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磨矿专家系统 2024-09-30 20:20:57

贵金属提取新技术(金属回收技术创新)

一、贵金做再生资源回收这个创业项目如何

根据数据统计,属提每年在全球范围内产生约13亿吨的取新废弃物;到2025年,可能会增加到每年22亿吨;而预计到2050年,技术金属技术这一数量将增加70%。回收因此废物管理已成为各国密切关注的创新问题,民众与企业也越来越注重绿色发展与可持续化发展;在获得政策支持与民众关注的贵金同时,环保领域的属提实业与技术也在快速发展着,尤其近几年内,取新废物回收、技术金属技术清洁能源、回收碳中和等环保话题已经在各大创新峰会中成为热点话题。创新

以上数据虽然重点表示了全球废物管理的贵金急迫与严峻,但也暗含回收行业的属提巨大潜力。我们自由创始人科技作为一直关注绿色科技的取新技术咨询公司,在回收科技的行业经验中总结了一些见解,写来与大家交流。

回收(Recycling)是一个涵盖广泛的行业,拥有丰富的应用场景,从生活垃圾的分类回收,特殊场景(海洋)的垃圾回收,到特殊材料回收再利用,再到企业、工厂内部的材料循环都可以涉足,甚至可以从源头上开发可降解替代材料,以及利用废旧物品做艺术品等新奇思路。

初创者与企业进入回收行业主要有两种思路:很多创新者选择成立专门针对废物利用、或优化废物处理流程的回收初创公司;也有许多硬件产品企业或工厂在设计与迭代产品时就加入了回收再利用的理念(Design for Recycling),以此极大降低制造成本与材料成本,达成闭环供应链,如苹果的产品回收与SpaceX的火箭回收。

怎样选择细分市场,怎样管理成本与利润,或是有哪些扶持政策等,此类需要因地制宜、因材施用的问题,很遗憾,在本文中不会详细介绍,有需要的小伙伴可以添加我们的联系方式直接交流。

本文将从大家容易忽视但十分关键的三个角度进行介绍,分别是:回收利用效率、回收产生的污染、和产品的回收设计。

|回收利用效率

当回收利用过程中所消耗的能量和资源大于直接生产或开发新替代解决方案时,则需要重新评估方案。

比如被广泛使用的太阳能电池板在当前技术下能达到96%的回收率,为什么它的回收依旧是痛点呢?因为目前太阳能电池板最普遍的回收办法需要用到拆解、破碎、热处理等多个步骤,处理一块1m2的模块所需成本约12美元,回收200平方米屋顶的太阳能板则需要2400美元,折合15000人民币。如果不将这样的成本平摊到消费者身上,很难让企业为昂贵的太阳能板回收买单。所以,突破现有技术降低回收成本,或直接处理并重复利用已回收的太阳能板,不失为两个突破方向。

在化学电池的回收中也有“重复利用”的方案,称之为“Second-life battery use”。一些Recycling初创公司回收相同型号的旧电池包,对其进行质检与筛选,将可重复利用的电池单元重新组合,并加上BMS继续使用。由此,在进行化学成分回收前,现有电池结构可以得到充分利用,从而从电池的整个生命周期内降低回收成本。但是在这个方案中,针对BMS系统的升级和改进会麻烦一些,且需要确定筛选的精准度。

图源: Shutterstock Dave W

|回收产生的污染

回收技术本省就是为了保护环境降低污染而存在的,那么回收利用的过程中产生的污染该怎么办?

一种方法是实现直接技术突破。例如我们上文提及的太阳能电池板:太阳能电池板大部分是玻璃,还有有硅片、EVA膜、金属汇流条等,但其中依旧含有包括镉、铅和锑等有毒元素,无论是直接堆填或在回收过程中直接将有毒元素排在废水中,都会造成环境污染。许多实验室与大学都正在为提高化学回收率并降低废水、废液或粉尘污染付出努力,已经获得很多技术突破。

同理,锂电池回收也会产生一定污染,而普林斯顿大学的回收初创 Princeton NuEnergy针对这一项问题,已成功将锂电池清洁处理的专利技术带入工业界与日常中。这项技术使用清洁且创新的工艺在不完全分解化合物的情况下再生阴极和阳极材料,并因此于2021年8月获得了CSIT(Commissionon Science, Innovation, and Technology)的Clean Tech Seed Grant与75000美元奖金。

