基于生命周期评价的典型铝产品环境影响分析

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铝合金是大宗基础材料,具有广泛用途,尤其在交通工具上,由于其优异性能,越来越为人们重视。可是对于铝合金的使用,特别是在汽车上的使用,其环境负荷如何目前还缺乏精确定量的描述,特别是从生态设计角度出发,不同工艺制造的合金,或同一工艺制造的不同合金环境性能如何,是当今关注的课题。本文运用生命周期评价方法对2010年原铝、典型牌号的铝合金、典型铝合金加工工艺以及典型铝合金产品进行环境负荷分析研究。  首先对我国2010年原铝生产过程进行生命周期评价研究,并通过计算2003年、2006年、2008年和2010年温室气体排放量,对原铝生产过程温室气体排放与其产生因素的关联性进行分析。结果表明:2010年原铝生产过程产生温室气体排放来源中,电耗间接排放、铝电解直接排放和阳极效应导致的排放所占比重分别为75%、6.3%、5.6%,其他影响因素所占比重均低于4%;原铝生产过程产生温室气体排放关联程度最高的三个影响因素是电耗、煤气燃烧和石灰石煅烧,其值分别为0.937、0.899、0.893。本研究认为:在目前铝电耗和阳极效应控制水平提升空间有限的情况下,降低煤气的消耗,减少石灰石的使用量,提高石灰的利用效率,是当前我国原铝生产进一步实现温室气体减排的有效途径。  接着分别对不同的生产工艺、不同的合金造成的环境负荷进行分析。本文选取的对比工艺为挤压和锻造,对比合金为A356和ZL109。得出结论如下:采用挤压和锻造两种工艺加工6061铝合金,生产1t挤压铝型材和1t锻造初级产品的能耗分别为:11994.62MJ和10492.67MJ;温室气体排放分别为1666.25kgCO2eq.和1032.57kgCO2eq.。从生产过程产生的环境负荷角度来看,锻造工艺无论是从能源消耗还是温室气体排放方面都要优于挤压工艺。对比A356和ZL109铝合金,两种合金分别在铸造过程所需的能耗和加工产生的环境负荷基本没有差别,得出生产1t铸造产品所需的能量为6459.97MJ,温室气体排放为705.15kgCO2eq.。  最后分别对不同加工方法生产的同一类产品造成的环境负荷进行分析,本文对比锻造轮毂和铸造轮毂,从原材料生产、产品生产加工、产品使用阶段为生命周期进行计算分析。功能单位为某款轿车铝制轮毂(锻造6061铝合金轮毂38.6kg,铸造A356铝合金轮毂46.6kg)生产、加工以及行驶60万km为乘客提供的服务。结果表明:锻造轮毂和铸造轮毂生命周期消耗的总能耗分别为:58914MJ和70351MJ,产生的温室气体总排放分别为:3832kgCO2eq.和4609kgCO2eq.。从能耗和温室气体两方面比较,锻造轮毂对环境的破坏性更小。
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