工業(yè)共生視角下鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

1、工業(yè)共生視角下鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建 關(guān)鍵詞：改革開放后，由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長和現(xiàn)代化建設(shè)對鋼鐵需求的強(qiáng)勁拉動(dòng)，我國鋼鐵工業(yè)獲得了飛速發(fā)展，產(chǎn)量從1996年開始連續(xù)多年位居世界第一。然而，作為傳統(tǒng)的資源密集型產(chǎn)業(yè)，我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展也面臨著日益嚴(yán)峻的資源和環(huán)境壓力。本文嘗試從工業(yè)共生的角度出發(fā)，探索我國鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)途徑。工業(yè)共生與工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在生態(tài)學(xué)中，共生指不同物種以不同的相互獲益關(guān)系生活在一起，形成對雙方或一方有利的生存方式，這是生物之間相互關(guān)系的高度發(fā)展。受自然界中共生現(xiàn)象的啟發(fā)，在上世紀(jì)80年代末，一些學(xué)者開始研究工業(yè)系統(tǒng)中不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）間存在的共生關(guān)系。Frosch（19

2、89）認(rèn)為，在生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)中，“能量和物質(zhì)消耗被優(yōu)化，一個(gè)過程的輸出會(huì)成為另一個(gè)過程的原材料”，形成了關(guān)于“工業(yè)共生”比較具體的概念體系。Ayres（1989）在其文章中提到生物圈和工業(yè)經(jīng)濟(jì)都是“物質(zhì)轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)”，存在“工業(yè)共生關(guān)系”。著名工業(yè)生態(tài)學(xué)者M(jìn)arian R。Chertow（2000）將工業(yè)共生定義為：把傳統(tǒng)上相互獨(dú)立的工業(yè)企業(yè)聯(lián)合起來，通過原料、能源、水或副產(chǎn)品等物質(zhì)交換來增加競爭優(yōu)勢，其關(guān)鍵是相互協(xié)作和地域臨近?？梢姡I(yè)共生的本質(zhì)是企業(yè)間的合作，只是這種合作是以資源循環(huán)和能量流動(dòng)為紐帶而已。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本思想來源于自然生態(tài)系統(tǒng)。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

3、和自然環(huán)境之間形成循環(huán)和流動(dòng)，在整個(gè)過程中沒有廢物的產(chǎn)生。類似自然生態(tài)系統(tǒng)，工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是指通過優(yōu)化工業(yè)系統(tǒng)中的各種相關(guān)因素，在不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）間形成生態(tài)鏈接，建立起“資源產(chǎn)品消費(fèi)再生資源”的物質(zhì)循環(huán)機(jī)制，從而使工業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所引發(fā)的人與自然之間的物質(zhì)代謝及其產(chǎn)物能夠逐步和諧、平穩(wěn)與持續(xù)地融入自然生態(tài)系統(tǒng)之中。不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）之間的生態(tài)鏈接就是指在不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）間形成相互利用產(chǎn)品和廢物（副產(chǎn)品）的關(guān)系，這正是前述工業(yè)共生的題中之義。鋼鐵工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)拓展的可行性分析我國鋼鐵工業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，以工業(yè)共生為基礎(chǔ)構(gòu)建鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一條切實(shí)可行的途徑。而要構(gòu)建鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，首先必須確定鋼鐵工

