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摘要：城市矿山指从废旧家电、手机、个人电脑等产品中回收金属材料并进行再利用，其从城市废品中获取资源，被定位为解决资源循环和碳中和等全球性问题的重要技术之一。

关键词：城市矿山、稀有金属、金属回收、城市废品、横向回收、级联回收

前言——什么是“金属矿山”

随着环境和能源成为全球性问题，资源循环成为一个非常重要的主题。实现资源循环的思路之一就是“城市矿山”。城市矿山指从废旧家电、手机、个人电脑等产品中回收金属材料并进行再利用。之所以将其比作采矿是因为其从城市废品中获取资源。城市矿山的想法由来已久，但目前随着资源循环的势头越来越高，人们正在从更全面的角度推进新举措。

资源循环由供应链的独创性和众多技术的结合组成。“城市矿山”也正在通过各种技术的结合得到推广。根据金属的特性，有不同的回收方法，需要多种多样的技术，如废品的拆解和分类、有用金属的回收、同质金属的积累、精炼和加工等。产综研在包括城市矿山在内的资源循环领域正在进行相关研发。

目录

•城市矿山的必要性

•金属资源观念的转变

•不同金属的回收方法和价值

•“横向回收”和“级联回收”

•实现资源循环的措施

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城市矿山的必要性

大约从1990年代开始，“eco”和“recycle”等表示环保的词语开始流行。“城市矿山”从20世纪80年代开始为人们所提倡，它意味着从城市废品中回收金属资源，并将其重新用于制作这些产品。如今，其被定位为解决资源循环和碳中和等全球性问题的一组技术之一。

日本的大部分资源依赖进口。近年来，由于冲突、灾害、传染病等因素，生产和物流延误的情况越来越多。可以说，今后不仅要从环境的角度，还要从经济的角度，对各种物质资源进行循环利用。

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金属资源观念的转变

“城市矿山”一词在日本引起广泛关注是2010年中国因钓鱼岛问题暂时停止稀土^*¹出口的时候。这给日本产业界带来了巨大的冲击，确保精密设备等高科技产品必不可少的材料成为了讨论的焦点。

日本需进口包括稀有金属^*2在内的大部分金属资源，通过制造和出口使用该资源的高科技产品，在世界市场上赚取利润。此次事件动摇了该前提，因此，日本开始致力于废品回收利用，但由于此后稀有金属价格暴跌等原因，这种情况并没有持续多久。但是，金属资源是有限的，未来供给不稳定不可避免。除了已经回收利用的贵金属（金、银、铂、钯等）和基本金属（铁、铝、铜等）外，还必须建立可以经济稳定地回收稀有金属和废品进行再利用的结构和技术。

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不同金属的回收方法和价值

关于金属资源，回收多种并储备一定数量的战略很重要。因为我们永远不知道哪种资源何时会供不应求，能够应对国际形势并平整市场价格很重要。但是，不同的金属有不同的回收和再利用方法，随着时代的变化，金属的重要程度也会发生变化。例如，钴已用于锂离子电池。但是，最近在中国，EV（电动汽车）用电池正在转换为磷酸铁系锂离子电池，此外，使用钴的锂离子电池中钴的比例下降，资源回收所需的作用正在逐渐发生变化。

至于铝，上等的铝材被回收制成窗框等，稍次的铝材被压铸成汽车发动机的材料。但是，也有人担心电动汽车的普及会导致发动机产量下降，以及再生铝无处可用的问题。

此外，钽用于安装在个人电脑电路板上的电容器。目前，钽正在被其他电容器所取代，只能从印刷电路板中回收少量的钽。这样的话，从废旧电脑中回收钽的动机就会减弱，钽等稀有金属将继续用作道路和混凝土的基础材料。

过去主流是只从特定产品中回收特定金属，但回收需要随着所用金属的变化而变化。此外，为了应对难以预测的供应不稳定，稳定地循环在众多金属、材料的战略非常重要。

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“横向回收”和“级联回收”