另一个思路是从根本上改变材料的选用,开发可降解替代材料。比如我们都知道现在塑料污染十分严重,我国也早年颁布了限塑令,很多奶茶店都因此只提供纸质吸管,但经常能听到身边奶茶控们“奶茶没喝完吸管就软了”的抱怨。

纽约初创LOLIWARE就在开发海藻材料,用于制作比纸吸管更坚固的一次性吸管。试想国内奶茶店的饱和程度与全球化的扩展趋势,如果真能有低成本、可降解材料制成的替代吸管,市场利润还是很动人的。

|产品的回收设计(Design for Recycling)

回收设计是一种生态设计策略,能系统地帮助设计团队打造环境友好产品,降低废品处理成本,甚至完成闭环供应链。常用策略如下图所示:优化材料选用,改进工艺技术,优化运输系统,减少产品使用过程中的污染与浪费,优化产品的生命周期,和产品报废设计“End-of-life System”。

The wheel of eco-design strategies(Crul and Dieh, 2009).

提到将回收设计做得出色地公司,就不得不提及苹果与SpaceX。

Apple环境、政策与社会事务副总裁 Lisa Jackson曾表示:“先进的循环利用技术必定会成为电子产业供应链的一个重要环,Apple正在另辟新径,推动整个行业向前发展……”

苹果公司通过推行以旧换新等回收计划,鼓励用户踊跃回收处理自己的旧设备,仅在18年就对780万部Apple设备进行翻新,避免了超过48,000吨电子废弃物流向垃圾填埋场;在材料选用方面,则使用100%再生锡和100%再生铝打造关键组件和机身外壳,极大降低了机型碳足迹。同时,Apple还启用了新一代机械化处理系统Daisy,以拆解循环各种重要材料,实现了部分珍贵材料的闭环供应链。

SpaceX在回收再利用道路上也是一骑绝尘,并在2021年12月21日历史性实现第100次回收火箭。其自2017年首次复用火箭至2021年底,“……至少省下二三十亿美元发射成本,并创下全球每公斤承载发射单价最低的记录(SpaceX约为1410美元/公斤,其他发射商最低5000美元/公斤)”(程亦之,2022)

达成如此高精度垂直着陆回收火箭,不仅需要垂直起降技术、矢量推力技术、二次点火、油门控制技术、气动控制、材料工程等等顶尖技术完美结合,更是卓越创新力与超高执行力的体现,最终促成SpaceX如今令其他发射商垂涎三尺的太空地位。

结尾语:大公司做出改变需要大量时间与经历,但灵活、快速前进的产品类初创公司可以在迭代中直接将回收等问题纳入生产研发过程内,大大降低成本;专注于回收与环保的初创公司也很容易受到政策扶持与民众支持,拥有着庞大市场与广阔前景。

我们自由创始人科技一直关注与支持绿色科技,希望更多的初创者们关注环境保护的同时,也积极探索它的巨大潜在市场,既做地球环境有益的事,又能赚取利益。

二、技术创新与市场结构的关系

一、沉没成本和垄断性市场结构对创新的影响

在产业经济和产业组织理论中,市场结构是描述构成市场的卖者之间、买者之间和卖者与买者之间诸多关系和特征的重要概念,它被认为是决定产业组织竞争性质的基本因素。市场结构主要由集中度(主要是卖者的集中程度)、产品差别化水平、新企业进入行业的壁垒、企业规模大小等因素所影响和决定。而这些因素中,集中度和企业规模反映了市场结构的基本性质,是决定性因素。进入壁垒是影响市场结构的重要因素,因为决定产业绩效的是企业进入产业的能力,所以对进入与退出的研究也成为现代产业组织理论的主要内容。

市场结构对企业技术创新的影响及其相关性问题主要包含:(1)垄断和竞争对技术创新的影响,垄断型市场和竞争型市场哪种情况更有利于技术创新?(2)企业规模对技术创新的影响,大企业还是小企业更有利于技术创新?(3)市场进入与退出对技术创新的影响,即已进入某产业市场的企业与潜在进入企业存在的技术创新动力差异性问题。一般来说,这三方面因素都会直接影响企业的技术创新行为,而且会同时发挥作用,本文试图从沉没成本与垄断性、产业集中度以及企业规模入手研究对企业技术创新的影响。