4、業(yè)可能涉及到的共生工業(yè)。目前，可以和鋼鐵工業(yè)構(gòu)成共生關(guān)系的其他工業(yè)主要包括：（一）下游制造工業(yè)機(jī)械工業(yè)、汽車工業(yè)、造船工業(yè)等工業(yè)是鋼鐵工業(yè)的下游制造工業(yè)，這些工業(yè)構(gòu)成了鋼鐵工業(yè)傳統(tǒng)的下游產(chǎn)業(yè)鏈。對鋼鐵工業(yè)來說，與這些下游制造工業(yè)建立共生關(guān)系，主要體現(xiàn)在根據(jù)下游機(jī)械工業(yè)的要求，對鋼鐵原材料進(jìn)行深加工，提供不同鋼鐵產(chǎn)品的靈巧設(shè)計(jì)，延長鋼鐵產(chǎn)品的使用壽命，同時(shí)，加強(qiáng)與下游制造工業(yè)的聯(lián)系，增加廢舊鋼鐵部件的回收率等方面。下游制造工業(yè)與鋼鐵工業(yè)的共生關(guān)系是不言而喻的。（二）能源工業(yè)鋼鐵生產(chǎn)過程也是一種能源轉(zhuǎn)換過程，就是將煤炭通過冶金流程轉(zhuǎn)換為熱能、可燃?xì)?、氫氣等能源形式的過程。目前國內(nèi)最好的高爐轉(zhuǎn)爐熱軋

5、生產(chǎn)流程也還有38左右的能源未被鋼鐵生產(chǎn)過程充分回收利用，這為鋼鐵工業(yè)與能源工業(yè)建立共生關(guān)系提供了可能。（三）化學(xué)工業(yè)鋼鐵生產(chǎn)過程同時(shí)還是一種化學(xué)反應(yīng)過程，煤炭在煉焦、冶煉鋼鐵的過程中生成一氧化碳、甲烷和二氧化硫，經(jīng)過精煉后可以作為許多化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原料；此外，鋼鐵冶煉過程中產(chǎn)生的鋼渣含有多種對農(nóng)作物有利的元素，很適宜用作生產(chǎn)土壤改良劑和某些化肥的原料。顯然，鋼鐵工業(yè)與化學(xué)工業(yè)之間也存在共生關(guān)系。（四）建材工業(yè)鋼鐵工業(yè)和建材工業(yè)之間的共生關(guān)系是十分明顯的。鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量鋼渣和高爐水渣，鋼渣經(jīng)過粉碎處理后，可選出含鐵料再返回到工藝生產(chǎn)中，作為燒結(jié)礦添加料；而剩余的尾渣及尾粉是筑路、生產(chǎn)空

6、心磚和步道磚非常好的原料；而高爐水渣微粉和熟料按一定比例混合，可生產(chǎn)出各種標(biāo)號的硅酸鹽水泥，能有效降低生產(chǎn)水泥的成本。通過以上的分析，不難發(fā)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)與其共生工業(yè)可以通過相互利用產(chǎn)品和廢物（副產(chǎn)品）展開合作，形成拓展型工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)。這為構(gòu)建以鋼鐵工業(yè)為中心的鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)和可能?；诠I(yè)共生的鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建（一）鏈狀耦合結(jié)構(gòu)鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的第一步是形成以鋼鐵工業(yè)為中心的不同企業(yè)（產(chǎn)業(yè)）之間的鏈狀耦合結(jié)構(gòu)，即初級的鋼鐵生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。模仿自然生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈，可以形成多條縱向的鋼鐵生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。例如，當(dāng)鐵礦石、煤和水投入鋼鐵廠后，生產(chǎn)出的合格鋼材被送往下游制造企業(yè)，制造企業(yè)利

7、用鋼材來生產(chǎn)鋼鐵制品，在鋼鐵制品的生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一部分加工廢鋼，這些加工廢鋼會(huì)返回鋼鐵廠重新冶煉；制造企業(yè)產(chǎn)出的合格鋼鐵制品投入人類生活，經(jīng)過社會(huì)消費(fèi)后，部分可再利用鋼鐵部件返回制造企業(yè)重新使用，不能再利用的鋼鐵部件以折舊廢鋼的形式也返回鋼鐵廠重新冶煉。這是區(qū)域性的甚至是跨區(qū)域性的最主要的一條鋼鐵生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，是以鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品代謝為主要目的的產(chǎn)業(yè)鏈，對降低我國鐵礦石的對外依存度和緩解社會(huì)的環(huán)境壓力有著重要意義。除此之外，鋼鐵冶煉過程中產(chǎn)生的爐氣余壓可以用于TRT發(fā)電，低熱值的高、焦?fàn)t煤氣也可以輸送給發(fā)電廠進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，產(chǎn)生的電力返輸給鋼鐵廠；鋼鐵廠產(chǎn)生的大量廢水經(jīng)過污水處理廠處理后可重新循

