維是用PET制成的，商品名稱滌綸，是合成纖維的第一大品種。

使用過的廢聚酯瓶經過破碎、清洗、高真空烘干、加溫塑化、拉絲、冷卻、造粒，加工處理后生成PET顆粒，以供再制成PET相關產品，如化纖紡織原料、PET片材原料、工程塑料注塑原料等。這些用途中，最為廣泛的是將PET瓶處理造粒后拉出滌綸絲，進而制作纖維制品或服裝。

（2）污泥

污泥是指用物理法、化學法、物理化學法和生物法等處理廢水時產生的沉淀物、顆粒物和漂浮物。污泥一般為半固態或固態物質，不包括柵渣、浮渣和沉砂。污泥是污水處理后的產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。其含水率高，有機物含量高，容易腐化發臭，并且顆粒較細、密度較小，呈膠狀液態。按來源分，污泥主要有生活污水污泥、工業廢水污泥和給水污泥；按處理方法和分離過程可分為初沉污泥、活性污泥、化學污泥等。

處置城市污水廠產出的大量污泥，是一個值得深入研究的課題。污泥的處置應本著無害環保、資源或能源應用的原則，對污泥進行濃縮、調質、脫水、穩定、干化或焚燒等工序的處理，并找到一條化害為利、變廢為寶的資源化出路，實現經濟效益與社會效益同步增長。目前污泥處理的主流工藝包括熱解制油技術、堆肥土地利用技術和熱解制取吸附劑技術，這些技術能夠充分利用污泥中有機物質含量高的特點，不僅可以解決污泥出路的問題，還可產生大量有用物質。近年來環保企業開發的陶粒多孔磚、陶粒加氣混凝土砌塊等綠色建材，更是為污泥的資源應用找到新的出路。

2.1.3 功能性的循環利用

再制造是功能性應用的主要方法，是指以產品全生命周期理論為指導，以優質、高效、節能、節材、環保為目標，以先進技術和產業化生產為手段，進行修復、改造廢舊產品的一系列技術措施或工程活動的總稱。再制造不僅保留了零部件中原材料的價值，同時也提高了制造時所需要的能源、勞動力、設備損耗等附加值，極大地減少了CO₂的排放，并且創造了新的就業崗位。汽車、船舶、電器電子產品是由多種物料結合而成，廢棄后通過逆生產再返回到各個物料的原有領域當中去，除去上述單一形態的原料級應用，部分部件可得到功能性恢復，可以做成達到原部件質量要求的可利用產品。功能性的循環利用流程為廢棄物→處理→再制造→使用→廢棄物。

功能性的循環利用如圖2-3所示。

（1）廢棄電器電子產品

再制造產品的質量和性能不低于新品，而成本只有新品的50%，還可以節能60%、節材70%，對環境的不良影響與制造新品相比顯著降低，從廢棄電器電子產品中可以找到再制造的契機。據中國文化辦公用品協會統計顯示，我國已成為世界上電子辦公設備及耗材的主要生產和出口大國。以復印機為例，各類復印機每年的淘汰數量將達到20萬～70萬臺，激光打印機的淘汰數量達到70萬～250萬臺，噴墨打印機的淘汰數量達到1000萬臺。此外，我國廢棄的墨粉卡盒組件超過850萬個，噴墨墨盒超過6500萬個，總體積超過70萬立方米。這些數量巨大的廢棄文化辦公設備是具有開發潛力的“城市礦山”，亟待對其進行開發利用，同時又需要對回收、再制造過程進行嚴格控制，減少二次污染，保證產品質量。再制造工程高度契合了國家構建循環經濟的戰略需求，并為其提供了關鍵技術支撐，大力開展綠色再制造工程是實現循環經濟、節能減排和可持續發展的主要途徑之一。

與制造新復印機相比，再制造復印機節省90%以上的原材料，降低能耗95%以上。如制造某種復印機，需要塑料50千克、金屬100千克，零件50個、集成線路板7個，而再制造這樣一臺復印機只需要更換復印機中的損壞部件，修復其功能，可以節省幾乎全部的制造新復印機所需要的塑料、金屬、集成線路板等物料。一臺新復印機的框架結構和外殼制造需要用電3千瓦·時、用水0.1噸，而再制造同樣一臺復印機僅需要用電1千瓦·時、用水0.05噸，至少降低能耗50%以上。以再制造工程節約資源、節約能源、保護環境為特色，可使廢舊資源中蘊含的價值得到最大限度開發和利用，極大地緩解資源短缺與浪費的矛盾，減少大量失效的報廢產品對環境的危害。

（2）報廢汽車

汽車零部件再制造是通過運用先進的清洗技術、修復技術和表面處理技術，使廢舊零部件達到或超過新品性能，充分利用廢舊零部件中蘊含的二次資源，節約制造新產品所需的消耗，延長產品使用壽命。作為新興產業，汽車零部件再制造不僅能夠提升傳統產業的競爭力，而且還能提供大量的就業機會。因此，研究和發展汽車零部件再制造產業具有顯著的經濟效益、環境效益和社會效益，對發展資源循環、建設資源節約型與環境友好型社會都具有十分重要的意義。