值得重点一提的是“横向回收”和“级联回收”的概念。“级联回收”是指对价值低于原始产品的产品进行回收。例如将铝用于压铸，将钽用于道路基材就属于级联回收。虽然有的可以多次回收利用，但基本上都是通过将其用于其它用途并“将其吸收到社会中”，从而使其不至于变成废物。另一方面，“横向回收”是指将其回收成与使用过的原始产品相当的产品。如果可以做到这一点，就可以多次“资源循环”并使用。金属的横向回收可以说是利用收集系统和技术创造出与天然矿山相当的资源。

回收等级示意图（产综研倡导的概念）

与塑料的价值在于其脆弱的“分子结构”不同，金属的价值在于其坚不可摧的“元素本身”，因此横向回收是可取的。但目前，横向回收仅限于铜和一些贵金属。这是因为回收时，即使金属浓度相对较低，冶炼也可以盈利。如果在回收厂将金浓缩至10ppm，将铜浓缩至百分之几，将钽浓缩至20%至30%，则可以在冶炼厂制造剩余金属以进行横向回收。

其他很多金属如果达不到更高的浓缩度，就不能进行横向回收，很多都是级联回收。级联回收也有阶段性，把高价的钽等用作路基材料的做法虽然有助于减少废弃物（填埋处理量），但不能说是有效回收。

因此，为了战略性地扩大金属的横向回收，产综研正在进行被称为“战略性城市矿山”的研究。

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实现资源循环的措施

产综研于2013年成立了战略性城市矿山研究基地SURE（Strategic Urban mining REsearch base），跨部门聚集了与资源循环相关的研究人员，致力于提高回收技术、金属回收的冶炼技术、促进资源循环的产品设计以及废品量预测等技术。

资源循环需要企业的合作。因此，2014年成立了成员包括私营企业、行业团体、地方自治体和政府机构等的SURE联盟，旨在提高金属资源回收率，扩大城市矿山市场，实现日本回收设备行业和回收工厂的国产化。

分离技术开发中心(CEDEST)成立于2018年，是SURE的举措之一。它作为国家项目的研发基地，目前正在为世界上第一个自动/自主回收工厂开发设备。除了与参与企业独立开发单个设备外，正在开发一个集成全系统的无人分拣系统。目标是以比传统人工快10倍的速度对废品进行拆解和分类，并以80%或更高的分离效率对废旧零件进行分类。

工厂内部

这里目前正在开发一种系统，可以对2000多种型号的智能手机、数码相机、摄像机、平板电脑等一一进行识别和拆解，安全地取出电池，并从电路板中提取稀有金属，计划于2023年建立一个示范工厂。

为实现资源循环，还需要打造回收设备市场。由于日本的资源回收企业多为中小企业，设备投资有限。因此不仅需要拓宽对设备的认识，还需要拓宽对设备结构原理的了解。

此外，在优先考虑日本国内资源循环的高度化的前提下，未来还要考虑日本回收设备的全球发展。如果能向亚洲国家出口回收工厂就更好了。重要的是要证明，通过引进先进的回收技术，如果当地可以利用的优质再生资源有所增加，那么日本在当地的工厂就可以利用它们，这对引进国也有好处。

亟需创造扎根于日本产业的资源循环利用技术和机制，而不是效仿欧洲技术。为了构建未来的资源循环型社会，需要从更广阔的视角描绘日本产业和社会的未来样貌，以及为此需要什么样的技术。

*¹稀土：钪、钇和属于镧系元素的17种元素的统称。其中许多是工业产品不可或缺的，例如钕被用于制造永磁体。特别是镝和铽等被称为重稀土元素，十分稀有。

*²稀有金属：镍、钴、铂、稀土等流通量较少的金属的总称，曾经选择了47种元素（以17种稀土元素为1个矿种、共31个矿种），现在扩大到55种元素。稀土是世界通用的学术术语，但稀有金属是日本特有的分类。作为一种政策用语，各国名称和种类有所不同。

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解读“城市矿山”——实现资源循环的重要技术