理论教育 有色金属:新时代的节能减排使命

有色金属:新时代的节能减排使命

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在我们心里,有色金属是一个高耗能的行业。为了描述方便,下面以有色金属中的铅为例。有色金属在节能减排中扮演的角色远不止这些,轻量化可能更为重要。有色金属的节能还表现在照明领域的节能上。LED就是一个典型的例子。进入21世纪的今天,科学技术让传统的有色金属焕发出新的光辉,光伏发电的晶体硅、交通工具上用于轻量化的镁铝钛以及照明革命中的可作为半导体的有色金属,它们肩负着节能减排的新使命。

有色金属:新时代的节能减排使命

在我们心里,有色金属是一个高耗能的行业。

耗能大户当属电解铝。从我国总体来看,2011年现有铝冶炼企业的电解铝综合交流电耗为14 000千瓦时/吨左右,2014年虽然降到了13 800千瓦时/吨左右,但还是高耗能。如果考虑电解铝的原料氧化铝,则耗能就更高。

当然,从单向产业链来看,有色金属的确是高耗能的行业。

为了描述方便,下面以有色金属中的铅为例。铅的单向产业链较短,从铅锌矿山开采到选矿,再到冶炼和加工。铅的加工90%应用于铅电池

铅锌坑采矿山原矿综合能耗为6.5~7.1千克标准煤/吨矿、露采矿山铅锌矿综合能耗为1.1~1.3千克标准煤/吨矿。铅锌选矿综合能耗为12~14千克标准煤/吨矿。矿石耗用电量低于45千瓦时/吨。现有铅冶炼企业,粗铅综合能耗为600~650千克标准煤/吨,电铅直流电耗为120千瓦时/吨左右。如果不考虑物流电耗或能耗,从采矿到电铅的能耗总量为660千克标准煤/吨左右,和钢铁的综合能耗差不多。

大家想一想,如果考虑这些金属的循环呢?也就是说从循环经济的角度来考量,它们还会是高耗能的吗?

发达国家的经验来看,用于铅蓄电池的铅是可以全部回收利用的,在再生过程中的消耗几乎为零。也就是说,从矿山生产出来的铅,经过许多过程生产出各种产品,其总量的90%是可以回收的,并且是可以无限次的循环利用。

从现有技术来看,再生铅冶炼的能耗应低于130千克标准煤/吨铅,电耗低于100千瓦时/吨铅。通过无限次回收利用,其电耗最终接近再生铅的电耗或能耗。

如果从减排的角度讲,你还会认为这个金属是高耗能的吗?

再举一个新的有色金属的例子——多晶硅。(www.daowen.com)

据陕西天宏硅材料有限责任公司对光伏电池全寿命进行的能量平衡测算,以原料硅砂为起点,到制成晶体硅光伏发电系统,光伏制造产业链总能耗为2.6千瓦时/瓦,折标煤为888.2克标准煤/瓦。按我国每瓦晶硅太阳能电池年发电1.5千瓦时计算,晶硅太阳能电池在电池寿命期内,平均发电量可达45千瓦时。将制造环节的能耗与发电量结合测算,光伏发电的平均能耗折标煤为19.73克标准煤/千瓦时。而2014年全国发电煤耗平均为330克标准煤/千瓦时,光伏发电的能耗还不到煤电的6%。

如果再考虑晶体硅的再生利用,其结果又是如何呢?

有色金属在节能减排中扮演的角色远不止这些,轻量化可能更为重要。

一般说来,当汽车每减轻1千克时,每升汽油可多行驶0.011千米。如果该车行驶10万千米,则减轻1千克可节省11升汽油;若减轻500千克,则可节省燃油5 500升。德国专家称:如果汽车减轻质量10%,则可降低油耗5%。对行驶10万千米的汽车来说,材料、制造和行驶所消耗的总能量比例为:汽车材料所耗能量为15%,制造汽车所耗能量为7%,汽车行驶所耗能量为78%。由此可见,汽车轻量化与节省燃油的关系十分密切。

汽车轻量化必须研究和使用轻质材料,镁合金成了最佳的选择。铝合金的比重仅为钢的1/3,与其他材料相比,轻量化效果好、成本较低、耐腐蚀性、可回收利用,被广泛应用于发动机、传动系统、车身和底盘部件。镁合金的比重为1.8,比铝轻1/3,强度和刚性也较好,作为轻量化材料一直备受业界的关注。

镁铝合金同样已经用于高铁以减重。

航空航天中使用的飞行器,其中的飞机是交通工具中油耗最大的,它的轻量化对于节能减排至关重要。前面在钛金属的应用中已经讲到了。

有色金属的节能还表现在照明领域的节能上。LED就是一个典型的例子。LED是一种由铟、镓、砷和磷组成的如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、磷镓化铟(InGaP)等制成的电致发光半导体二极管,它具有小巧、可靠、寿命长、低压、节能、无污染等特点,与白炽灯相比可节省80%~90%的电能。

进入21世纪的今天,科学技术让传统的有色金属焕发出新的光辉,光伏发电的晶体硅、交通工具上用于轻量化的镁铝钛以及照明革命中的可作为半导体的有色金属,它们肩负着节能减排的新使命。

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