資源與材料生命周期分析中若干基礎(chǔ)問題的研究.pdf

1、對(duì)材料及其產(chǎn)品進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)(LCA)研究，是材料產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，也是目前世界各國研究的熱點(diǎn)。本論文對(duì)LCA方法在我國材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中遇到的主要問題進(jìn)行選擇性分析與研究，包括LCA理論模型及其實(shí)際應(yīng)用的共性問題、在我國實(shí)施的本土化問題以及在材料產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用時(shí)所遇到的具體問題。 科學(xué)地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源的耗竭性影響，不僅對(duì)LCA研究與實(shí)施具有重要意義，也是合理地開發(fā)、保護(hù)與利用礦產(chǎn)資源的依據(jù)。論文對(duì)國際上現(xiàn)有的主要礦產(chǎn)

2、資源耗竭性影響的特征化評(píng)價(jià)方法進(jìn)行比較與分析，得到了綜合性的評(píng)價(jià)結(jié)果。選擇性地采用耗竭系數(shù)法和盈余能量法進(jìn)行具體的案例評(píng)價(jià)與結(jié)果分析，對(duì)耗竭系數(shù)法進(jìn)行了理論推導(dǎo)與修正，提出“礦產(chǎn)資源消耗性特征化因子與其年開采量無關(guān)”的觀點(diǎn)；還對(duì)回收利用率在資源耗竭性影響中的表現(xiàn)形式進(jìn)行了分析和修正。 LCA計(jì)算的數(shù)學(xué)表達(dá)和流程化處理有助于促進(jìn)LCA軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，對(duì)評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用和推廣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。論文根據(jù)ISO14040系列國際標(biāo)

3、準(zhǔn)和GB24040系列國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生命周期清單和生命周期影響評(píng)價(jià)兩個(gè)階段的主要要求和基本步聚進(jìn)行線性模式的數(shù)學(xué)表達(dá)和流程化處理。根據(jù)研究目的和要求以及所提供不同層次的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以直接計(jì)算得到不同層次的評(píng)價(jià)結(jié)果或其中間結(jié)果，包括評(píng)價(jià)對(duì)象的生命周期清單、特征化結(jié)果和單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，大大降低計(jì)算過程的繁瑣程度。 采用本論文修正后得到的資源耗竭性特征化模型，對(duì)我國鐵、鋁、銅、鋅、鈦等42種金屬礦產(chǎn)資源和原煤、原油、天然氣、磷、硼、砷等

4、58種非金屬礦產(chǎn)資源的特征化因子進(jìn)行計(jì)算；在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到2002年我國礦產(chǎn)資源耗竭性影響評(píng)價(jià)的歸一化基準(zhǔn)為6.99×1014kg鐵當(dāng)量。計(jì)算得到的各特征化因子和歸一化基準(zhǔn)可直接應(yīng)用于我國LCA實(shí)施，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源耗竭性LCA評(píng)價(jià)參數(shù)的本土化。論文還對(duì)我國鐵、鋁、銅、原煤、原油、石膏等30種主要礦產(chǎn)資源的總體耗竭狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析，對(duì)全面掌握我國礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展的整體狀況提供參考。 電力相關(guān)生命周期清單數(shù)據(jù)是開展材料產(chǎn)業(yè)乃至所

5、有工業(yè)產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。論文開展我國電力工業(yè)的生命周期清單編制與分析研究，研究對(duì)象包括火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電，涵蓋范圍包括化石燃料的消耗、氣態(tài)污染物、液態(tài)污染物及固體廢棄物的排放。清單結(jié)果顯示，除非甲烷揮發(fā)性有機(jī)化合物(NMVOC)外，我國電力清單的主要參數(shù)與國際水平均有較大差距，CO2和Ni的排放強(qiáng)度比日本高1倍，NOx、SO2、Cd、CO、Cr和Hg的排放強(qiáng)度是日本指標(biāo)的10倍左右，而CH4、V、Pb、煙塵、Zn和

6、As的排放強(qiáng)度則比日本相應(yīng)參數(shù)高20倍。該清單是我國其他相關(guān)生命周期清單和生命周期評(píng)價(jià)研究與實(shí)施的基礎(chǔ)性清單，其編制方法不但適用于電力工業(yè)，對(duì)于其他工業(yè)行業(yè)同樣具有借鑒和促進(jìn)作用。 論文按照國際標(biāo)準(zhǔn)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)，提出我國材料產(chǎn)業(yè)LCA結(jié)構(gòu)體系、評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)模型，并在已有研究基礎(chǔ)之上提出標(biāo)準(zhǔn)流程和標(biāo)準(zhǔn)流程對(duì)照法，能有效解決功能單位的確定與轉(zhuǎn)換、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的處理以及評(píng)價(jià)結(jié)果的解釋等難點(diǎn)問題。該評(píng)價(jià)體系與國際接軌，可操作性強(qiáng)，有助于

7、促進(jìn)LCA在我國行業(yè)與企業(yè)尺度上的實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)有關(guān)法律法規(guī)和戰(zhàn)略規(guī)劃的制定與實(shí)施提供支持，對(duì)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)在我國各行業(yè)與企業(yè)的具體實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)意義。 論文采用本文所提出的LCA指標(biāo)體系與方法對(duì)我國水泥生產(chǎn)的干法、濕法和立窯等3種典型工藝進(jìn)行案例分析，同時(shí)也是以水泥生產(chǎn)過程為例對(duì)該體系進(jìn)行說明和應(yīng)用。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，干法預(yù)分解工藝生產(chǎn)單位功能水泥的環(huán)境負(fù)荷相對(duì)最小，濕法生產(chǎn)整體環(huán)境負(fù)荷相對(duì)較差，但劣勢(shì)并不明顯，而立窯生產(chǎn)環(huán)境負(fù)

8、荷明顯最高，環(huán)境協(xié)調(diào)性最差。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，辨別出干法A廠的SO2排放、立窯廠的CO2排放、濕法廠的CO2排放和立窯廠的鐵粉消耗等主要環(huán)境熱點(diǎn)，可作為工藝改進(jìn)的切入點(diǎn)。上述環(huán)境熱點(diǎn)的辨別，不僅考慮到環(huán)境影響改進(jìn)的理論潛力，還與工藝過程實(shí)際改進(jìn)的可行性和難易度直接掛鉤，在工藝改進(jìn)方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。 論文從水泥生產(chǎn)工藝過程入手，以LCA體系與方法為指導(dǎo)思想，結(jié)合我國水泥工業(yè)的LCA評(píng)價(jià)案例，對(duì)水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范的制訂開展研究。

9、基于標(biāo)準(zhǔn)流程的概念及其各項(xiàng)參數(shù)確定，本章將清潔生產(chǎn)層次分為國際清潔生產(chǎn)水平和國內(nèi)清潔生產(chǎn)水平，為技術(shù)規(guī)范設(shè)置5大類指標(biāo)，包括礦產(chǎn)資源消耗、能源綜合消耗、污染物排放環(huán)境影響、生產(chǎn)過程控制和環(huán)境管理審核。根據(jù)LCA實(shí)施的國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，為礦產(chǎn)資源消耗、能源綜合消耗和污染物排放環(huán)境影響等3項(xiàng)主要指標(biāo)提出具體的評(píng)價(jià)方法，具有較強(qiáng)的科學(xué)性和可操作性。 論文在最后總結(jié)LCA在我國廣泛實(shí)施的主要障礙，對(duì)LCA自身理論與應(yīng)用研究、我國相應(yīng)基礎(chǔ)性