1 绪论
1.1 研究背景
中国是稀土资源大国和稀土生产大国依托稀土资源地形成了三大稀土冶炼分离产业基地，即：以包头混合型稀土矿为原料的稀土冶炼分离产业基地，主要集中在包头、甘肃等地，年生产能力达到 20 万吨以上；以四川氟碳铈矿为原料的稀土冶炼分离产业基地，主要集中在四川西昌冕宁、乐山五通桥等地，年生产能力达到 5 万吨以上；以离子型稀土矿为原料的稀土冶炼分离产业基地，主要集中在江西、江苏、广东、广西、福建等地，年生产能力达 10 万吨左右。目前，中国稀土冶炼分离能力达到 40万吨/年，稀土年产量为 12 万吨左右，占全球稀土总产量的 95%以上。
由于近年来稀土冶炼分离能力扩张较快，按大多数稀土冶炼分离企业现有生产工艺和环保设施技术水平分析，在生产过程中现有工艺消耗大量化工产品和能源，而水循环率和资源回收率均比较低，使得生产成本高，废气废水废渣排放量大，即未实现节能减排整改之前，企业仍处于高物耗、高能耗、高水耗、高成本、高排放量的窘境。
自 2011 年起，为推动经济结构的调整和经济增长方式的转变，引导稀土工业企业生产工艺和污染治理技术的发展方向。国家陆续颁布针对于稀土冶炼加工企业生产过程中的环保政策，为促进企业经济与环境协调发展，包头市大多数稀土冶炼分离企业为改变传统产业技术现状、提升稀土产业水平，将投入大量资金采取相应的措施进行节能减排项目的整改，进而提高企业产能利用率以及产品绿色性。
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1.2 研究目的和意义
1.2.1 研究目的
从稀土冶炼分离中的湿法生产工艺流程对环境的影响以及国家所颁布的稀土冶炼分离企业的排污政策出发，分析稀土冶炼分离过程节能减排投资对企业产量、能耗、污染物排放量得相互影响机制；运用系统动力学相关理论构建出有效的企业节能减排SD 系统；选择以酸法工艺流程为主的某包头市稀土冶炼企业进行实例研究，并运用Vensim 软件对各子系统进行仿真分析并动态模拟企业节能减排“三废”的排放量趋势；在遵守国家排污政策标准以及固定的初始投资额的前提下，通过设计不同节能、减排比例寻求能够使得企业产能利用率达到最佳的节能减排投资方案。
1.2.2 研究意义
结合稀土企业节能减排运作复杂性的特征，本文利用系统动力学的原理和方法，从系统动态性的角度对稀土业节能减排的投资方案可优化性问题进行研究，该研究具备以下重要的理论价值和实际应用价值：
从理论角度看，目前基于系统动力学对稀土产业投资于节能减排投资方面的模拟仿真仍处于起步阶段，至今仍没有形成一个统一的理论框架体系。本文拟通过开展对包头稀土企业节能减排投资方案进行仿真研究，寻求环境利益和经济利益的统一，为稀土企业与生态环境研究提供了一个崭新的研究视角。
另外从实践角度看，本文结合实际生产工艺流程搭建了系统动力学模型进行定性和定量分析，而不单从企业的绩效管理制度和机制上探索。将相关理论运用于实践并指导于实践，在节能减排总投资额一定的情况下，通过调节不同的节能投资与减排投资的比例来预测出未来企业生产过程中产量、能耗量、污染物排放量，通过设计不同的情境寻找最佳的投资路径供企业选择。对促进我国稀土企业的持续、健康、循环发展具有重要的现实意义。
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2 国内外研究现状
2.1 稀土冶炼分离环境影响现状
20 世纪 90 年代，我国开始大规模开采加工稀土并出口，加剧了废水、废渣、废气对环境的污染。因此稀土产业中的“三废”处理成为了一个亟待解决的问题。
2.1.1 稀土冶炼分离对环境的污染
白丽娜（2000）指出在发展初期，由于存在基础薄弱、技术起点低等问题包头稀土矿冶炼分离过程中会产生大量的氟化物、硫氧化物等废气；在稀土湿法冶炼生产中会产生大量的工业废水，其中氨氮、硫酸根、氯离子严重超标。
杜长顺（2010）马莹（2010）概述了包头稀土精矿处理现状以及冶炼过程中各种处理工艺所产生的“三废”对于环境的污染。
Campbell（2011）和莫秀娟（2016）分别调研了美国和我国稀土矿开采和冶炼过程中的环境问题及其对人体的健康影响。
魏莹莹（2012)阐述在众多氟碳铈矿冶炼工艺中，氟在整个生产过程中，除少量氟进入产品，造成产品纯度降低，其余则进入冶炼的三废排放中，造成长期的、不可逆转的危害。
Kyounglim（2013）对离子型稀土矿的分离和分解过程中的污染物排放进行了研究，研究发现废水主要包括重金属盐、氟化物、硫酸盐，大部分废气是由酸碱分解过程中产生的主要包括 HF、CO 等气体。
Lingqing Wang(2016)在稀土冶炼区域测量并对比了总悬浮颗粒物中空气的活性水平，运用多元统计分析表明周边居民的健康受到了放射性核素的影响，而该放射性核素主要来源于稀土的冶炼分离过程。
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2.2 节能减排研究现状
近年来，节能减排已经成为全社会普遍关注的焦点问题。节能是指通过改进节能设备和工艺、优化能源结构水平等手段，提高能源利用率，降低综合能耗。减排是指增强企业治污能力，降低水污染、空气污染、固废污染等。
