铸造铝合金绿色化规划概论.ppt

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1、铸造铝合金绿色化规划概论重庆大学机械工程学院钱翰城1.前言21世纪用材必须满足绿色化原则，即凡是不满足绿色化原则的材料均不允许生产和使用。因为随着社会的进步，制造业飞速发展，人类物质生活水平不断提高，但资源和能源却逐渐枯竭，生存环境逐渐恶化，目前已影响到了人类自身的生存。一些科学家将生存环境的污染与资源、能源的耗竭比喻为第三次世界大战，提出了与人权宣言等同的环境权宣言，这一思想已被全世界接受。另一方面，在节能、节材的要求下，材料又向着轻量化方向发展。轻量化要求材料有高的比强度和比刚度，以尽量减轻自重，

2、提高功率质量比，达到高速、高效、节能和减轻排放污染的目的。铸造轻合金是其中重要组成部分之一。2.绿色化概念在制造业中，绿色化概念主要体现在材料的设计、生产和加工、使用和回收上。一个重要环节是材料的设计、生产及加工，它是制造业中对环境污染最严重的环节，必须实现清洁化生产，当然这还仅仅是狭义的绿色化概念。广义的绿色化概念，应遵循清洁化原则和资源的最大化节约即可持续发展的原则。2.1清洁化原则清洁化原则指材料在提炼、加工、制造、使用、回收再利用过程中排放的气体、液体、固体废弃物对人类及环境无害，或达到允许的

3、排放标准。2.2可持续发展原则可持续发展原则指利用材料不能仅仅关注眼前的利益，而必须着眼将来，选择有利于未来发展的材料进行设计、加工、制造、使用、回收方法。它主要包括两方面的内容——材料来源丰富、物质质量与能量利用最优化。2.2.1材料来源问题要求材料来源丰富，是为了能长期有效地利用所选择的材料，避免因材料的匮乏而导致生产中断或成本增加。2.2.2材料质量与能量利用问题只有采用对材料进行优化设计，使材料的质量及能量最优化利用，才能达到节约材料、降低能耗的目的。(1)材料质量利用问题图1是原材料从素材经

4、加工成产品，产品经使用、废弃，通过回收再生再回到素材的示意图。图1材料回收利用示意图(2)能量利用问题能量利用最优化与材料质量利用最优化是相辅相成的。不同途径生产金属所需的能耗如表1所示。表1从不同途径生产金属所需的能耗GJ／t从表1数据可知：材料在回收再生时的能耗远小于素材生产的能耗，所以产品或材料在废弃后的回收再利用就显得十分重要。与此同时，其排放污染量亦相应大幅度降低。总的说来，绿色化原则可作如下表述：①材料来源丰富；②材料在提炼、加工、制造、使用、回收再利用过程中易于实现清洁化生产，产生最小的

5、排放污染；③材料质量与能量利用最优化。以上原则均与材料的设计有关。3.绿色化生产问题绿色化生产是现代化生产的必要条件，绿色化生产包括两个层次的内容：一是清洁化生产，二是物质及能源的节约。一般对清洁化生产均有明确的认识，即在生产过程中尽量减少或消除有毒有害气体、液体、固体排放物，保持人类及其它生物的良好生存环境。自1974年在联合国会议上提出环境宣言以来，这一看法已得到人类社会的普遍共识。我们都能回想得起来，我们童年时的自然环境与现在生存环境有多么的不同，这都是在工业化过程中不经意间损害了我们的生存环境

6、造成的。现代文明的建立不能以损害环境为代价。目前在工业发达国家已有很多立法，我国目前亦在逐步跟上，但是不能不指出我们的法律和实际行动尚远远不够。在铸造企业中，压铸企业的环境较砂铸企业要好，但喷涂涂料工序、高温熔体中有害元素的蒸发等造成的污染严格说均达不到标准的要求，应进一步予以重视。较深层次的认识是对物质及能源的节约。随着社会的发展与人口的不断增加，对社会物质需求亦不断增加。大量生产、大量消费的社会生活方式无疑造成了自然界物质和能源的不断消耗和逐渐枯竭，增加了环境负担，恶化了人类乃至整个生物界的生存环

7、境。于是“再生循环工程”应运而生，再生循环不仅能达到节约物质资源的目的，还具有节约能源、减少污染等作用。现在世界各国均十分重视再生循环工程，日本通过立法具体规定了资源再利用的方法；德国以“绿点”为标志的垃圾处理体系，在减少垃圾及提高垃圾回收利用率方面发挥重要作用；美国从20世纪80年代中期开始，俄勒冈州、新泽西州和罗德岛州先后制定了不同形式的再生循环法规。同时，美国是“产品责任”制意识走在前面的国家，要求“谁生产，谁回收”。就本行业而言，我想从以下三个方面来谈谈对“再生循环工程”的认识：第一，物质的节

8、约。首先谈铝矿资源的寿命，通常将金属的资源寿命定义为某金属资源的当年总储量与当年总产量之比，其定义式为：Tres=Ms/Mp(1)式中，Tres：铝的资源寿命，年；Ms：铝资源的当年总储量，t；Mp：铝资源的当年总产量(总消耗量)，t。在没有再生循环的情况下，铝的生产量便等于其需求量，即：Mp=Mreq(2)式中Mreq：铝的需求量，t。这时式(1)可写成为Tres=Ms/Mreq(3)而在考虑再生循环利用的情况下，铝的生产量不再等于其需求量，可表示为M