“kaiyun·开云(官方)app下载安装ios/安卓通用版/手机版”对镁合金在交通运输装备中应用价值的评估

近20多年来，世界气候的变化比过去轻微得多，这是全球面对的极大挑战之一。各个经济部门增加温室气体是应付这种挑战采行的主要措施之一。近些年来，全世界交通运输量快速增长非常慢，因此，对温室气体废气的下降理应较多的担任，增加这种废气的措施多种多样，从技术观点看，减少装备质量是不切实际的，也不应是很有效地的。镁是最重的金属结构材料，因此，使用镁合金生产交通运输装备零部件，可获得显著的减肥效果。

为了评估镁合金零部件在生命周期的生态化效益，必需掌控零部件在整个周期内各个阶段的情况，德国车辆概念学院与航天中心的西蒙埃伦伯格和霍斯特E弗里德克分析了公共汽车和中型运输机典型镁合金零件的生态化效益。评估了公共汽车零件在各个阶段(原镁萃取、零件生产、用于期间、重复使用)的温室气体废气以及对气候变化的影响。目标与范围的分类及定义在评估中使用了两个典型的实例：汽油公共汽车的改向盘车架和变速器，中型运输机门的上下密封器。

对这些零件都计算出来了原镁萃取、合金和零件制取的能耗、温室气体废气，以及生命周期内能耗和温室气体废气，对公共汽车改向盘车架和变速器还计算出来与评估了废件的重复使用能耗和温室气体废气。飞机门上下密封器届满出厂时完全没什么重复使用价值，故不予评估。在评估时，以铝合金零件作为参照物。近期，原镁萃取技术有了一些进展，评估时回应也有所考虑到，对技术本身及其发展不作了适当的评估。

中国对皮江法热法精镁技术不作了不少改良，它用此法生产的原镁占到世界总供应量的80%以上，因此，中国的技术是当前皮江法的代表，在评估时以中国的工艺不尽相同。还对电解法托镁能耗和温室气体废气不作了简要的阐述。

温室气体废气按CO2eq当量计算出来。原镁生产皮江法精镁是1941年加拿大多伦多大学教授LM皮江发明者的，他在渥太华辟了一个以硅铁还原成磨练白云石精镁的工厂，商业化生产出有了镁。

1942年加拿大政府在哈雷白云石矿辟了一个生产能力为3000t/a的皮江法(硅热法)镁厂，大获得顺利，从些皮江法沦为电解法之后的第二大工艺，对世界镁工业的发展起了大起到。近10多年来，中国镁工业对皮江法做到了许多改良，使中国镁工业获得相当大发展，出了世界镁工业的引领者，2018年，中国的原镁产量863kt，占到世界总产量的80%以上，没中国出产的镁，就没如此兴旺发达的世界镁工业。当前，中国、德国、澳大利亚等国家的研究者于是以致力于研究原镁生产工艺过程和镁产品制取过程的生命周期评估，同时大部分原镁萃取对环境影响的研究都探讨于中国皮江法工艺的温室气体废气上。

根据澳大利亚学者2003年的研究结果是，电解法温室气体废气20.4kgCO2eq/kgMg～26.4kgCO2eq/kgMg,而中国皮江法精镁(不含硅铁生产和电耗的温室气体废气为37kgCO2eq/～47kgCO2eq/kgMg，皮江法的平均值排放量大约为电解法的1.8倍，因些国际上普遍认为，中国皮江法精镁不会获释许多的温室气体，有利于环境保护，皮江法是不会废气CO2，但并不人们指出的那么多。自2005年以来，北京工业大学材料环境协调性评价中心根据资源和能源结构特征，融合目前中国精镁工业的态势，计算出来获得了以必要燃煤、发生炉煤气和焦炉煤气生产镁的温室气体废气强度为34kgCO2eq/～42kgCO2eq/kgMg。他们得出结论的结论是：必要燃煤的总体环境负荷仅次于;自燃发生炉煤气的比必要烧煤的上升1.9%;而以焦炭企业的副产物煤气作为主要燃料入的负荷强度大于，比必要燃煤的增加17.5%。

