摘　要：將耗散結構理論應用于礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)，礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)是復雜的開放系統(tǒng)，具有非線性有序結構，礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的作用是非線性的，外部和內(nèi)部的漲落對礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響是顯著的。耗散結構理論對礦產(chǎn)資源循環(huán)利用有重要的啟示，力圖從理論上把耗散結構系統(tǒng)擴大到礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)，從而為實現(xiàn)人類社會與自然和諧發(fā)展的崇高追求進行有益的思考和探索。

關鍵詞：耗散結構理論;礦產(chǎn)資源;循環(huán)利用;對策

我國疆域遼闊、成礦地質(zhì)條件優(yōu)越、礦種齊全配套、資源總量豐富，是具有自己資源特色的一個礦產(chǎn)大國。改革開放以來，中國經(jīng)濟的快速發(fā)展是以資源的高消耗、環(huán)境的嚴重破壞為代價的。隨著我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展，這種粗放的經(jīng)濟運行方式已不能保證經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展，能源對經(jīng)濟良性發(fā)展已構成嚴重制約[1]。面對這些問題，礦產(chǎn)資源利用迫切需要新的理論作為指導。耗散結構理論[2]對于目前解決礦產(chǎn)資源利用中遇到的各種問題，提供了理論基礎和現(xiàn)實可能性，對構建礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

1.礦產(chǎn)資源開發(fā)存在的問題

礦產(chǎn)資源的開發(fā)，有利于促進經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，但是目前礦產(chǎn)資源開發(fā)中存在的一些問題也相當嚴重，我國長期以來礦產(chǎn)沿用的是大量消耗資源和傳統(tǒng)的粗放式經(jīng)營模式。重速度、數(shù)量，輕效益和質(zhì)量;重外延擴大再生產(chǎn)，輕內(nèi)涵挖潛;對礦產(chǎn)資源重開發(fā)，輕保護，造成了資源的過度破壞和巨大浪費，自然資源面臨枯竭，導致了礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)。目前，我國礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中存在的問題如下[3-4]：

(1)礦產(chǎn)資源枯竭，后備資源儲備不足。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對于各種礦產(chǎn)資源的消耗也隨之增加，加之我國礦業(yè)秩序混亂，投資環(huán)境差，地質(zhì)勘探投入嚴重不足，導致新發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)數(shù)目急劇減少，礦產(chǎn)資源探明儲量每年呈現(xiàn)下降趨勢，出現(xiàn)了后備礦產(chǎn)資源儲量增長速度嚴重滯后于消耗速度。我國礦產(chǎn)資源對經(jīng)濟社會的支持力度不斷減弱，可以預見，在未來的幾十年內(nèi)，隨著我國工業(yè)化進程的加快，對于礦業(yè)資源的消費需求還將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。

(2)礦產(chǎn)資源有用礦物的回收率低。目前我國選礦工藝及其裝備相當落后，技術水平低，使許多有用的礦物得不到有效的回收，導致礦物資源回收率低。目前我國鐵礦和有色金屬礦有用礦物回收率為50%～60%;非金屬礦有用礦物回收率為20%～60%;煤礦有用礦物回收率為30%～50%。由于選礦和冶金水平與國外有較大差距，導致我國礦產(chǎn)資源總回收率只有30%～40%，遠遠低于國際礦產(chǎn)資源總回收率的平均水平。

(3)礦產(chǎn)資源的綜合利用率低，礦產(chǎn)資源經(jīng)營粗放。我國的共生、伴生礦較多，但是對共生、伴生礦產(chǎn)進行綜合開發(fā)的只占總數(shù)的1/3，其綜合回收率不及20%，造成大量礦產(chǎn)資源的浪費。以我國有色金屬礦產(chǎn)的綜合利用而言，國外先進礦山綜合利用率可以達到80%～90%，而國內(nèi)有色金屬礦產(chǎn)的綜合利用的平均水平為50%。