8、環(huán)利用；鋼鐵廠生成的廢爐渣送到水泥建材廠生產(chǎn)水泥、再生磚和筑路材料，也可送往化肥廠生產(chǎn)化肥和土壤改良劑；鋼鐵生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)提純后向化工廠輸送CH4、H2、CO和SO2，化工廠生產(chǎn)甲醇、二甲醚、乙烯、液氨、硫酸等化工產(chǎn)品；鋼鐵廠向氫能源廠輸送提純的H2用以生產(chǎn)液氫。鋼鐵廠還可向周圍社區(qū)提供暖氣和煤氣，還可利用余熱向溫室大棚提供熱量，生產(chǎn)附加值高的花卉與反時(shí)令蔬菜。這些都是區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，是以鋼鐵企業(yè)廢物代謝為主要目的的產(chǎn)業(yè)鏈，其意義在于節(jié)約鏈上資源的投入并同時(shí)降低社會(huì)環(huán)境負(fù)荷。（二）網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)在鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)中僅僅形成縱向的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，同自然生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈要演化成縱

9、橫交錯(cuò)的食物網(wǎng)一樣，鋼鐵生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)在其結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展過程中，也會(huì)使各種鏈狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步相互聯(lián)系，從而又形成新的鏈狀結(jié)構(gòu)，最終使整個(gè)鏈狀結(jié)構(gòu)按因果關(guān)系耦合成錯(cuò)綜復(fù)雜的共生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)各部分相互聯(lián)系、相互作用、相互依存的有機(jī)整體。鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的網(wǎng)狀耦合結(jié)構(gòu)主要是通過對多條鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)橫向耦合后形成。比如，鋼鐵的下游制造企業(yè)一方面要從鋼鐵企業(yè)接受鋼鐵原材料，另一方面也向鋼鐵廠返回冶金和礦山機(jī)械；污水處理廠既可以處理鋼鐵廠的工業(yè)廢水，也可以處理周圍社區(qū)排放的生活污水，處理后形成的多余中水可以向周圍的社區(qū)供應(yīng)；聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的電力除了供應(yīng)鋼鐵廠，還可以供應(yīng)周圍的用電單位；發(fā)電廠燃煤產(chǎn)生的粉煤灰

10、可以就近送到水泥建材廠生產(chǎn)水泥、再生磚和其他建筑材料；電廠還可以向周圍社區(qū)提供熱水和暖氣；化肥廠生產(chǎn)的磷肥、鉀肥和土壤改良劑可以投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；從周圍社區(qū)回收的廢塑料可以作為鋼鐵廠的噴吹燃料等等。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)內(nèi)的資源利用更加充分，周邊生態(tài)環(huán)境更加和諧，產(chǎn)業(yè)生態(tài)化進(jìn)程更加深入。通過構(gòu)建鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，不僅為系統(tǒng)內(nèi)的企業(yè)和社區(qū)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)利益，而且降低了整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所需資源的投入，還減少了對外界環(huán)境的破壞。這對緩解當(dāng)前鋼鐵工業(yè)所在地的資源和環(huán)境壓力、建設(shè)資源循環(huán)利用、生態(tài)環(huán)境改善的全新鋼鐵工業(yè)發(fā)展格局是十分有益的。我國是發(fā)展中國家，工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程中對鋼鐵材料的需求將長期增長。為此，國內(nèi)鋼鐵工業(yè)應(yīng)仿照自然生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)模式，在工業(yè)共生的基礎(chǔ)上構(gòu)建鋼鐵工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，形成以鋼鐵工業(yè)為中心的、資源高效利用、環(huán)