根据以上计算结果，他们明确提出不应按照工业系统中物质、能源流通规律建构镁与焦炭、硅铁等生产的生态工业链，构建产业链中产品之间的物质传送、供应、副产物互相交换和能量的阶梯利用，从而构建经济与环境容恰循环发展的模式。北京工业大学评价中心2010年发布的研究结果显示，中国2009年先进设备的皮江法精镁工艺的温室气体废气强度为25.6kgCO2eq/kgMg，与电解法的平均水平大体相当，而且还有更进一步减少的可能性。这归功于在中国前进节能减排发展战略的大背景下，中国有色金属工业协会镁业分会大力提倡和推展节能降耗技术的研发与应用于，尤其是大多数镁业公司实行了冶金过程各工序炉窑的技术改造，例如清洁能源、蓄势式高温空气自燃技术及余热利用技术的应用于密切相关，能耗整体降幅超过40%左右，使中国镁冶金在优化结构、提升能源利用效率和环保方面获得了里程碑意义的明显变革。

在此还须要尤其认为是，青海盐湖工业股份有限公司引入的海德鲁铝业公司的电解镁的一期100kt/a项目月底2013年投产，生产线的温室气体废气较低，只有6.5kgCO2eq/kgMg，而且随着原镁及深加工产品更进一步提高到600kt/a与不断扩大到1000kt/a的最终目标，二氧化碳排放量还不会有更进一步的上升。中国在减少原镁温室气体废气方面正在做到两方面的工作，齐头并进：一是减缓增大青海盐湖镁项目的建设，并大力引进外资与先进设备的镁材深加工技术，创建合资企业;二是强化众多皮江法精镁技术的改良，更进一步减少能耗与温室气体废气。与铝工业生命周期评估工作比起，原镁及镁合金材料的涉及生命周期评价研究还正处于跟上阶段。

由于铝产业已完成其生命周期评价工作，镁在这方面数据报告还不多与不充份，有利于镁的推广应用。尚之信的是，国际镁业协会月底2011年启动了镁产品生命周期评价研究项目，还包括4项内容：原镁萃取，使用镁材设计及生产零部件的独有优势，镁在路面运输装备中应用于的生命周期评估，废镁材与镁件的重复使用及再造利用。国际镁业协会将定期发布研究总结报告，以便取得业界的接纳与不利于镁的推广应用。

电解本身能耗产生的温室气体最多，占到总排放量的94%。电解镁时会产生相当多的副产品CL2、KCL,它们的品质低，在工业中很简单，而分开生产它们，也是要耗电与废气温室气体的，而现在利用它们，就可以节省一部分能与减少废气温室气体，考虑到这一点，电解镁本身的温室气体废气实质上只有14kgCO2eq/kgMg。轿车改向盘架生命周期的评价轿车分类，按ISO规定是指含司机座不少于9个的乘人车，而按日本JIS规定不少于10个的。

产品系统概述运输装备零部件使用轻量化材料生产可以增加燃料消耗，减少温室气体废气。为了评估应用于镁的优点，搭配镁合金轿车改向盘架展开生命周期评价，同时以铝合金件作为参考架。镁合金改向盘架的质量0.55kg,以AM50镁合金合金钢，铝合金架的质量0.74kg，以ALMg3合金合金钢。在评价时，搭配中型轿车，行经20万公里。

计算出来燃料减少量时以0.35L/(100km100kg)为基准。合金钢时用的都是原生镁与铝，然后展开合金化。

车的使用寿命中止后，重复使用镁与铝，但是没展开分离出来与分类，而是卖给了废料市场，这就是说，镁合金件没分开重复使用做成再造镁合金，而是与铝废料混合在一起沦为再造铝合金的合金化元素。如果镁与铝能与原生金属一样参予第二次来世用于，那就可以减少温室气体废气。改向盘架的合金钢改向盘架是用合金钢法生产的，在冶炼镁合金时必需加到覆盖面积剂防止镁的水解，同时还必需使用气体维护镁合金熔体，可得3种维护气体：SO2空气混合物，SF6空气混合物，R134a/CO2混合物。

