生命周期評價研究及其在中國鎂工業(yè)中的應用.pdf

1、生命周期評價(LCA)作為一種重要的環(huán)境管理工具,不僅對產(chǎn)品全生命周期所涉及的環(huán)境問題進行評價,更重要的價值在于運用生命周期思想為可持續(xù)發(fā)展決策提供依據(jù),促使產(chǎn)品、行業(yè)甚至整個產(chǎn)業(yè)鏈的行為更符合可持續(xù)發(fā)展的原則。然而,生命周期評價方法本身還有待于進一步的完善,該體系的方法論中還存在著一些爭議,如不可再生資源的特征化模型及其因子集受到系統(tǒng)邊界范圍的限制,而呈現(xiàn)出極強的地域性。在生命周期評價方法的實際應用方面,必須與國家的工業(yè)技術水平和經(jīng)濟

2、發(fā)展階段等具體情況相結(jié)合,才能夠充分發(fā)揮出該方法的現(xiàn)實作用。 礦產(chǎn)資源的耗竭問題一直是生命周期評價體系中最具爭議的部分。基于對資源耗竭問題的不同理解,國際上產(chǎn)生了不同理論基礎的評價資源耗竭的特征化方法和模型。本文選取目前國際上應用比較廣泛的“品位-能量”法和CML法進行案例分析和結(jié)果評價。依據(jù)我國礦產(chǎn)資源特征和基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特點,對兩種模型的重要參數(shù)進行了修正。采用修正的CML模型,計算得到了對我國國民經(jīng)濟具有重要作用的14種金

3、屬、26種非金屬和3種能源礦產(chǎn)資源耗竭的特征化因子,并在此基礎上計算出我國礦產(chǎn)資源耗竭的歸一化基準為2.14×1010kg銻當量,確立了該模型與國際接軌的基礎。 在生命周期評價的應用方面,論文選取我國的優(yōu)勢資源金屬鎂作為研究對象,研究范圍包括原鎂生產(chǎn)、鎂產(chǎn)品加工制造、鎂產(chǎn)品的使用和消費、鎂廢棄物的處置等生命周期各主要階段。通過構(gòu)建鎂資源及其產(chǎn)品的物質(zhì)流分析方法和模型,確定并量化了我國宏觀層次鎂金屬材料物質(zhì)代謝的數(shù)量、結(jié)構(gòu)和特征,

4、計算出皮江法煉鎂的非生物資源投入量和生態(tài)包袱。物質(zhì)流分析結(jié)果表明,我國原鎂生產(chǎn)階段的物質(zhì)投入量巨大,在為世界鎂產(chǎn)量提供70％份額的同時,卻將80％以上的生態(tài)壓力留在了國內(nèi),對我國的環(huán)境造成了嚴重的沖擊。 論文采用面向工藝過程的LCA分析方法對鎂的全生命周期進行分階段研究。首先從原料生產(chǎn)入手,對直接燃煤型皮江法煉鎂工藝過程的環(huán)境負荷進行了分析,確定了生產(chǎn)階段的主要環(huán)境壓力。通過對原鎂生產(chǎn)三種能源利用方案的分析,編制了從“搖籃到大門

5、”各階段的環(huán)境排放清單和總體生命周期清單。根據(jù)影響評價結(jié)果,確定了皮江法煉鎂環(huán)境負荷的主要責任者,為原鎂生產(chǎn)的節(jié)能減排工作提供了改進意見和決策支撐。根據(jù)我國鎂合金生產(chǎn)、使用和回收的實際情況,論文以AZ91鎂合金為例,對熔劑保護和氣體保護鎂合金生產(chǎn)工藝進行環(huán)境負荷分析,并計算了鎂鋁系合金生產(chǎn)的累積環(huán)境負荷。通過構(gòu)建廢料收集和回收的運輸模型,比較分析了兩種不同載荷車型公路運輸?shù)沫h(huán)境排放。以熔解法回收鎂合金廢料生產(chǎn)AZ91合金為例,比較了原生

6、鎂合金和再生鎂合金的環(huán)境影響。結(jié)合普通車用鋼、鋁、鎂等材料在汽車零部件上的應用,綜合比較了這幾類材料全生命周期的溫室效應,揭示了鎂及其產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)的環(huán)境表現(xiàn)。 鋁是鎂鋁系合金的重要添加元素。在研究鎂鋁系合金生產(chǎn)的環(huán)境影響時,需要考慮原鋁生產(chǎn)的累積環(huán)境負荷。因此論文立足我國鋁工業(yè)現(xiàn)狀,采用生命周期評價方法對原鋁生產(chǎn)的資源、能源消耗和污染物排放的基本狀況進行評估。比較了我國原鋁生產(chǎn)與世界平均水平的差異,分析了我國鋁工業(yè)節(jié)能減排