基于物质流的我国铜工业投入-产出分析

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(东北大学国家环境保护生态工业重点实验室, 沈阳110819)

我国1990年以来精炼铜产量快速增长，1990年时为55.87万t，2015年时已达到796.20万t.1990-2000年间我国精炼铜产量的年均增长率为9.39%，1990-2015年铜产量的年均增长率达到了11.21%(见表1)[1].可见，随着2000年以来我国经济增长速度的提高，我国铜产量的增长速度也进一步加快.

表1 我国1990-2015精炼铜产量变化 Table 1 Refined copper production in China during 1990-2015

数据来源：中国有色金属工业年鉴1991-2016.

注: a, b, c—9.39%, 11.10%和11.21%,分别为1990-2000, 1990-2010和1990-2015年间精炼铜产量的年均增长率.

我国近两年铜消费量已接近全世界消费量的50%，但我国的铜资源只有全世界的4%，作为铜的消费大国，我国铜资源严重不足[2].由于铜具有优良的延展性、导热性和导电性，铜被广泛应用于各行各业，主要集中于电力、建筑、家电、交通运输等行业.可以预见，随着我国这些领域的进一步发展，铜的需求量仍将处于快速增长过程中.可见，铜资源短缺是我国经济社会发展面临的一个比较突出的问题，如何保证铜资源的可持续供应至关重要.本文将开展铜的物质流分析，并将在物质流分析的基础上，开展铜工业的投入-产出分析，以期为提高铜工业的资源使用效率提供一定的参考.

1 我国2015年铜物质流分析

铜产品的整个生命周期包括四个阶段：精炼铜的生产，铜制品的加工制造，铜制品的使用和报废,铜制品的回收利用.基于铜产品的生命周期，查阅《中国有色金属工业年鉴》和相关文献等资料[1,3-8]，获得生命周期各个阶段的铜流数据，得到了我国2015年的铜流图，如图1所示.

图1 我国2015年的铜流图 (单位: 104 t/a)Fig.1 Copper flow diagram in China in 2015 (unit: 104 t/a)括号中的字母表示数据的来源: (1)—参考文献; (d)—计算; (m)—经验模型; (e)—估计; (c)—质量守恒

由图1可见，我国2015年从国外净进口铜的量很大，其数量达到了833.88万t，其中净进口铜精矿332.64万t，远远超过了我国铜精矿产量.除了铜精矿之外，精炼铜(含合金)的净进口量也很大，此外，废杂铜、粗铜等也有较大数量的净进口.说明我国对于国外铜资源的依赖度是很大的.我国2015年自产折旧废铜的量(即经过使用流出铜金属社会积蓄量的报废铜制品)为158万t，而流入社会积蓄量的铜达到了1 125.67万t，可见，我国2015年铜金属的社会积蓄量快速提升，其增量达到了967.67万t.

2 我国1990-2015年铜工业物质投入-产出分析

采用同样的方法对我国1990，1995，2000，2005和2010年铜工业的物质流进行了分析，由于篇幅所限，这里不再列出.根据铜的物质流分析结果，开展了我国铜工业的物质投入-产出分析.

2.1 物质投入计算

物质投入量由国内物质开采、进口、再生利用物质三方面组成.

(1)国内物质开采

目前，国内铜工业的生产主要来源于铜矿.选矿过程是通过物理和化学等一系列方法令金属元素富集的一个过程，在这个过程后会产生一定的含铜废弃物，称之为“尾矿”.因此在本文中，国内物质开采主要包含国产铜精矿和尾矿两部分.1990-2015年我国国内铜工业物质开采的具体数据如表2所示.

表2 我国1990-2015年铜矿开采(单位：104 t)Table 2 Copper mining in China during 1990-2015 (unit:104 t)

(2)进口含铜产品

进口含铜产品主要包括进口铜精矿、进口粗铜、进口精炼铜、进口铜材和进口废杂铜.我国1990-2015年净进口铜产品的含铜量如图2所示.

图2 我国1990-2015年铜产品净进口量Fig.2 Net imported copper products in China during 1990-2015

从图2可以看出，1990到2005年，我国各种净进口铜产品的量都在逐年增加；2005-2015年，我国净进口的铜材和废杂铜有所下降，其他铜产品仍在增加.1990-2000年期间，各种铜产品净进口量稳定增长.2000年以后，各类产品增长趋势大幅度上升，中国铜工业正式迈入高速发展时期.2005年以后，我国进口铜产品的结构自此发生了巨大变化，进口铜精矿的量突然远超进口废杂铜，为了满足国内铜的需求，精炼铜的进口量有明显增加，这说明国内铜的需求开始由废杂铜向铜精矿和精炼铜转变.