(4)非金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)利用落后。國內(nèi)外非常重視非金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，我國有豐富的非金屬礦產(chǎn)資源，種類繁多，性質(zhì)各異，被廣泛應用于各行各業(yè)。但是我國非金屬礦選礦技術落后，造成非金屬礦回收率低，精礦品味低，超級精品少，直接導致非金屬礦產(chǎn)品質(zhì)量不高。

(5)二次資源的回收利用率低。目前，我國礦山排放的尾礦堆存量巨大，并且每年以2.0×108～3.0×108t的速度增長，尤其是礦山剝離廢石的堆存量達數(shù)百億噸。由于我國綜合利用率低，尾礦中存在的大量有價值元素及可利用的非金屬礦遺留在固體廢棄物中，每年礦產(chǎn)資源開發(fā)損失總值高達1000億元，特別是建造較早的尾礦，由于受到當時技術條件等方面的限制，尾礦中有價值元素及可利用的非金屬礦損失更大。

礦產(chǎn)資源所面臨的上述問題，如果不能盡快妥善解決，勢必威脅到礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且也會動搖鋼鐵工業(yè)的基礎，進而威脅到我國的社會、經(jīng)濟、政治安全和穩(wěn)定。面對如此嚴峻的形勢，運用耗散結構理論，使得礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展，從而實現(xiàn)我國資源、經(jīng)濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2.礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展的耗散結構

2.1耗散結構理論

普里戈金在非平衡熱力學系統(tǒng)的線性區(qū)的研究的基礎上，探索非平衡熱力學系統(tǒng)在非線性區(qū)的演化特征。在研究偏離平衡態(tài)熱力學系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，當系統(tǒng)離開平衡態(tài)的參數(shù)達到一定閾值時，系統(tǒng)將會出現(xiàn)“行為臨界點”，在越過這種臨界點后系統(tǒng)將離開原來的熱力學無序分支，發(fā)生突變而進入到一個全新的穩(wěn)定有序狀態(tài);若將系統(tǒng)推向離平衡態(tài)更遠的地方，系統(tǒng)可能演化出更多新的穩(wěn)定有序結構。普里戈金將這類穩(wěn)定的有序結構稱作“耗散結構”。從而提出了關于遠離平衡狀態(tài)的非平衡熱力學系統(tǒng)的耗散結構理論。

耗散結構理論指出，系統(tǒng)從無序狀態(tài)過渡到這種耗散結構有幾個必要條件[5]，一是系統(tǒng)必須是開放的，即系統(tǒng)必須與外界進行物質(zhì)、能量的交換;二是系統(tǒng)必須是遠離平衡狀態(tài)的，系統(tǒng)中物質(zhì)、能量流和熱力學力的關系是非線性的;三是系統(tǒng)內(nèi)部不同元素之間存在著非線性相互作用，并且需要不斷輸入能量來維持。

2.2礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展的耗散結構特性

目前我國礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展面臨來自兩方面的巨大壓力[6]，一是國民經(jīng)濟持續(xù)、快速的增長要求礦業(yè)提供更多的礦產(chǎn)資源;二是礦山開發(fā)過程中環(huán)境保護的任務艱巨。礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展是傳統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)容與非傳統(tǒng)發(fā)展內(nèi)容的有機結合，改變了傳統(tǒng)上關于礦產(chǎn)資源發(fā)展關系的認識，運用市場機制、依靠科技進步和發(fā)現(xiàn)可替代資源的基礎上，規(guī)劃與協(xié)調(diào)礦產(chǎn)資源的最佳耗竭率，使得礦產(chǎn)資源的發(fā)展既能滿足當代人的需要，同時不會對后代人的需要構成威脅，從而實現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展和人類代際之間的公正。

實現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展必須明確。社會生產(chǎn)力系統(tǒng)是一切經(jīng)濟活動的基礎，是人們從事生產(chǎn)和進行各種社會活動的載體，要研究耗散結構系統(tǒng)的運行規(guī)律，必須首先認識決定其本質(zhì)的生產(chǎn)力系統(tǒng)的構成和基本內(nèi)容。礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展是一個開放的、能與外界進行物質(zhì)、能量、信息交換的系統(tǒng);系統(tǒng)的平衡是一種動態(tài)平衡，在實踐的過程中為了使礦產(chǎn)資源發(fā)展保持絕對的平衡，往往會不自覺地走向另一極端追求平衡，導致整個系統(tǒng)的動態(tài)平衡被打破，出現(xiàn)遠離平衡狀態(tài);系統(tǒng)從無序狀態(tài)向有