上世纪90年代初,Scherer从美国制造业数据中提炼出相当的证据,来证实大企业比小企业更注重工艺创新。1996年Cohen等发现,企业投入在工艺技术创新的精力和资金随着企业规模的扩大而增长。他们认为这是由于生产过程(相对于产品创新而言)较少通过市场转移,并且在刺激企业发展上作用并不明显造成的。1998年Kiang Kang研究了企业规模引起的工艺创新与产品创新战略选择的非对称性(asymmetry),其结论是:不同规模的企业,技术创新战略选择也不尽相同。大企业主要致力于追求工艺技术创新,而小企业却试图通过产品创新创造“奇迹”。研究还发现,尽管大企业在老产品方面处于市场领先地位,而小企业更有可能占领新产品市场。其原因可以从创新引起的沉没成本和垄断性市场结构得到解释。

沉没成本是当企业退出某产业时,原来的专用设备、技术甚至厂房等不能回收而构成的一种成本损失。企业原有的规模越大,进入产业的生产时间越长,则沉没成本越大。规模大的企业由于发展历史长,实力较强,在以往的技术领域占有一定的优势,通常已经进入某个新技术领域和某个产业市场。而已进入企业与新进入企业之间在特有的技术、产品构思和产品规划方面存在明显的非对称性。由于已投资的某些产品和技术,多年来形成了现存的设备、技术、产品、管理模式,并构成这些企业所特有的产品和技术体系。如果这些企业参与新的技术创新,并且准备转换到依据新技术要求的新技术系统,重新组织生产,这就必然会使原有的技术、生产等投入失效,即产生技术创新过程中的沉没成本。相反,对新进入者来说,由于没有旧技术体系的存在,不会产生这样的沉没成本,在决定是否采用新技术时可以忽略该项成本。可见,对规模大的、已进入的企业而言,在技术创新中存在已发生的、有可能沉没的投入损失;此外,还由于在旧技术系统下存在的经验积累优势,使得大企业和已进入企业只有当采用新技术可以节约的成本在扣除“经验积累和沉没成本”以后还大于追加投资时,才会采用新技术。换句话说,由于“沉没成本”和“经验积累损失”的存在,大企业和已进入者采用新技术的经济条件比新进入者更加苛刻和严格,而小企业作为新进入者则有较高的创新动力。对新进入者来说,一方面有新技术利润的诱导,另一方面预测的沉没成本又阻止它进入,沉没成本也减少了新进入者的动力。

从理论上讲,竞争和垄断都存在有利于和不利于技术创新活动的因素。一种观点认为:垄断是企业R&D自然滋生的基础,即一定程度垄断的市场结构有利于创新活动的开展。这是因为:(1)垄断企业一般都是规模较大的企业,其R&D活动存在着规模效益;(2)处于垄断地位的企业有更好的条件保护其获得的技术专利;(3)R&D是一项风险较大的活动,而垄断企业由于获得超额利润,承担风险的能力较强,可以从企业内部筹集到创新活动资金;(4)垄断企业能吸引更多的高水平研究人员,具有资源占有上的部分优势。但是另一种观点认为,垄断也可能阻碍创新活动的开展,从创新动力来讲,垄断企业受“替代效应”(the replacement effect)的支配,可能出现创新的动力不足;另外,垄断企业缺乏竞争也会影响R&D的效率。现代产业组织理论认为,战略行为包括价格行为和非价格行为,其中技术创新活动是很重要的非价格行为。从竞争方面看,竞争型市场结构使产业中的任何一个企业都不具有绝对的市场优势,各企业的市场占有率相差不大,在价格行为基本相同的条件下,主要是靠非价格行为求得生存和发展,因而小企业创新的动力较强;另外受“替代效应”的影响,小企业总是力图使自己不断长大,逐渐成为新的垄断者,这也促使企业加速技术创新。

基于上述分析,大企业与小企业在创新的产业领域和创新动力方面存在明显的差异。

关于产业集中度对企业技术创新行为与动因的影响,主要有以下三种不同的观点:

第一种观点认为,产业集中程度越高,技术创新就越活跃。理由有三:(1)创新的目的是获得垄断利润,若集中度低,意味着进入壁垒低;创新很快为许多企业模仿,导致竞争加剧,利润率降低;只有垄断市场才能获得开发新产品所需的超额利润。(2)研究和开发具有规模经济。(3)创新是有高风险的活动,需要高额垄断利润作为R&D的资金支撑。

第二种观点认为,集中度对于技术创新的影响存在阶段性。在开发潜力大、技术模式不稳定、以产品创新为特征的技术发展阶段,竞争性的市场结构有利于创新;在开发潜力小、改进可能性不大、具有较成熟的技术系统时,需要垄断推进创新。

