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金属材料的生态之路

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-10热度:

金届材料是由天然矿产中的金属元素,经过采矿、选矿、冶炼、轧制及加工等一系列复杂工艺获得的。
金属材料属于一种环境负担性较大的材料,采矿往往破坏矿区的地质、地理、水文和生态结构;
选矿会产生大量的尾矿和废水;冶炼不但消耗大量能源,还会产生大量的冶金废渣、废水和烟尘。
与此同时,由于金属元素的物质不变性,金属材料又是最易于回收、再生的材料。
因此,金属材料具有更加广阔的生态化前景。
    
金属材料生态化之路可以归纳为以下几条:
    
(1)改革生产工艺流程,节约资源、能源消耗,降低废气、废水及废渣排放量。例如,运用20世纪90年代初发明的熔融还原炼铁和近终型加工技术,炼钢不用焦炭、无需造块和轧制,全部采用液态传送,从而使得单吨钢的生产能耗仅为传统工艺的30%,废气排放量仅为传统工艺的lo%。
    
(2)提高材料性能,延长使用寿命。例如,采用纤维增强、细粒强化等措施,可以使钢材的强度和韧性同时增加1倍以上,由此可节约钢材用量40%—50%;采用表面高能轰击、表面镀膜等措施,可以延长钢材服务年限1倍以上。两者结合可使钢材的环境负荷降低3/4。
    
(3)采用生态化设计思想,提高金属材料的可再生性。理论上讲,成分单一的金属材料最容易循环再生,但为了改善材料的性能,往往需要加入一些合金元素。由于合金元素在材料再生时往往对工艺或性能产生不利影
响,因此,在材料设计时需要遵循“合金元素最少化和无害化”的生态原则。减少合金元素所损失的性能,可以通过细粒强化、相变强化、加工强化和表面处理等物理措施加以补偿。
    
(4)采用厂内闭路循环和固体废弃物综合利用技术,实现零排放和零废弃。通过技术改造,就可以实现生产和加工过程中的边角废料、废水、余热和可燃废气的闭路循环,冶炼废渣可以作为水泥和混凝土的原料。
    
(5)加强金属制品的拆解、分选、除杂和利用技术的研究,提高金属材料的循环再生利用率。利用废钢铁炼钢,与原生钢相比,可节省资源90%,减轻空气污染86%,减少水污染76%,减少固体废弃物97%,减少能耗75%,节约压缩空气86%,节约工业用水40%。用再生铝炼铝,电耗仅为原生铝的6.6%,热耗为U.9%。
    
(6)积极寻求可代替金属材料的低环境负荷材料。例如建筑上用竹筋代替钢筋、用竹模板代替钢模板、用碳纤维代替金属纤维,通讯中用玻璃光纤代替铜、铝导线等,都具有重要的环境意义。

金属材料的生态之路第1张图

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