序狀態(tài)的躍進，需要不斷輸入能量使遠離平衡的機體要有相當?shù)淖陨砘盍偷挚沽?，通過漲落達到臨界點實現(xiàn)系統(tǒng)從無序狀態(tài)恢復到有序狀態(tài)。

3.礦產(chǎn)資源利用的建議與對策

為推動循環(huán)經(jīng)濟在礦產(chǎn)資源領域的發(fā)展，要加強相關理論和實踐模式的研究，提高各級礦產(chǎn)資源管理部門和相關企業(yè)對發(fā)展循環(huán)利用的重要性的認識，借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，采取綜合措施，積極開展礦產(chǎn)資源循環(huán)利用的實踐[7-8]?；诤纳⒔Y構理論下的礦產(chǎn)資源循環(huán)利用是通過優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部結構，借助非線性機制的調(diào)節(jié)和自組織作用，從而使系統(tǒng)達到一種遠離平衡態(tài)的穩(wěn)定有序的耗散結構的過程和動態(tài)行為。

3.1基于耗散結構理論下的建議

1.不斷完善相關法規(guī)改革，促進循環(huán)經(jīng)濟在礦業(yè)領域中的普及和推廣。立法是推廣循環(huán)經(jīng)濟的最主要手段。盡快完善涉及國土資源安全的法律、法規(guī)體系，進一步完善和健全各種單項資源和環(huán)境保護法，修改、補充相關法律，使礦產(chǎn)資源循環(huán)利用形成一個開放的系統(tǒng)。 開放是系統(tǒng)有序進化的前提，是耗散結構得以形成、維持和發(fā)展的首要條件。耗散結構系統(tǒng)作為一個復雜的系統(tǒng)，其開放程度如何，直接決定系統(tǒng)功能的大小。耗散結構系統(tǒng)一刻也離不開它賴以生存和發(fā)展的大環(huán)境，它必須通過充分的開放，不斷地吸收外界的“負熵”和增大負熵值，才能發(fā)生組織結構有序化的轉(zhuǎn)變。

2.不斷開發(fā)應用新技術、新工藝，提高礦業(yè)資源綜合利用的技術水平。我國礦產(chǎn)資源綜合利用率不高，關于在于工藝技術水平較低。因此，要加強礦產(chǎn)循環(huán)利用技術的基礎理論研究，不斷創(chuàng)新，尤其要開發(fā)新技術、新工藝，并使其滲透到礦產(chǎn)資源循環(huán)利用的各個領域。遠離平衡態(tài)是耗散結構形成的前提條件。一個充滿活力的礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)，必須是一個有差異、非平衡的系統(tǒng)。只有遠離平衡態(tài),才能形成耗散結構。通過企業(yè)開發(fā)應用新技術、新工藝的能力不同，使系統(tǒng)中各個部分的發(fā)展區(qū)分先后，形成有序結構和動態(tài)特征，提高了競爭性，對企業(yè)的發(fā)展起到極大的推動作用。

為了使耗散結構系統(tǒng)擺脫僵化的平衡態(tài)模式，脫離平衡態(tài)或遠離平衡態(tài)，最后達到動態(tài)平衡形成耗散結構，就必須打破舊的平衡態(tài)，積極創(chuàng)造促使系統(tǒng)發(fā)展的非平衡發(fā)展。通過變革、學習、競爭，努力實現(xiàn)動態(tài)平衡,形成較高層有序的耗散結構。為此,我們必須做到以下幾個方面：一是改善思維慣式，增強創(chuàng)新意識。改變傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源的發(fā)展模式，樹立礦產(chǎn)資源循環(huán)利用理念。二是打破靜態(tài)平衡，增強競爭意識，鼓勵企業(yè)之間開展競爭，通過競爭的方式，使礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)在更高層次上實現(xiàn)動態(tài)平衡。三是不斷實現(xiàn)自我超越，增強危機意識。通過與外界不斷交流物質(zhì)、能量和信息,使人們在精神和心理上時常保持一種緊迫感和危機感，并把這種感覺轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)在動力,通過建立學習型組織，實現(xiàn)自我超越。