第三种观点认为,由于垄断者缺少竞争对手的威胁,其创新动力不足,因而它们运用垄断权力比运用创新多。由于不同产业的技术复杂性、技术难易程度、技术信息来源等的差异性,直接影响着产业的集中度,也决定了产业内企业的规模大小,并且使大企业与小企业面临不同的创新机会、创新动力、创新方式和创新成功率,因而在不同的产业、企业规模与创新之间的关联存在着差异。在低集中度和相对分散行业中,企业的市场占有率优势不明显,规模经济要求不高,有的行业生产过程比较简单,难以实行有效的机械化和规范化。在这类企业中,尽管生产规模会不断扩大,其成本并不会下降,或者下降幅度很小。由于市场需求多样化,产品的差异化程度高,没有一个企业能够对行业的运行发生影响。而高集中度产业,由于少数几家企业集中了同一产品的绝大多数销售收入,具有一定程度的垄断性,其市场结构特征与低集中度行业基本相反。

我国低集中度和相对分散产业主要有纺织业、建筑材料、食品制造、机械工业、木材加工、非金属矿采选、印刷业等,较高集中度的产业有电力、化学纤维、石油加工等,高集中度产业主要是石油天然气采选业。各产业的销售利润率与产业集中度正相关,低集中度产业的利润率也较低。由于缺少技术创新的资金支撑,在低集中度产业中,人均技术开发费用的投入强度低于平均值,较之高集中度产业的技术开发投入低得更多。低集中度产业内,由于规模结构分布比较均匀,不易形成行业垄断,技术创新动力主要来源于市场竞争,在竞争中获取较多的利润,而非垄断利润。竞争的主要手段是使用价格手段,用较低的价格打败竞争对手,其技术开发投入相对较少,在产品差异化上所作的创新努力较少。而高集中度产业技术创新的动力主要是产业的技术推动,受市场需求的影响较小,主要是为了获得较高的市场占有率,取得本行业的垄断地位。

由此可见,专业化程度低的产业要比专业化程度高的资金密集型的产业有较强的竞争性,行业的集中度对企业技术创新行为有较大影响。集中度高的产业,也就是规模大的企业所组成的产业由于竞争方式、企业财力和产业性质的不同,与小企业技术创新动力和行为存在明显的差异。

二、产业集中度与企业技术创新差异

国外经济学家的研究也说明了这个问题。Freeman对英国仪器、家具、皮革、机械、纺织、电子、食品、汽车、造船、制药、玻璃、水泥、飞机、冶金、煤炭、天然气等不同产业的中、小企业与大中型企业的创新与产值份额列表进行了分析,通过各产业大中企业与小企业在技术创新中所占份额进行排序,发现排序结果基本上与按企业净产值的产业集中度排序一致。除发现在仪器和某些机械制造、造纸业中,小企业的创新份额比净产值份额更高一些以外,其他产业都是小企业的净产值比重大于其创新份额,即小企业的技术创新倾向要弱一些,而且这些产业往往具有更高的资本密集度和产业集中度。研究数据说明,在资本密集度高的产业,产品创新与工艺创新主要被一些大企业所垄断。之所以在机械制造和仪器仪表产业,小企业的创新起着重要作用,是因为这些产业的许多产品要求的资本密集度和开发成本并不高,新企业的进入成本相对较低。尽管一些传统产业如纺织、皮革、家具等产业中小企业的创新份额相对较高,但因它们总的创新较少,因而其创新的密度也不大。

分析发现,各产业大中型或小型企业的技术创新投入和创新项目的比重有很大差异:(1)在航空、汽车、染料、制药、玻璃、钢、铝、合成树脂、造船和煤气等制造业中,小企业对技术创新很少或几乎无贡献。在这些产业中,小企业仅占总技术创新的大约1%,但其净产值占大约8%。(2)在仪器仪表、电子设备、机械、造纸、皮革、木材和家具及建筑业中,小企业则对技术创新有明显作用和贡献。在这些行业,尽管大企业有更大的创新份额,但小企业仍起了一定作用,占到总技术创新的17%。

以上对中外技术创新投入按产业集中度分析的结果说明:在集中度、资本密集度高和以工艺技术导向为主的产业领域中,小企业参与技术创新的倾向较弱;而在集中度、资本密集度低和以产品品种导向为主的产业中,小企业的技术创新仍然起着重要作用。

