第2章　资源循环的类型、定义和意义

2.1 物料流程与形态变化

从事资源与环境事业，一定要注重具体物质层面和形态，以及物料的变化。我们日常开展工作，可以说是为客户服务，为经济服务，为社会服务，这都没错，但是其实还有一点很重要，我们还要为物料服务。春节晚会小品中在讨论谁是“公鸡中的战斗机”时，有一句经典台词“你讨论这件事，要问公鸡、母鸡、大白鹅同不同意”。我们从事资源事业，可能也要问一句“物料同不同意？”，也就是说所做的工作体现出物料的全生命周期变化了没？另外还要将再生资源与原生资源放在一起考虑，形成社会资源总量的全生命周期运行，这样才能兼容并蓄。

资源循环利用的物料流程与形态变化，大致有以下几种形式。

2.1.1 单一形态的循环利用

废钢、有色金属、废塑料等通过处理和加工成为新的同类物料，重新运用在新的产品当中。例如，废钢和废铜铝等经处理后再次形成成品钢或合格有色产品。单一循环的流程为废弃物→处理加工→新物料→使用→废弃物。废弃物经过加工处理变成新的物料。

单一形态的循环利用如图2-1所示。

单一循环的利用形态不尽相同，不同材料遵循不同的工艺循环利用。“质本洁来还洁去”，通过高科技手段，可以生产出高纯度、高质量的原料和产品。

（1）废钢

钢是对碳的质量分数在0.02%～2.11%的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢。在实际生产中，钢往往根据用途不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。废钢，指的是钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料（如切边、切头等），以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，成分为钢的叫废钢，成分为生铁的叫废铁，具体还有渣钢、氧化废料等，统称废钢。废钢按种类分有碳素废钢、合金废钢、钢屑、铁屑、氧化屑、轻薄料、钢渣等十几个品种。废钢按国家标准分类又有重型废钢、中型废钢、小型废钢、统料型废钢和轻料型废钢等。目前世界上每年产生的废钢总量为3亿～4亿吨，约占钢总产量的45%～50%，其中85%～90%用作炼钢原料，10%～15%用于铸造、炼铁和再生钢材。

根据废钢铁原材料的不同，一般废钢铁加工处理方法有气割、落锤、爆破、剪切、破碎、分选、打包等。加工后的废钢送冶炼企业用作炼钢原料，生产线材或型钢等钢铁新品。

（2）废有色金属

有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。中国在1958年将铁、铬、锰列入黑色金属，并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。这64种包括：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。

有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通信、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资和生产资料，而且也是制造人类生活中不可缺少消费品的重要材料。有色金属属于矿产资源，为不可再生资源，具有稀缺性和可耗竭性。因此世界工业发达国家对有色金属资源的再利用相当重视，其中一些国家有色金属总消费量50%以上来自于循环利用。近10年来，全球再生铜产量已占原生铜产量的40%～55%，而全球再生铝产量占原生铝产量的35%～50%，锌、镍、镁、锡等再生资源也得到不同程度的利用。废弃五金机电产品、电线电缆和废弃电器电子产品等领域是废有色金属的重要来源。其处理流程一般为机械或人工拆解、破碎分选、冶炼和电解，产生新的有色材料，在产业链的设计下，也可通过连轧连铸等工艺直接生产管材、线材，或在相关工艺下生产电线电缆等终端产品。

稀有金属（如金、银、铂、铑、钯等）虽然也属于有色金属，但由于在现代工业中具有重要意义，有时也将它们单独划分出来。废稀有金属来源于医药化工行业的胶片，电子行业的印刷电路板、集成电路以及近年来发展迅速的手机等信息产品。其处理方法也有所不同，有机械处理、火法冶金、湿法冶金和生物法等多种流程。

（3）废塑料

塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为基础原料，以增塑剂、填充剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在一定温度、压力下，加工塑制成型或交联固化成型所得的固体材料或制品，是合成的高分子化合物，可以自由改变形体样式。

塑料的发现与发展得益于化学科学与工程的发展，尤其得益于有机高分子科学技术的发展。其优良性能和广泛用途促使人们大力发展塑料业。随着消费量的不断增大，废弃塑料也不断增多，已对人类的生存环境造成了严重的污染和危害。废塑料的回收利用作为一项节约能源、保护环境的措施，普遍受到重视。由于我国经济快速发展，再生塑料行业的技术水平不断得到提升，应用领域也随着技术的发展不断扩大。目前物理机械式回收再生塑料仍然是首选处置方式，主要工序为收集、分选、清洗、干燥、破碎或造粒。造粒后的塑料可以再次制成相应的塑料产品。