3.大力將高新技術引入礦物加工工程領域。高新技術已經(jīng)在許多領域發(fā)揮了巨大的作用，因此，將高新技術引入礦物加工工程領域，用高新技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是解決礦產(chǎn)資源循環(huán)利用的有效途徑。礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)應成為各要素相互調(diào)節(jié)的自組織系統(tǒng)，礦物加工工程領域就是礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)中重要要素之一，為了系統(tǒng)穩(wěn)定在新的有序的耗散結構上，必須通過內(nèi)部的非線性機制來調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)非線性機制的調(diào)節(jié)必須貫徹以下三種基本思想：一是善于在決策中運用非線性調(diào)節(jié)思想。將非線性調(diào)節(jié)思想運用到?jīng)Q策和計劃中，建立考慮非線性目標、非線性約束和決策函數(shù)的模型，做到統(tǒng)籌規(guī)劃、周密運籌、科學決策，從而減少失誤，達到耗散結構的要求。二是善于在具體操作中貫徹優(yōu)化結構的思想。運用非線性調(diào)節(jié)思想對系統(tǒng)的要素進行優(yōu)化，并通過合理組合，實現(xiàn)系統(tǒng)軟硬資源的最優(yōu)配置，使要素具備功能非線性加和的性質(zhì)。三是善于在實踐中貫徹自我完善系統(tǒng)的思想。強化系統(tǒng)深層次的調(diào)節(jié)，人是負熵流之源，通過理順關系，在系統(tǒng)內(nèi)逐步形成一種趨同和競爭關系，使系統(tǒng)自我發(fā)展、自我完善。

4.礦山固體廢棄物處置的具體技術措施。礦山固體廢棄物主要分為尾礦和廢石。對于這些礦山固體廢棄物處理或處置不當，會給社會、經(jīng)濟和環(huán)境造成嚴重的危害，直接威脅人類的生存。礦山固體廢棄物具有危害性的同時，也具有可利用的特性，是寶貴的二次資源。礦產(chǎn)資源循環(huán)利用必須通過漲落來實現(xiàn)，強調(diào)了“漲落導致有序”的觀點在非平衡系統(tǒng)具備了形成有序結構的客觀條件后，漲落對實現(xiàn)這種有序結構起著決定作用。

首先, 礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)也存在漲落現(xiàn)象，例如一項新技術、新工藝的創(chuàng)新或突破都會對區(qū)域的發(fā)展起到重要的影響，甚至成為其興衰成敗的關鍵點和轉(zhuǎn)折點。其次，決策者要善于利用漲落規(guī)律，在系統(tǒng)處于發(fā)生質(zhì)變的臨界點之前，要積極創(chuàng)造條件、因勢利導，使其結構能夠通過自反饋與自調(diào)節(jié)在各種漲落在作用中趨利避害，使系統(tǒng)向所希望的分支躍遷。其三，當系統(tǒng)完成了質(zhì)變以后，要及時通過非線性機制的調(diào)節(jié)和自組織效應達到穩(wěn)定有序。漲落是一種啟動力,可以導致有序，但也可能將企業(yè)帶入新的混亂狀態(tài)。它強調(diào)系統(tǒng)中某個微小變化,可能會帶來大的結果性偏差。這就需要具備把握全局的能力，利用敏銳的洞察力，善于把握趨勢，調(diào)整制度、優(yōu)化決策、調(diào)配資源，使?jié)q落引發(fā)的非線性相關作用向著有利于形成功能更加完善的耗散有序結構方向演化發(fā)展，推動礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)不斷前進。