汽車零部件的再制造將是報廢汽車拆解未來的主要利潤點，目前制約再制造發展的主要因素是汽車零部件再利用還未形成產業鏈規模，單個報廢汽車企業實力有限，難以實現零部件的再制造，這也是影響報廢汽車精細化拆解的根本原因。

汽車零部件再制造作為科學解決報廢汽車問題的有效途徑，在世界汽車產業發達的國家受到重點扶持，其經驗值得借鑒。美國不僅有全國性和行業性的再制造研究中心，而且在大學開設相關課程。歐盟和日本也非常重視再制造產品，都制定了相關法律鼓勵報廢汽車的再制造。零部件再制造在國外已經有50多年的發展歷史，已經形成了比較完善的制造和服務體系。在德國的慕尼黑，寶馬公司建有專門的再循環和拆解中心，負責研究舊車的拆解技術與再制造。

我國再制造產業仍處于起步探索階段，對再制造產業所能帶來的經濟和社會綜合效益有清楚認識的企業和投資者還不多，從事汽車零部件再制造的企業也比較少，然而汽車零部件再制造在全球已是大勢所趨，國內汽車企業要想參與到全球體系的競爭，也需緊跟形勢，積極開展產品回收，承擔起實施再制造的責任。

（3）廢棄船舶

拆船業正在成為資源再生的重要分支。2016年是全球船舶回收繁忙的一年，共有933艘總計4440萬載重噸的船舶報廢。這比2015年增長了14%，相當于2016年初世界船舶總量的2%。其中散貨船和集裝箱船的回收活動非常活躍，分別占總拆解量的65%和18%。中國拆船廠在2016年回收了111艘、總計490萬載重噸的船舶，占全球拆船總量的11%。

船舶機電設備和零部件再制造是列入國家發展和改革委員會《產業結構調整指導目錄》的鼓勵項目之中的。近幾年，中國拆船協會正在會同有關方面，積極研究探討廢船機電設備、零部件再制造的可行性。目前國際上一些大型船舶設備制造和研發企業都有船舶設備的再制造環節，并得到應用和發展，而我國目前還剛剛起步。隨著拆船物資深加工再利用的水平進一步提高，船舶主要部件的再制造研發得到重視，改變拆船物資單一銷售模式，企業的盈利能力則會得到增強，有望從根本上改變拆船企業經營困難的局面。

2.1.4 資源與能源的轉換利用

資源與能源的轉換利用如垃圾發電，塑料制油等。其流程為廢棄物→能源轉換→能源利用→作用于新產品→廢棄物。

資源與能源的轉換利用如圖2-4所示。

一些廢棄物再利用成為加工原料或產品的可能性沒有了，并不代表就一定去填埋，用它所含的能量轉化為能源，其實也是很重要的資源利用。例如垃圾發電既可去除垃圾中的有害物，同時又產生了電能，完成資源與能源的轉換。而通過裂解、催化等工藝將不可再生的塑料制成燃料油，華麗轉身，讓這些資源以清潔能源形式再現，再用于社會或生產新的產品，一舉兩得。

2.1.5 多品種資源的循環利用

多類不同品種廢棄物經過處理利用形成新的物料或產品，部分或全部應用于社會化新品之中。其流程為多種廢棄物→分別處理加工→作用于某一或某類產品→廢棄物。

多品種資源的循環利用如圖2-5所示。

鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。廢棄的鉛酸電池主要由鉛、硫酸、塑料等組成。經過處理所得到的這三種物料可以分別應用到不同場合，也可以用于電池生產的不同工序。

其實廢棄電器電子產品、報廢汽車和電線電纜等都屬于多品種資源循環利用，只不過批量巨大，在產業中位置重要，因此均已單列。

2.1.6 國際化的資源循環利用

目前，經濟發達國家積存的再生資源在向發展中國家流動。發展中國家憑借較低成本將進口再生資源加工成新的產品，部分新產品再返銷經濟發達國家，通過國際大循環走向藍色的海洋，形成全球性更大范圍的閉路循環利用。如2015年全國進口廢棄機電產品1000萬噸左右。

國際化的資源循環利用如圖2-6所示。其流程為進口廢棄物→處理加工→生產產品→廢棄物。

為了防治固體廢物污染環境，保障人體健康，2017年8月環境保護部（現更名為生態環境部）發布《進口廢物管理目錄》（2017年），將來自生活源的廢塑料（8個品種）、未經分揀的廢紙（1個品種）、廢紡織原料（11個品種）、釩渣（4個品種）4類24種固體廢物，從《限制進口類可用作原料的固體廢物目錄》調整列入《禁止進口固體廢物目錄》，以后國家將對進口固體廢物進行更為嚴格的管理。

目前，我國進口再生資源存在著規模偏小、偷稅漏稅、管理落后和拆解污染等問題，因此在回收利用國際再生資源時，要正確區分“資源”和“洋垃圾”，通過完善廢物進口管理的法規政策，擴大進口廢物目錄名單，加強進口再生資源的國際合作等途徑，促進再生資源國際大循環。