2.1.2 变化形态的循环利用

变化形态的循环利用如废聚酯瓶经处理加工成为纤维、污水处理产生的污泥烧制成砖等。其流程为废弃物→处理加工→另一种形态物料→使用→废弃物。

变化形态的循环利用如图2-2所示。

（1）废聚酯瓶

可口可乐、矿泉水等饮料的容器是聚酯瓶，它是由聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）制成。PET对气体和水蒸气渗透率低，有优良的阻气、水、油及异味性能，透明度高，光泽性好，可阻挡紫外线。特别是其无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装，常用于制造矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。PET的另一大用途是纺织业，工业化大量生产的聚酯纤维是用PET制成的，商品名称涤纶，是合成纤维的第一大品种。

使用过的废聚酯瓶经过破碎、清洗、高真空烘干、加温塑化、拉丝、冷却、造粒，加工处理后生成PET颗粒，以供再制成PET相关产品，如化纤纺织原料、PET片材原料、工程塑料注塑原料等。这些用途中，最为广泛的是将PET瓶处理造粒后拉出涤纶丝，进而制作纤维制品或服装。

（2）污泥

污泥是指用物理法、化学法、物理化学法和生物法等处理废水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物。污泥一般为半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂。污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。其含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细、密度较小，呈胶状液态。按来源分，污泥主要有生活污水污泥、工业废水污泥和给水污泥；按处理方法和分离过程可分为初沉污泥、活性污泥、化学污泥等。

处置城市污水厂产出的大量污泥，是一个值得深入研究的课题。污泥的处置应本着无害环保、资源或能源应用的原则，对污泥进行浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等工序的处理，并找到一条化害为利、变废为宝的资源化出路，实现经济效益与社会效益同步增长。目前污泥处理的主流工艺包括热解制油技术、堆肥土地利用技术和热解制取吸附剂技术，这些技术能够充分利用污泥中有机物质含量高的特点，不仅可以解决污泥出路的问题，还可产生大量有用物质。近年来环保企业开发的陶粒多孔砖、陶粒加气混凝土砌块等绿色建材，更是为污泥的资源应用找到新的出路。

2.1.3 功能性的循环利用

再制造是功能性应用的主要方法，是指以产品全生命周期理论为指导，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段，进行修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。再制造不仅保留了零部件中原材料的价值，同时也提高了制造时所需要的能源、劳动力、设备损耗等附加值，极大地减少了CO₂的排放，并且创造了新的就业岗位。汽车、船舶、电器电子产品是由多种物料结合而成，废弃后通过逆生产再返回到各个物料的原有领域当中去，除去上述单一形态的原料级应用，部分部件可得到功能性恢复，可以做成达到原部件质量要求的可利用产品。功能性的循环利用流程为废弃物→处理→再制造→使用→废弃物。

功能性的循环利用如图2-3所示。

（1）废弃电器电子产品

再制造产品的质量和性能不低于新品，而成本只有新品的50%，还可以节能60%、节材70%，对环境的不良影响与制造新品相比显著降低，从废弃电器电子产品中可以找到再制造的契机。据中国文化办公用品协会统计显示，我国已成为世界上电子办公设备及耗材的主要生产和出口大国。以复印机为例，各类复印机每年的淘汰数量将达到20万～70万台，激光打印机的淘汰数量达到70万～250万台，喷墨打印机的淘汰数量达到1000万台。此外，我国废弃的墨粉卡盒组件超过850万个，喷墨墨盒超过6500万个，总体积超过70万立方米。这些数量巨大的废弃文化办公设备是具有开发潜力的“城市矿山”，亟待对其进行开发利用，同时又需要对回收、再制造过程进行严格控制，减少二次污染，保证产品质量。再制造工程高度契合了国家构建循环经济的战略需求，并为其提供了关键技术支撑，大力开展绿色再制造工程是实现循环经济、节能减排和可持续发展的主要途径之一。

与制造新复印机相比，再制造复印机节省90%以上的原材料，降低能耗95%以上。如制造某种复印机，需要塑料50千克、金属100千克，零件50个、集成线路板7个，而再制造这样一台复印机只需要更换复印机中的损坏部件，修复其功能，可以节省几乎全部的制造新复印机所需要的塑料、金属、集成线路板等物料。一台新复印机的框架结构和外壳制造需要用电3千瓦·时、用水0.1吨，而再制造同样一台复印机仅需要用电1千瓦·时、用水0.05吨，至少降低能耗50%以上。以再制造工程节约资源、节约能源、保护环境为特色，可使废旧资源中蕴含的价值得到最大限度开发和利用，极大地缓解资源短缺与浪费的矛盾，减少大量失效的报废产品对环境的危害。

（2）报废汽车

汽车零部件再制造是通过运用先进的清洗技术、修复技术和表面处理技术，使废旧零部件达到或超过新品性能，充分利用废旧零部件中蕴含的二次资源，节约制造新产品所需的消耗，延长产品使用寿命。作为新兴产业，汽车零部件再制造不仅能够提升传统产业的竞争力，而且还能提供大量的就业机会。因此，研究和发展汽车零部件再制造产业具有显著的经济效益、环境效益和社会效益，对发展资源循环、建设资源节约型与环境友好型社会都具有十分重要的意义。