(3)再生物质利用

再生物质在铜工业中指的是废杂铜的回收再利用.本文的再生物质利用项包括在加工制造过程中产生的加工废铜和使用寿命结束后报废的折旧废铜[9].1990-2015年我国铜工业再生物质利用的数据如表3所示.

表3 我国1990-2015年废杂铜利用(单位：104 t)Table 3 Utilization of copper scrap resources in China during 1990-2015 (unit: 104 t)

从数据可以看出，我国再生物质利用量逐年增加，2015年的再生利用量已达到1990年的15.1倍.但是，由于铜制品的平均使用寿命较长，约为30 a[4,6,7,10]，我国只是在2000年之后铜的消费量才比较大并进入快速增长阶段，而这些铜制品并未进入到报废期，因此，目前我国废杂铜使用比率仍相对较低.

根据上文计算，可以得出1990-2015年我国铜元素的物质投入量，如表4所示.

表4 我国1990-2015年铜工业含铜物质投入量(单位：104 t)Table 4 Cu-containing materials input of copper industry in China during 1990-2015 (unit: 104 t)

由表4可以看出，1990-1995年我国含铜物质投入量处于较低水平，2000年以来，我国产业结构得到调整，铜工业下游的轻工业、电子行业等开始高速发展，铜资源消耗量增加，巨大的铜需求拉动了国内铜矿开采，并促使铜资源进口量激增来填补国内需求，我国铜工业的物质投入也进入了一个迅猛发展的阶段.2015年，我国含铜物质投入达1 279.51万t.

我国1990-2015年铜工业物质投入结构如图3所示.2000年以来，进口铜产品的比例在我国含铜物质投入总量中一直占有最主要的份额.再生铜资源量也有一定程度的增加，但是从数量和比例来看，其增长幅度远不及进口铜产品.对进口产品的过度依赖成为我国铜工业目前所面临的一个重要问题.

图3 我国1990-2015年铜工业含铜物质投入结构Fig.3 Structure of Cu-containing materials used in copper industry in China during 1990-2015

2.2 物质产出计算

物质产出包括国内物质产出、出口、废弃物排放三个方面.

(1)国内物质产出

根据我国铜行业的物质流分析结果，本文将国产的精炼铜(除去出口量)纳入国内物质产出项.

1990-2015年我国国内物质产出量如表5所示.

表5 我国1990-2015年铜工业国内物质产出(单位：104 t)Table 5 Output of copper industry in China during 1990-2015 (unit: 104 t)

(2)出口含铜产品

出口含铜产品主要包括出口粗铜、出口废杂铜、出口精炼铜、出口铜合金和出口铜材.我国1990-2015年出口铜产品的数量如图4所示.

图4 我国1990-2015年出口铜产品的量Fig.4 Exported copper products in China during 1990-2015

与进口铜量相比，我国出口铜产品的量普遍较低.1990年以来，我国出口铜产品一直以铜材和精炼铜为主，2000年以来，铜材的出口量有了大幅的提升，铜精矿、粗铜和废杂铜的出口量非常小，几乎可以忽略不计.

(3)废弃物排放

废弃物产出指从经济系统排放到土壤、水域或大气等自然环境中的物质.针对铜工业的物质流循环，本文把铜的生产过程中产生的尾矿、熔渣和在回收阶段损失的铜纳入废弃物项.1990-2015年中国铜工业的废弃物排放如表6所示.

表6 我国1990-2015年铜工业废弃物排放(单位：104 t)Table 6 Waste emission of copper industry in China during 1990-2015 (unit: 104 t)

图5给出了1990-2015年我国铜工业的物质产出结构.

图5 我国1990-2015年铜工业的物质产出结构Fig.5 Structure of Cu-containing materials used in copper industry in China during 1990-2015

从图5中可以看出，在总物质产出中，我国铜产品国内物质产出占了最大的份额，2015年，占物质产出总量的83.2%，这表明我国生产的铜产品主要作用于国内经济需求.其次，虽然我国已经步入铜产品出口大国的行列，但是从铜工业整体输出来看，出口部分仅占了很小的比例.在铜元素的总物质产出中，废弃物排放的总量在不断增加，但在直接物质产出中所占比例变化幅度不大.

3 结 论

(1)目前，我国对于国外铜资源的依赖度是很大的；与此同时，我国铜金属的社会积蓄量处于快速提升阶段.

(2)2000年以来，进口铜产品的比例在我国含铜物质投入总量中一直占有最主要的份额.再生铜资源量也有一定程度的增加，但是从数量和比例来看，其增长幅度远不及进口铜产品.

(3)在总物质产出中，我国铜产品国内物质产出占了最大的份额.出口部分仅占了很小的比例.废弃物排放的总量在不断增加，但在直接物质产出中所占比例变化幅度不大.