我国工矿业高校建设资源循环科学与工程学科专业的现状分析与思考

2018-06-20王栋民

中国矿业 2018年6期

刘泽，王栋民

(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083)

资源循环科学与工程是一门涉及材料科学与工程、环境工程、化学工程与工艺、应用化学等多学科的交叉学科,主要研究废弃物资源再生利用、再生材料的性能和应用、节能减排等相关资源循环的科学和技术问题，它是国家鼓励发展的新兴学科。当前我国自然资源的可用量不断减少，环境污染不断加重，本学科的发展对建设资源节约型和环境友好型社会具有重要意义[1]。资源循环科学与工程专业是在此背景下，2010年经教育部批准设置，2011年成为国家特色专业，2012年国务院学位办批准建设硕士学位，类属化学工程与技术一级学科[2]。资源循环科学与工程专业的本科生和研究生主要学习循环资源科学与工程专业基础理论知识[3]，通过对循环经济工程技术相关理论知识的学习与工程实训锻炼，了解我国资源分布、产业发展、环境保护等方面的基本状况，具备从事循环资源科学与工程基础理论研究与工程技术开发、经营管理等方面的工作的能力。

1 工矿业高校设置资源循环科学与工程专业的现状

1.1 我国工矿业废弃资源排放及利用现状

过去30年，我国经济飞速发展，工矿业领域过度扩张，产生了百亿吨计的工矿业废弃物，金属矿行业排放大量共伴生矿产、尾矿和废石，煤炭行业排放大量煤矸石，电力行业排放大量粉煤灰和脱硫石膏，冶金行业排放大量冶金废渣，化工行业排放大量化工渣，建筑行业产生大量建筑垃圾，市政领域产生大量废旧路面材料，还有大量废水、废气排放。2013年，我国部分矿山铜矿、铅矿、锌矿、镍矿、铝土矿、锑矿、钼矿、钨矿、锡矿等有色金属矿种的选矿回收率达到80%以上，相对较高；但是尾矿产生量16.49亿t，综合利用率只有18.9%。截至2013年底，我国尾矿累积堆存量达146亿t，废石堆存量达438亿t[4]。到2016年底，尽管尾矿产生量下降至8.3亿t，但综合利用率也只有26.2%[5]，尾矿废石堆存量还在不断增加。2016年底，我国工业废弃物排放量14.8亿t，综合利用量为48%，还有52%被处置或贮存[5]。这些废弃物大量占用土地、污染环境、破坏生态。工矿业废弃物组成复杂，成分千差万别，需要深入和仔细的研究。

电力、冶金、化工等工业领域废弃物通常在生产过程中有热历史，产生的废弃物具有热力学活性，可以作为二次资源，大宗应用于建筑、建材行业，这些废弃物的资源综合利用率相对较高[6]。尾矿、煤矸石、共伴生矿等矿业废弃物，建筑垃圾、废旧路面材料等市政废弃物基本不具有热历史，作为二次资源利用相对较难，综合利用率较低[7-10]。可综合利用的废弃资源除了大宗工业、矿业废弃物外，还有大量的生活垃圾、电子垃圾、医疗垃圾、污泥等，需要分门别类，针对性研究、区别化应用[11-12]。总体来说，我国工矿业废弃资源排放量巨大，综合利用率相对较低。事实上，近些年我国诸多高校、科研院所和企业对工矿业废弃物资源化循环利用、再生材料的性能和应用、节能减排等做了理论研究和工业化应用实践，形成了一些学术成果与技术示范，但成果先进性不够，专业技术人员相对缺乏，管理水平低下[3]。工矿业高等院校设置资源循环科学与工程专业，可以大量培养当前社会亟需的资源循环科学与工程类技术人才和管理人才[13]。