2.2.1 企业节能减排研究现状
Zheng Longbin（2007）对中国钢铁企业降低能耗中不同政策的效果进行了 SD 分析，并对未来中国钢铁企业能源消耗及 CO2排放做出预测。
张华（2012）通过建立节能减排投资系统动力学模型，分析该模型对钢铁企业环境污染度产生的效果。并且以某钢铁企业做出实证分析，以近 7 年的数据为基础在不同投资比例的组合方案中分别对未来七年的节能减排投资效果进行仿真分析，寻求最佳的投资组合。
曹春晖（2013）指出企业进行节能减排的动因主要包含三个方面：政府的强制性、社会市场的认可度、降低产品成本取得同行业竞争优势。另外将企业对于节能减排的反应分为主动和被动两种。
金桂荣（2014）对我国各地区的中小企业的节能减排效率运用了 DEA 模型进行了测量与评价。并对非效率有效的省份的节能减排的提升空间进行了分析。另外通过关键性要素的分析，推断出中小企业所拥有的技术、管理、发展规模都对节能减排效率具有显著的影响。
郭宏海（2014）提出在稀土湿法冶炼工业中，若想减轻环保负担、降低投资成本，就应该在工艺技术上实行节能减排和循环利用。
安跃东（2011）、刘丽娟（2010）、王喜平（2013）都构建了针对于电力企业的节能减排的系统动力学模型，分析其对于降低企业能耗和减少污染物的排放效果。并且以某电力企业为例进行了仿真验证。其结果均表明了电力企业节能减排投资的重点应该放在技术水平的提高以及投资力度的加大。
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3 包头市稀土冶炼企业节能减排现状....................12
3.1 稀土产业概述.....................12
3.2 包头市稀土冶炼分离现状.............12
4 包头稀土冶炼分离企业节能减排 SD 模型的构建..............20
4.1 系统初始化.................20
4.1.1 建模目的...........20
4.1.2 系统边界的确立.............21
5 以包头某稀土冶炼分离企业为例进行实证分析................32
5.1 企业进行节能减排投资建设情况....................32
5.2 系统参数的确定................32
5 以包头某稀土冶炼分离企业为例进行实证分析
5.1 企业进行节能减排投资建设情况
为了符合国家的产业政策及行业准入条件，降低能耗减少污染，该企业所进行的节能减排的措施主要分为两个方面：
（1）节能措施：
实施全厂清洁能源改造工程，新增燃气锅炉，淘汰原有部分燃煤锅炉；拆除原有5 台煤气发生炉，将原有的部分回转窑、隧道窑改用天然气作为燃料。
（2）减排措施：
整合改造废水汇集项目的工序，涉及到前后处理、萃取等工序的生产废水、生活废水，便于废水分类汇集；新建后处理集中生产线以及生产废水预处理系统；新建脱硫系统，完善尾气净化工序；焙烧生产线过滤设备升级改造，减少水浸渣。
在该次节能减排资金的投资过程中，共投资 79397.12 万元，其中节能部分的投资占总资金的 57.42%，减排占据投资的 42.58%。
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结论
节能减排是未来稀土产业转型升级的一大重要方向，也是各稀土冶炼分离企业在未来运行过程中的必经之路，节能减排其实质就是降低能耗和减少污染物的排放，进而提高能源利用率，促使企业可持续性发展。为了能使企业更有效的制定节能减排措施，本文首次从节能减排的角度出发，结合包头稀土冶炼分离企业的发展现状，借助于 SD 模型、计算机仿真技术、统计学软件、企业管理等相关理论与方法，在全面了解并熟悉企业生产过程，企业在节能减排过程中所涉及到的每个主要因素之间的关系，基于整个企业进行总体的评价，建立包头市稀土冶炼分离企业的 SD 模型，并且选择一家具有代表性的某稀土冶炼分离企业进行有效性检验、不同情境下的模拟并仿真，得出以下的几点成果：
第一，界定了稀土节能减排的边界，把 SD 系统明确划分为三个子系统，即：生产子系统、节能子系统、减排子系统，并明确梳理了三大子系统之间的关系，以及各个子系统所包含的要素。分析了稀土在冶炼分离过程中所排放的污染物对环境的影响和危害程度。
第二，分析了影响整个节能减排系统的关键性因素以及其相互之间的作用关系，有效的构建了符合现实情况的系统流程图。借助于 Vensim 软件所构建的模型主要以能耗、新水消耗、污染物排放量作为主要分析对象，选取了电力能耗和燃料能耗作为分析能耗的主要指标，选取了 COD、SO2、烟尘、废渣作为分析污染物排放主要指标。
第三，运用所构建的 SD 模型，对某稀土冶炼分离企业进行仿真，分析可知该企业所采取的节能减排措施有效的降低了污染物的排放量以及整体能耗和新水消耗量。但研究中发现，从节能方面考虑燃料由天然气替代煤炭以及煤气燃料并没有达到节能的目的。但综合考虑减排因素与企业经济因素，天然气的替换所带来的运行成本的减少与废气、废渣排放的影响较为显著。
参考文献（略）