3.2礦產(chǎn)資源利用的對策

開展礦山固體廢棄物處置與處理，進行無廢工藝的研究，實現(xiàn)礦山固體廢棄物的“減量化、資源化、無害化”，化害為利，變廢為寶，從根本上改善和提高礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提高礦山經(jīng)濟效益，促進我國礦產(chǎn)資源的合理配置，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源循環(huán)利用，是我國礦業(yè)所面臨的主要任務。為此，必須做到：

(1)從源頭做起，開展資源綜合利用。從源頭做起，開展一次資源的綜合利用，減少固體廢棄物的產(chǎn)生量，特別是細粒尾礦的產(chǎn)生量。在工藝設計和生產(chǎn)實際中，除了要提高礦石中主元素的回收率外，還要考慮伴生、共生的金屬元素、非金屬元素的綜合回收。對于綜合回收技術還不太成熟的復合多金屬礦，可以采取資源儲備方式，同時建立尾礦整體利用的數(shù)據(jù)庫及信息管理系統(tǒng)。

(2)開展礦山固體廢棄物的資源化，增加資源補給。由于我國礦產(chǎn)資源貧、細、雜的特點，以及受當時經(jīng)濟技術條件的限制，礦

產(chǎn)綜合利用工藝技術還存在一些尚未解決的問題，致使不少礦產(chǎn)資源未能綜合利用，即使進行了綜合回收，關于這方面的典型例子已很多;廢石、尾礦用于建筑材料、生產(chǎn)建材產(chǎn)品或用于采空區(qū)充填料。

(3)建設礦山固體廢棄物整體利用示范工程和無廢礦山。按產(chǎn)業(yè)部門選擇大、中、小代表性礦山建設固體廢棄物整體利用示范工程，開展尾礦資源特征及整體利用研究，建立示范礦山。另外，國家要積極組織好試點工作，試點工作要全面展開，同時國家有關部門要加強與其他部門的相關合作，共同搞好試點工作，使礦產(chǎn)資源循環(huán)利用的工作真正落實到實處。

我國的礦山企業(yè)要實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的循環(huán)利用，必須針對自己的實際情況制定出具體的對策和措施，依靠技術創(chuàng)新和理論突破，有效開發(fā)和利用礦產(chǎn)資源，采用新的工藝技術、新型設備，加強對礦產(chǎn)資源的循環(huán)利用的研究。

4.結論

礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)具有明顯的耗散結構系統(tǒng)的特性，應用耗散結構理論，可以有效地理解和分析我國在礦產(chǎn)資源利用方面存在的問題。礦產(chǎn)資源的有效配置或利用是決定和制約國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。根據(jù)礦產(chǎn)資源循環(huán)利用系統(tǒng)具有開放性、動態(tài)平衡、非線性和漲落的耗散結構特征，運用耗散結構理論，提出礦產(chǎn)資源循環(huán)利用的四點建議：不斷完善相關法規(guī)改革，不斷開發(fā)應用新技術、新工藝，大力將高新技術引入礦物加工工程領域，礦山固體廢棄物處置的具體技術措施。從而使我國對礦產(chǎn)資源利用實現(xiàn)從源頭做起，開展資源綜合利用;開展礦山固體廢棄物的資源化，增加資源補給;建設礦山固體廢棄物整體利用示范工程和無廢礦山。礦產(chǎn)資源循環(huán)利用可以有效地緩解我國目前資源的短缺和大量消耗的困境，為我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展起到推動作用。

參考資料:

[1] 吳季松.新循環(huán)經(jīng)濟學[M].北京:清華大學出版社,2005.

[2] 沈小峰, 胡崗, 姜璐. 耗散結構論[M]. 上海: 上海人民出版社,1987.

[3] 張德明，喬繁盛.循環(huán)經(jīng)濟：礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的必然模式[J].國土資源情報,2005

[4] 王冰冰,于傳利,宮國靖.循環(huán)經(jīng)濟:企業(yè)運行與管理[M].北京:企業(yè)管理出版社,2005.

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