1.2 工矿业高校设置资源循环科学与工程专业的基本情况

资源循环科学与工程专业类属于化学工程与技术一级学科，近百所高校都设有化学工程与技术学科，大部分工矿业高校也都设置有化学工程与技术一级学科，表1列出了设有化学工程与技术学科的典型工矿业高校，这些学校均设有化学工程与技术一级学科。但是开设资源循环科学与工程专业的学校目前并不多，只包括：北京大学、东北大学、大连理工大学、西安建筑科技大学、北京工业大学等27所高校。我国2016～2017年资源循环科学与工程专业排名前10的学校见表2[14]。

表1 设置化学工程与技术学科的典型工矿业高校

表2 2016～2017年我国资源循环科学与工程专业排名

矿业类高校的矿业工程下属专业是特色专业，冶金类高校的冶金工程下属专业是特色专业，化工类高校的化学工程与技术下属专业是特色专业，材料类高校的材料科学与工程下属专业是特色专业，资源循环科学与工程专业与矿业工程、冶金工程、环境科学与工程、材料科学与工程等一级学科的专业都有交叉，以上工矿业高校有建设资源循环科学与工程专业的基础。工矿业类高校在发展传统特色学科专业的基础上，增设循环科学与工程专业，可以完善自身的学科群，促进特色学科专业向交叉学科、边缘学科发展，形成新兴专业方向。

1.3 工矿业高校设置资源循环科学与工程专业的特色优势

过去20年，我国在煤炭、电力、冶金、化工、铝业、矿业等领域都得到了长足发展，我国各大高校的工矿业及相关学科专业，如采矿专业、冶金专业、地质专业也迅速发展，形成了大批优势特色学科。2010年以来，工矿业领域开始出现产能过剩问题，天然一次资源泛滥开采、过量使用，自然环境严重破坏，工矿业废弃物大量堆存[15-16]。2013年以来，国内大部分城市和地区出现过度污染问题，大气、水和土壤污染严重，国家开始大力治理环境，淘汰落后产能，限制天然一次资源开采，恢复生态，传统工矿业及相关学科专业发展乏力。工矿业废弃物和城市废弃物堆存量巨大，很多堆场未经过防渗滤和表面覆盖处理，给大气带来大量颗粒物，给自然水体和土壤造成重金属和有害物质污染。

由于一次资源限制开采，工矿业领域原材料价格逐渐上涨，而工矿业废弃物和城市废弃物又大量堆存，污染环境。这些废弃物就作为二次资源，进入国家经济建设主战场，开启了二次资源循环利用的新征程。工矿业高校设置资源循环科学与工程专业，其特色优势就是将工矿业废弃物资源，如共伴生矿产、尾矿、废石、煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、冶金废渣等再生利用，研究再生材料的性能，推动再生材料的应用。工矿业高校的传统学科，如矿业工程、地质工程、环境科学与工程、材料科学与工程、冶金工程等，在当前我国资源循环利用和生态恢复的形势下，在资源循环科学与工程专业的带动下，交叉互补，互相促进。工矿业领域产生大量废弃物是资源循环利用、节能减排的重点领域，工矿业高校开设资源循环科学与工程专业对工矿业的绿色循环发展、生态文明建设有积极推动作用，也为我国的环保攻坚战提供有力的人才、技术和管理支持。

2 资源循环科学与工程专业的建设

党的十八大将生态文明建设纳入“五位一体”总体布局，将生态文明建设摆到了突出地位。习近平总书记关于“金山银山”与“绿水青山”关系的“两山”理论，为我国生态文明和生态经济建设提供了理论依据。工矿业废弃资源的循环再生利用，既可以保住我们的“绿水青山”不受侵害，又可以推动我们的“金山银山”可持续发展。在工矿业高校建设资源循环科学与工程专业，就是要培养更多的专业人才，践行习总书记的“两山”理论，还我“绿水青山”，保我“金山银山”。

在工矿业高校建设资源循环科学与工程专业，与再生资源科学与技术、高分子材料与工程、材料科学与工程)、复合材料与工程、生物功能材料等专业可形成交叉。建设该专业过程中，需要有基础教育平台、专业教育平台和实践教学平台等。专业教育平台还需要设置资源循环科学与工程概论、工程经济学、资源经济法律制度、循环经济学、资源加工设备、资源加工工艺学、分离工程、过程分析与开发、工业生态学、环境系统分析等一系列专业课程。