三、企业规模与R&D投入强度

企业规模与R&D投入强度具有密切的关系。以美国上世纪70年代最大的470个企业中的300个R&D项目为例,用绝对集中度指标(公式为

其中,CRn为产业前n位的绝对集中度,Xi为产业中第i位企业的销售收入或资产量,N为产业内企业总数。这一指标比较容易测定,能较好反映某一产业内生产集中的状况,显示市场的垄断和竞争程度,也可用于粗略估计不同产业之间市场结构垄断与竞争的特征性。)评价大中小型企业在R&D投资强度上的差异性。这300个最大的R&D投资项目,大致与这470个企业的R&D投资相等,即大约占全部企业R&D投资的91%,计算结果见表1。不难发现,其中最大的4个R&D投资项目的企业销售收入占了全部销售收入的6%,而R&D投入则占了18%;最大的8个R&D投资项目的企业销售收入占了全部销售收入的9%,而R&D投入则占了32%。因此美国上世纪70年代的R&D投入明显是以大企业为主。

OECD在1967年对10多个国家企业R&D投资项目的集中程度进行了研究,结果表明,前100个最大的R&D项目占全部被研究国家R&D总支出的3/4以上,前40个最大R&D项目占全部R&D的1/2以上,前8个R&D项目占全部投资的30%以上。这也验证了上述结论。

美国等发达国家统计数据的分析结果,体现了市场经济条件下的真实情况,即在工业经济时代,大型企业是R&D投资的主要力量。近年来,产业技术创新的这种集中状况明显减弱,这主要归因于一些小型的、高新技术企业的迅速增长。尽管如此,在美、英、法等国家,小企业完成的R&D投入比例一般都小于5%。最近的研究显示,上世纪70年代到80年代,小企业的R&D比重不断上升,英国小企业总的创新项目比重呈现较强的增长态势,特别是电子、仪器和计算机业,美国也显示了相同的结果。在新技术的早期阶段,小企业在产品创新上作出了很大贡献,但随着技术逐步成熟,集中的过程便开始产生。为了分散日益增加的R&D成本,加强在竞争企业间的R&D控制,企业间会产生收购与兼并的动力。

现代科学技术的发展,使小企业与大企业的创新活动有了一些新的变化趋势。由于网络化和技术复杂性不断提高,许多创新活动可以在规模小但更密切关联的组织内展开。美国的硅谷便是成功的范例。以上分析主要应用于工业经济时期,而21世纪可能会形成新的大企业或小企业模式和产业组织特征与市场结构形态,形成新的判断标准。由于技术更新速度的加快与技术垄断在一定时间内的较普遍存在,使得垄断的替代效应与作用相对强化,大企业的R&D投入强度有可能小于规模相对较小的竞争对手。

三、电子垃圾的主要处理技术是什么

1、化学处理

电子废弃物的化学处理也称湿法处理,将破碎后的电子废弃物颗粒投入到酸性或碱性的液体中,浸出液再经过萃取、沉淀、置换、离子交换、过滤以及蒸馏等一系列的过程最终得到高品位的金属。但在化学处理的过程中要使用强酸和剧毒的氟化物等,会产生大量的废液并排放有毒气体,对环境产生的危害较大。

2、火法处理

火法处理是将电子废弃物焚烧、熔炼、烧结、熔融等,去除塑料和其他有机成分富集金属的方法。火法处理也会对环境造成严重的危害。从资源回收、生态环境保护等方面来看,这些方法都难以推广。我国广东贵屿镇等采取的就是这两种对环境危害较大的处理方法,给当地的环境以及可持续发展带来了严重的影响。

3、机械处理

机械处理电子废弃物的机械处理是运用各组分之间物理性质差异进行分选的方法,包括拆卸、破碎、分选等步骤,分选处理后的物质再经过后续处理可分别获得金属、塑料、玻璃等再生原料。这种处理方法具有成本低,操作简单,不易造成二次污染,易实现规模化等优势,是各国开发的热点。

4、微生物处理

利用微生物浸取金等贵金属是在20世纪80年代开始研究的提取低含量物料中贵金属的新技术。利用微生物的活动使得金等贵金属合金中其它非贵金属氧化成为可溶物而进入溶液,使贵金属裸露出来以便于回收。生物技术提取金等贵金属具有工艺简单、费用低、操作简单的优点,但浸取时间较长。h.brandl等利用氧化亚铁硫杆菌对经过粉碎预处理的电子废弃物碎块进行浸出试验,在选定的温度、ph、投加量下,可以浸出超过90%的cu,zn和ni,pb以pbso4的形式稳定在沉淀物中。参考内容来自陌陌安全网

参考资料:智能化选矿