9.3. «Имитационная модель рециклинга» вторичных ресурсов черной металлургии в Обществе рециклинга.

Из вышеизложенного следует, что грамотный прогноз количества образования и структуры амортизационного металлолома становится существенным определяющим фактором в формирующейся системе государственного регулирования потребления вторичных ресурсов железа. Подобный прогноз, как показывают результаты последних исследований (раздел 9.1.), не может опираться на привычные параметры «норма сбора лома» и «средний срок эксплуатации стальных изделий». Он должен строиться исходя из современной методологии исследований, которую активно разрабатывают в передовых индустриально развитых странах. Этим требованиям соответствует «Методика определения параметров элементопотоков металлов в техносфере» /275, 567/. Методика базируется на принципе оптимизации сценариев производства и эксплуатации металлургического экопродукта и реализована в виде математического описания «Рециклинг - имитационная модель» (Приложение). При выполнении расчетов и составлении прогнозов стальные изделия, находящиеся в сфере потребления, подразделяются на группы в зависимости от длительности периода эксплуатации (как правило – три группы, соответствующие кратко-, средне- и долгосрочному временному интервалу).

Каждый поток характеризуется коэффициентами и функциями, описывающими распространение железа и примесных элементов в природную среду, накопление в техногенных месторождениях, фондах и других элементах техносферы, в зависимости от длительности рассматриваемого сценария и исходного (накопленного) количества железа в сфере потребления (металлофонде). Оборотный лом предприятий и отходы металлообработки рассматриваются как вторичные материалы, образующиеся в один год с производством металлопродукции. Амортизационный лом образуется спустя несколько лет или несколько десятков лет после производства и использования металлопродукции в готовых изделиях. Количество амортизационного лома, которое образуется в экономике в некотором году, рассчитывается на основе данных производства за предшествующие годы и показателей эксплуатационной долговечности изделий, с использованием модели баланса популяции.

Расчетной (оптимизационной) задачей является определение «сценария», при котором достигается определенный уровень потребления стальной (железной) продукции по конкретным сферам потребления при минимальных затратах природных ресурсов, выбросах, уровне накопления примесных микроэлементов в процессе рециклинга и максимальной доле использования вторичных ресурсов железа. К управляющим воздействиям относятся: распределение металлолома по маршрутам (конверторному или электросталеплавильному), длительность пребывания металлопродукции в различных сегментах сферы потребления, распределение металлопродукции между различными сегментами сферы потребления, уровень сбора металлолома, наличие экспорта или импорта металлопродукции, использование ресурсов депонирования, степень перехода железа в готовую продукцию по конверторному и электросталеплавильному маршрутам.

Анализ движения железа в экономике Японии в период 1958 – 2008 гг. Для оценки корректности разработанной модели рециклинга вторичных ресурсов железа были выполнены расчеты параметров движения железа в экономике Японии. Выбор объекта исследований обусловлен наличием необходимой официальной информации об объемах производства и потребления стальной продукции в этой стране, а также тем обстоятельством, что именно для условий Японии была построена методика оценки вторичных ресурсов черной металлургии аналогичная разработанной. При выборе исходной информации были использованы следующие источники /568…578/, наиболее важные данные приведены в Приложении.

Основные результаты расчетов представлены на рисунках 52, 53, 54. На рисунке 52 показано изменение объема и структуры металлофонда железа Японии. Результаты очень хорошо корреспондируются с данными официальной статистики и оценками специалистов /568, 570, 572, 574, 575/.

Обращает на себя внимание характерный вид кривой общего количества железа в металлофонде индустриально развитой страны. Как указывалось выше, Япония относится к странам, которые уже прошли максимум в развитии производственных мощностей черной металлургии ориентированных на использование природных ресурсов. Накопленный металлофонд железа позволяет этой стране перейти на модель черной металлургии, ориентированную на вторичные ресурсы железа (даже при сохранении высокого уровня экспорта металлопродукции и металлолома) /572…577/.

Следует отметить особенность кривых, иллюстрирующих изменение отдельных составляющих металлофонда. Максимальный объем металлофонда изделий краткосрочного потребления, то есть товаров обеспечивающих быт, был достигнут к началу 1980-х годов, максимум для продукции среднесрочного потребления (оборудования, приборов, легкодемонтируемых конструкций и т.п.) приходится на конец 1980-х годов, и, наконец, максимальное насыщение долгосрочной сферы (капитальное строительство и инфраструктура) отмечается в начале 1990-х годов. Подобное изменение структуры металлофонда характерно для всех стран Запада, долгое время ориентировавшихся в своем развитии на модель общества потребления /574…578/.

Fe кр – количество железа в изделиях краткосрочного потребления;

Fe кр – количество железа в изделиях среднесрочного потребления;

Fe кр – количество железа в изделиях долгосрочного потребления

Рисунок 52 - Изменение объема и структуры металлофонда железа Японии в период 1958 – 2008 гг.

Данные, приведенные на рисунке 53, наглядно демонстрируют, что главной составляющей в потерях железа вплоть до настоящего времени, остаются потери, связанные с обращением с вторичными ресурсами железа. Лишь после принятия в 2000 г. соответствующих мер по принципиальному изменению структуры потребления ресурсов металлов в рамках построения Общества рециклинга, наметилась тенденция к уменьшению потерь металла, снижению выбросов в окружающую среду и уменьшению масштабов накопления железа в составе техногенных месторождений.

Рисунок 53 - Потери железа на основных стадиях производства и потребления продукции и обращения с вторичными ресурсами

Рисунок 54 - Изменение структуры потребления железа амортизационного металлолома в экономике Японии в период 1958 – 2007 гг.

Данные рисунка 54 показывают, что в структуре потребления амортизационного лома прослеживаются ярко выраженные временные периоды. На первом этапе наращивания производства металлопродукции, примерно в течение 10 лет (1958 – 1970 гг.), доля всех видов амортизационного лома, используемого в качестве вторичных ресурсов примерно одинакова, затем наблюдается период интенсивного роста потребления металлолома изделий, покинувших кратко- и среднесрочную сферу потребления металлопродукции, который завершается стадией относительной стабилизации. Начиная с 1980-х годов наблюдается стабилизация потребления вторичных ресурсов металлолома изделий из краткосрочной сферы потребления (на уровне 10 – 12 млн. т/год), затем, со второй половины 1980-х годов имеет место стабильный уровень использования вторичных ресурсов железа среднесрочной сферы потребления (на уровне 25 – 30 млн. т/год). В это же время, с 1985 по 2000 год, отмечается рост потребления амортизационного лома изделий из долгосрочной сферы потребления (с 5 до 20 млн. т/год).