第三只眼看材料产业和环保

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1、第三只眼看材料产业和环保　　2013年，来自英国剑桥大学、荷兰乌得勒支大学和美国麻省理工学院的研究人员为英国皇家学会写了一份题为“材料效率：用更少的材料生产提供材料服务”的报告。报告中指出，在未来40年，随着人口的增长和财富的增加，对材料的开采和加工的需求有可能会增加一倍，而这其中所需的处理对环境的影响将变得非常关键，特别是工业界驱动了近三分之一的全球能源需求。如果世界想要达到其气候变化的目标并同时保持经济增长，那么仅靠发展低碳能源供应和增加回收利用是不够的，因此必须更有效地使用材料。本文将探讨钢铁、有色金属、化工、建材等行业如何

2、更有效地使用材料以达到环保的目的，同时也对新材料在半导体、稀土催化及新型汽车钢方面的一些发展进行阐述。钢铁行业钢是经济增长与环境责任相辅相成的绿色经济的核心，也是世界上最可再循环利用的材料。即使是150年前制造的钢今天也可以回收并应用于新产品中。按行业划分，全球钢铁回收利用率在机械行业约为90%，建筑行业约为85%，汽车行业约为85%，电子和家用电器行业约为50%。这导致全球加权平均超过83%。如今，97%的钢副产品可以被重复使用。16回收再利用废金属可减少温室气体排放量，并且比从原生矿石中制取金属消耗的能量少。与使用原生矿石相比

3、，回收旧钢可节省56%的能源消耗。同时，钢的回收再利用可以节省天然资源。回收一吨钢可以节约1.13吨铁矿石、635公斤煤和55公斤石灰石。钢也是创新和发展的行业，每年全球钢铁行业花费超过120亿欧元用于改进制造工艺、新产品开发和未来的突破性技术。新型轻钢极大地改变了市场。1937年，打造旧金山的金门大桥需要8.3万吨钢，而今天，只需要一半的量。而采用先进高强度钢（AdvancedHighStrengthSteel，AHSS）作为结构的车辆重量比使用常规钢的车辆重量要减少35%，从而极大地减少了温室气体排放。钢铁主要生产过程中产生的

4、污染物和废弃物主要分三类：空气污染物、废水污染物和和固体废物，同时需要消耗大量的水。在过去的二十年里，炼钢技术和排放控制技术的持续改进，加之更严格的政府法规，大大减少北美、西欧和日本的此类排放。通过引入碱性氧气炼钢，可以让废气的收集和再循环以受控的方式进行，从而减少排放量；而连续铸造工艺的使用减少了能源消耗，从而减少排放量。在钢铁的总污染控制成本中，有超过一半以上涉及废气排放，估计达到总生产成本的1%～3%。空气污染控制设备大约占工厂总投资的10%～20%。16钢铁行业环境保护的一个关键任务是保持空气清洁，减少硫氧化物（SOx）、

5、氮氧化物（NOx）、烟尘和粉尘等的排放。钢铁粉尘带来健康风险，并且可能对环境造成滋扰。为防止灰尘逸出，钢铁生产商提取富灰尘烟气，封闭储存和铁矿石输送管道；为降低硫氧化物排放，钢铁企业尽量使用低硫燃料并进行烟气脱硫；为减少氮氧化物排放，钢铁企业使用先进的燃烧器或废气处理设施。例如蒂森克虏伯（ThyssenKrupp）在德国的热轧厂使用先进的燃烧器，限制加热炉的长度，采用蓄热式系统，从而达到低成本地有效减少氮氧化物排放的目的。通过使用先进的除尘技术，辅之以二次除尘系统，灰尘颗粒物排放被降至最低。蒂森克虏伯从1975年开始使用该设备工艺

6、，到2007年就已经将总粉尘排放量减少了超过90%。钢铁制造需要较高的温度，大量水被用于非接触式冷却。为了尽量减少对地下水的开采，海水有时会被用于冷却。引入水强度减少目标并随时映射和计量，可以通过检测泄漏和异常消耗来帮助提高认识，从而减少用水量。在闭环系统中，水经处理可以重复使用40次以上。另外，水还被用于漂洗和清洗，这就需要安装处理设备改善污水水质。在美国，通常表现好的钢铁企业会将其水再循环利用技术与其他厂商共享。有色金属行业16有色金属主要包括铝、铜、铅、锌、钛、铍和镍等，常被用于需要较少的重量、更高的强度、无磁性、较高的熔点

7、或耐腐蚀的结构建筑。它们还被指定用于电气和电子应用。其中，铝因其低密度、耐腐蚀而备受关注。铝及铝合金制成的结构组件对航空和航天工业，以及其他运输领域和结构材料都相当重要。高科技设备寿命的不断缩短以及对各种小工具日益增长的需求增加了对有色金属的需求。TechNavio的分析师预测，全球有色金属市场在2013到2018年间的年复合增长率为6.02%。而全球有色金属市场也已经目睹了日益严重的环境问题和能源制约。例如随着全球铝仍然供过于求，而原料和电力的价格却持续上涨，全世界的铝企业都被迫更重视削减生产成本，并减少铝生产对环境造成影响的现

8、代化生产流程。比如俄罗斯联合铝业集团（UCRUSAL）自2005年开始就启动了改进铝电解自焙工艺的项目。在2014年，KrAZ和BrAZ将开始逐步用绿色的连续自焙阳极电解槽取代现有的还原槽，这一转型过程大约需要4到4.5年。通过采用这一新的生产工艺