为了使资源循环科学与工程专业具有工矿业高校的办学特色，需要依托资源循环利用相关的国家重点实验室、工程技术研究中心、省部级重点实验室和科研基地等，强化理论，重视实践，积极推进学生全面参与科研工作，使最新科技成果进教材、进课堂。在我国资源循环科学与工程专业建设中，发挥示范和引领作用。

2.1 学科专业建设的目标

资源循环科学与工程专业就是要培养面向我国环境保护、废弃物资源化利用、节能减排、供给侧结构性改革和生态文明建设需要，适应未来科技发展，掌握循环经济工程技术方面的基础知识，充实宽广的专业知识和实践能力，具备从事生态环保、废弃物处理、工业工程技术基础理论研究与技术开发的基本能力，能在这些领域从事科学研究、工程技术开发、经营管理等方面的工作，全面发展的高素质人才。

通过多种教学活动，首先要学生具备：①废弃物资源循环利用、再生材料制备与应用、节能减排等基础理论和基本知识；②分析、回收、处理、加工再生材料的工艺设计和设备选型能力，以及组织生产和控制质量的管理能力；③综合利用各类再生资源，开发研究新型循环再生材料及其制品的初步能力。进而培养学生具有：①提出和解决带有挑战性的资源循环利用工程研发，微观操作设计和实践的能力；②基本掌握适应我国资源循环利用领域涉及的理论、知识和技能；③培养具有循环经济理念的创新型、复合型工程应用人才和管理人才，使之成为在国民经济政府部门、企业、研究院、高等院校等机构或组织的骨干核心人才。

2.2 学科专业课程的设置

每一个专业都需要针对其学生发展设置专业基础课、专业课和实践课程，表3列出了资源循环科学与工程专业的一些典型课程设置。因为资源循环科学与工程专业隶属于化学工程与技术一级学科，所以化学工程与技术的相关课程是先修、必修基础课程，包括四大基础化学、化工专业课程、材料科学基础课程、环境科学基础课程等。

针对工矿业高校，资源循环科学与工程专业需要进一步设置一些核心专业课程，如资源循环科学与工程概论、工业“三废”相关专业课，循环经济相关专业课程等。

对学生的实践环节，需要设置资源循环相关专业实验课、课程设计、社会实践、公益劳动、各类实习、毕业设计(论文)等。

表3 资源循环科学与工程专业典型课程设置

2.3 学科专业的就业方向

工矿业高校设置的资源循环科学与工程专业是理工结合，以工为主的新兴交叉学科专业，并涉及人文、经济、管理、法律等多个学科，具有广泛的应用前景和发展前途，学生专业视野宽阔，适应性强，综合素质较高。资源循环科学与工程专业培养出来的毕业生适应性强，就业面广，可适用煤炭、冶金、化工、电力、有色等与资源循环利用相关的生产企业、装备制造企业、科技公司、咨询公司、设计院、研究院等从事资源循环利用相关的科研、设计、制造和管理工作；也可以去高等学校相关专业从事教学与科研工作，国内外贸易及管理部门的技术贸易与技术管理工作；还可以直接攻读材料科学与工程、矿业工程、地质工程、环境科学与工程、冶金工程、化学工程与技术等相关学科的硕士研究生。

3 工矿业高校资源循环科学与工程学科专业的发展与思考

过去30年，我国工矿业废弃资源产量逐年增大，有毒有害物质渗透到自然环境中，已经或正在对生态环境造成极大破坏。发达国家再生资源综合利用率达到50%～60%，我国只有30%，并且废弃资源无害化处置与发达国家相比相差甚远[1]。究其原因有三：一是全社会对废弃资源的处置与综合利用的重要性和迫切性认识不足；二是废弃资源的无害化和资源化技术要求较高，我国技术相对落后；三是国家制定的废弃资源相关法律《中华人民共和国循环经济促进法》《中华人民共和国清洁生产促进法》《中华人民共和国固体废物污染环境保护法》等相对较少，且没有相关的实施细则和法律解释，缺乏实际操作性。资源综合利用缺乏强有力的、长期的激励机制和制约机制。

