金属类环境材料总结课件.ppt

《金属类环境材料总结课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第N章金属类环境材料1.金属与生态环境2.金属材料的生态环境化3.再生金属资源的利用概要21.金属与生态环境1.1金属与资源金属矿产资源是在地壳形成后，经过数几千万年、几亿年甚至几十亿年的地质作用形成的。不可更新的自然资源：大量消耗→逐渐减少→枯竭3主要有色金属生产与消费量2020年主要有色金属表观消费需求及产量预测金属资源的寿命：开采年限越来越短。金属的静态寿命即可开采年限：是指金属的当年总储量与其当年总产量之比。“矿”分散的金属元素地质作用分散富集人类使用物质不灭原理循环利用金属资源寿命的3个影响因素：1.某元素在地球上的总储量。2.金

2、属资源的消耗量或生产量。3.该元素物质的再生量。金属的再生程度对金属资源的寿命影响极大。因为有些元素如Fe、W、Mo、Ni等，在冶炼时回收率较高，而有些元素因在液态下易挥发、易氧化，回收率小于90%，甚至只有60%-70%。铝每再生一次仅烧损５％左右，若以损至原来的５０％为生命周期，铝可再生１３次，若以损至３０％为生命周期可再生２２次。按目前铝制品的使用寿命，铝的使用寿命在２００～３００年之间。1.2金属与能源我国钢铁工业能源耗能巨大，约占全国耗能的10%~11%每吨钢综合能耗是世界产钢国中最高的，与国际一般水平相比耗能高30%以上。能源是

3、我国钢铁工业发展的“瓶颈”。有色金属工业也是高能耗工业。世界各国对有色金属的循环利用越来越重视，西方发达国家在经济和立法上对资源回收均予以鼓励，金属的回收利用取得较大发展。例如在在日本，铜、锌、铅、铝的再利用比率达到66%、20%、66%和54%。1.2金属与能源2008-2015五年间电力消费情况单位亿千瓦时2008-2012年有色金属行业用电量1.3金属与生态环境破坏污染物排放有色金属工业“三废排放量：有色金属工业主要污染物排放量：与其他工业污染物相比，金属工业污染物具有以下一些特点：（1）废水中含有有害元素和重金属，有些毒性大，有些毒

4、性虽然不大，但仍是社会十分关注的目标。有色金属工业废水中的污染物及其危害：（2）有色金属工业废气中成分复杂，治理难度大。如采、选工业废气中含有工业粉尘，有色金属冶炼废气含硫、氟、氯，有色加工废气含酸、碱和油雾。在高温烟气中，有的还含有贡、镉、铅、砷等，治理困难。有色金属工业排放的SO2一般来说浓度高，SO2小于3%的烟气往往放空而不加处理，大型企业在5~10km，中小型企业在1~2km范围内，人、畜、植被和土壤都会受到污染和影响。（3）固体废物量大，利用率低。一般来说有色金属在原矿中含量较低，生产1t有色金属可产生上百吨甚至几百吨的固体废物

5、。目前，这种固体废物利用率低，对环境有一定的污染。冶金行业部分固体废物排放系数参照表与其他工业污染物相比，金属工业污染物具有以下一些特点：（4）三废排放在城市所占比例大，企业将面临巨大的社会压力。因为城市人口密集，环境污染比人烟稀少处要更严重。有色金属工业每年产生和排放的污染物，大约70%~80%的量降落或堆放在城市。2.1添加无毒无害元素;2.2合金元素的选择;2.3新钢种的开发2.金属材料的生态环境化2.1金属材料化合物添加元素首选无毒无害元素1.无铅焊料传统的Sn-Pb是用量最大的钎料。用于电子、汽车、航空、灯具等行业。但产品生产过程

6、和废弃后均产生铅渣、铅蒸汽而污染环境。目前使用Sn-Ag系合金和Sn-Zn系合金替代传统的Sn-Pb焊料。2.无铅机械加工钢许多齿轮和机械零件都含有分散的铅，它是作为润滑剂便于精密切割。无铅机械加工钢则是指钢中的铅用其他元素或机理替代的钢材。比如使用S-Ca-六方氮化硼作为铅的替代物。或使用脱氧物质或与硬马氏体相混合的的微观结构。注意：替代元素不是根据元素的性质来选择，而是根据原理的需要而选择。3.其他无铅材料汽车燃油箱：Pb-Sn合金电镀钢——淬火电镀铝4.无铬表面处理钢传统电镀钢板面的铬酸盐层具有耐腐蚀的优良特点，但在粉碎或燃烧的过程中

7、，有一小部分氧化铬变成六价铬的危险。研制新型无铬电镀钢板。2.2合金元素的选择合金元素应充分考虑到金属材料在再生循环时残留元素的控制。“可循环的”是合金元素选择要考虑的关键之一。绝大多数传统合金为改善其性能都含有一些辅助元素，这些辅助元素通常会妨碍合金的再生性。改善再生性的新方法是不用辅助元素来控制合金的性能，而是通过改善材料的组织结构来控制。1.通过改善材料的组织结构来减少合金元素的引入（1）马氏体和铁氧体的二相合金在不需要加入辅助元素的情况下改善合金的强度和刚度。通过微观结构控制可生成超细微粒的铁氧体钢。（2）用小于5微米的超细微粒+均

8、匀分布的碳纤维可生产出低C-Si-Mn的，高强度和延展率好的可再生钢。（3）热加工控制微观结构对生产铝合金很有效。（4）热形变处理的Al-Si合金具有双球面的结构，这种结构使得再