在实际生产中前一种用的最少。维护气体消耗量可按美国环境保护局有关规定确认。若用SO2或R134a作为镁熔体维护气体，合金钢法的温室气体废气低于。

在用其它维护气体时，以及合金钢铝合金工件时，电力消耗是温室气体废气最少的。仅有生命周期温室气体废气由于轿车运转时的燃机会获释大量的CO2，对车上零件仅有生命周期内温室气体排放量影响甚大。

现对两种材料改向盘架生命周期内各阶段的排放量不作一分析，生命周期有以下几个阶段：原生金属及其合金生产、合金钢、用于阶段、用于届满后出厂件的重复使用与再造处置。原铝生产排放量的世界平均值来源于文献资料，在运营期间温室气体排放量低于的是镁改向盘架，增加了3.8kg。

生产改向盘架的的原镁是用电解法萃取的，此阶段温室气体废气较较少，对副产品否重复使用利用不予考虑。如果镁是用皮江法生产的，则生产阶段废气的温室气体比电解生产铝的低得多。如前所述，若生产镁用荒废的焦炉或半焦炉煤气，则节约的焦量相等于轿车行经了4.6万公里所废气的温室气体，在此阶段轿车废气的温室气体与镁生产时较少废气的互为抵销。

若皮江法生产镁不必荒废的煤气，则就不必须考虑到这些了。航空器零件生命周期的评价产品系统概述与地面运输装备比起，飞机对质量的减低脆弱得多，因为能耗大，单位里程能耗小得多。一般，中型客机一次航程往往4100公里，现在就以4100公里作为评价污染物废气标准。

搭配的零件共3个，都是飞机门的：齿轮箱、上下密封。镁合金零件为AZ91E，铝合金零件为A356合金。镁合金零件质量为6.63kg,而铝合金的为8.5kg。一架飞机的质量减低按5.8kg计算出来。

用镁合金零件时，每航行一次可节约喷气燃料4.7kg。砂模铸所用的飞机门零件都是定点生产的。铸废料指出大于，同时废料的89%获得重复使用，同时不同于合金钢的是，砂型铸时每铸造一次就要换一个模型。生产砂型用的材料为砂料、黏结剂与抑制剂(避免镁与砂粒反应)构成，后用成型机压实。

砂模内充满著SO2，以减低镁在模内反应然后将冶炼好的镁合金熔体流经模内。在铸铝合金零件时，不必须向模内差使维护性气体，也不必须向砂内特反应抑制剂。

总体上镁零件的温室气体排放量高于铝零件的，尽管砂模铸镁件的工艺简单一些。在飞机中零部件的质量减低对减少温室气体废气具有十分最重要的意义。对一架中型的客机来说，镁合金零件虽仅比铝合金的重5.6kg,只要一年飞行中了1.9Mkm，就可以较少废气8t温室气体，如果它的生命周期按30a计算出来，那么在生命周期内，较少废气的温室气体平均226t。结语近些年业，皮江法精镁工艺的能源效率获得了相当大提高，主要归功于中国镁工业对工艺的改良，使用可燃气体煤气替换煤，使温室气体上升了不少。

使用电代替天然气，用新的保护剂代替SF6作为覆盖面积气体，使用水电与可再生新能源发的电可更进一步增加温室气体废气。在零部件生产过程，维护覆盖面积剂的使用对温室气体排放量有相当大影响，而冶炼铝合金则不必覆盖面积保护剂。不必SF6作为覆盖面积剂而用其他保护剂，可以减少对气候的有利影响。

另方面，从技术与设计层面改良对废料重复使用与再造，也是减少温室气体排放量的有效途径之一。虽然，在生产再造镁合金时还要加到一些材料，而生产它们也要获释一些温室气体。

使用镁生产器械零部件可从两方面获益，一是生产过程中温室气体废气较少，二是整个生命周期的废气较少，在较为了镁和铝的温室气体排放量，原生金属提升工艺影响相当大。在谈及轿车与飞机镁合金零件的少分列温室气体时，轿车零件对燃油敏感性比其他运输装备的较低。

镁合金对交通运输装备的节能减排还大有潜力。

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