近年来，国家对资源循环利用和生态环保开始重视。2016年11月7日，第十二届全国人民代表大会常务委员会第二十四次会议对《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》作出修改。2017年11月2日，十二届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议举行联组会议，结合审议全国人大常委会执法检查组关于固体废物污染环境防治法实施情况的报告进行专题询问，把工矿业废弃资源循环利用提到了新的高度。2018年1月1日实施新的《中华人民共和国环境保护税法》，为工矿业废弃资源处理提供了催化剂，助推我国工矿业废弃资源处理的步伐。党的十九届三中全会审议通过了《中共中央关于深化党和国家机构改革的决定》《深化党和国家机构改革方案》，重新组建自然资源部和生态环境部。两部委的重组组建是对习总书记“两山”理论的有力见证，两部委的作用就是要还我“绿水青山”，保我“金山银山”。自然资源部有效管理一次资源，限制一次资源滥采滥伐；生态环境部有效治理环境污染，促进二次资源循环利用，这正是工矿业高校发展资源循环科学与工程专业的国家动力。

在此机遇和形势下，资源循环科学与工程专业在工矿业高校应声发展，可以扩大工矿业高校中化学工程与工艺一级学科的专业方向，大批培养废弃资源再生利用、再生材料的性能和应用、节能减排等相关技术人才和管理人才，解决工矿业高校在传统行业就业困难的问题，提高工矿业高校本科生和研究生的就业率，使更多优秀人才选择就读于工矿业类高校，提高工矿业类高校的招生质量。

随着我国经济社会不断发展，人民物质生活不断提高，未来20年是我国环境治理的攻坚时期，也是资源循环科学与工程学科专业蓬勃发展的时期。已经开设资源循环科学与工程专业的工矿业高校可以不断做专做强；未开设资源循环科学与工程专业的工矿业高校抓住机遇，积极调研和组织该专业的建设，为我国经济社会主战场提供视野宽阔，适应性强，综合素质高的人才队伍，推动我国生态文明建设，促进我国环境治理，提高人民生活质量。

[1] 周启星.资源循环科学与工程概论[M].北京:化学工业出版社，2013.

[2] 刘明华,刘以凡,王晖强,等.“双一流”背景下资源循环科学与工程专业的创新与发展[J].再生资源与循环经济,2017(8):13-16.

[3] 刘维.资源循环科学与工程交叉学科研究生培养模式思考[J].文史博览:理论,2016(9):76-78.

[4] 国家发展和改革委员会.中国资源综合利用年度报告(2014)[R].2014.

[5] 中华人民共和国环境保护部.2017年全国大、中城市固体废弃物污染环境防治年报[R].2017.

[6] 孙书晶.矿山固体废弃物的处理与利用研究[J].科学技术创新,2017(22):49-50.

[7] 常前发.我国矿山尾矿综合利用和减排的新进展[J].金属矿山,2010(3):1-6.

[8] 杨刚，杨眉.尾矿资源特征分析研究方法综述[J].中国矿业,2015,24(6):67-70.

[9] 张利珍,吕子虎,谭秀民,等.我国煤系共伴生矿物资源及开发利用现状[J].中国矿业,2012,21(11):59-61.

[10] 李浩，翟宝辉.中国建筑垃圾资源化产业发展研究[J].城市发展研究,2015,22(3):119-124.

[11] 梁明.城市固体废弃物处置及管理探讨[J].绿色环保建材,2017(6):207,209.

[12] 丁翠萍.固体废弃物收集、处理及资源化利用技术进展分析[J].资源节约与环保,2017(8):5-9.