汽车零部件的再制造将是报废汽车拆解未来的主要利润点，目前制约再制造发展的主要因素是汽车零部件再利用还未形成产业链规模，单个报废汽车企业实力有限，难以实现零部件的再制造，这也是影响报废汽车精细化拆解的根本原因。

汽车零部件再制造作为科学解决报废汽车问题的有效途径，在世界汽车产业发达的国家受到重点扶持，其经验值得借鉴。美国不仅有全国性和行业性的再制造研究中心，而且在大学开设相关课程。欧盟和日本也非常重视再制造产品，都制定了相关法律鼓励报废汽车的再制造。零部件再制造在国外已经有50多年的发展历史，已经形成了比较完善的制造和服务体系。在德国的慕尼黑，宝马公司建有专门的再循环和拆解中心，负责研究旧车的拆解技术与再制造。

我国再制造产业仍处于起步探索阶段，对再制造产业所能带来的经济和社会综合效益有清楚认识的企业和投资者还不多，从事汽车零部件再制造的企业也比较少，然而汽车零部件再制造在全球已是大势所趋，国内汽车企业要想参与到全球体系的竞争，也需紧跟形势，积极开展产品回收，承担起实施再制造的责任。

（3）废弃船舶

拆船业正在成为资源再生的重要分支。2016年是全球船舶回收繁忙的一年，共有933艘总计4440万载重吨的船舶报废。这比2015年增长了14%，相当于2016年初世界船舶总量的2%。其中散货船和集装箱船的回收活动非常活跃，分别占总拆解量的65%和18%。中国拆船厂在2016年回收了111艘、总计490万载重吨的船舶，占全球拆船总量的11%。

船舶机电设备和零部件再制造是列入国家发展和改革委员会《产业结构调整指导目录》的鼓励项目之中的。近几年，中国拆船协会正在会同有关方面，积极研究探讨废船机电设备、零部件再制造的可行性。目前国际上一些大型船舶设备制造和研发企业都有船舶设备的再制造环节，并得到应用和发展，而我国目前还刚刚起步。随着拆船物资深加工再利用的水平进一步提高，船舶主要部件的再制造研发得到重视，改变拆船物资单一销售模式，企业的盈利能力则会得到增强，有望从根本上改变拆船企业经营困难的局面。

2.1.4 资源与能源的转换利用

资源与能源的转换利用如垃圾发电，塑料制油等。其流程为废弃物→能源转换→能源利用→作用于新产品→废弃物。

资源与能源的转换利用如图2-4所示。

一些废弃物再利用成为加工原料或产品的可能性没有了，并不代表就一定去填埋，用它所含的能量转化为能源，其实也是很重要的资源利用。例如垃圾发电既可去除垃圾中的有害物，同时又产生了电能，完成资源与能源的转换。而通过裂解、催化等工艺将不可再生的塑料制成燃料油，华丽转身，让这些资源以清洁能源形式再现，再用于社会或生产新的产品，一举两得。

2.1.5 多品种资源的循环利用

多类不同品种废弃物经过处理利用形成新的物料或产品，部分或全部应用于社会化新品之中。其流程为多种废弃物→分别处理加工→作用于某一或某类产品→废弃物。

多品种资源的循环利用如图2-5所示。

铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。废弃的铅酸电池主要由铅、硫酸、塑料等组成。经过处理所得到的这三种物料可以分别应用到不同场合，也可以用于电池生产的不同工序。

其实废弃电器电子产品、报废汽车和电线电缆等都属于多品种资源循环利用，只不过批量巨大，在产业中位置重要，因此均已单列。

2.1.6 国际化的资源循环利用

目前，经济发达国家积存的再生资源在向发展中国家流动。发展中国家凭借较低成本将进口再生资源加工成新的产品，部分新产品再返销经济发达国家，通过国际大循环走向蓝色的海洋，形成全球性更大范围的闭路循环利用。如2015年全国进口废弃机电产品1000万吨左右。

国际化的资源循环利用如图2-6所示。其流程为进口废弃物→处理加工→生产产品→废弃物。

为了防治固体废物污染环境，保障人体健康，2017年8月环境保护部（现更名为生态环境部）发布《进口废物管理目录》（2017年），将来自生活源的废塑料（8个品种）、未经分拣的废纸（1个品种）、废纺织原料（11个品种）、钒渣（4个品种）4类24种固体废物，从《限制进口类可用作原料的固体废物目录》调整列入《禁止进口固体废物目录》，以后国家将对进口固体废物进行更为严格的管理。

目前，我国进口再生资源存在着规模偏小、偷税漏税、管理落后和拆解污染等问题，因此在回收利用国际再生资源时，要正确区分“资源”和“洋垃圾”，通过完善废物进口管理的法规政策，扩大进口废物目录名单，加强进口再生资源的国际合作等途径，促进再生资源国际大循环。