检索结果-内蒙古大学图书馆

中国有色金属学报 2023年第5期33卷 1541-1553页

作者：黄伟军龚先政高峰刘宇北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

在中国经济高速发展和清洁能源技术逐渐兴起的背景下,铜作为战略金属在基础设施建设和低碳技术领域需求巨大。本研究借助物质流分析方法进行数据收集,评价铜材生产环境足迹,并从环境足迹、地缘供应风险和供应限制脆弱性三个维度对中国... 详细信息

在中国经济高速发展和清洁能源技术逐渐兴起的背景下,铜作为战略金属在基础设施建设和低碳技术领域需求巨大。本研究借助物质流分析方法进行数据收集,评价铜材生产环境足迹,并从环境足迹、地缘供应风险和供应限制脆弱性三个维度对中国铜产品进行供应风险综合评估。结果显示:2021年中国的铜进口物质量达1631万t,位居世界第一,主要进口铜精矿和精炼铜,出口铜制品。相比其他地区,中国生产铜材的环境足迹处于较低水平,主要由能耗较大的采矿阶段和冶炼阶段产生;而能源消耗电力化和电力清洁化可以成为铜生产行业碳减排的重要手段。中国铜产品供应风险增加主要是耗竭时间、全球治理指数和经济重要性三个指标风险增加所导致。综合指标显示,环境足迹下降也无法消除地缘供应风险和供应限制脆弱性的上升,从而导致供应风险的上升。因此,提高铜产品可替代率和回收率,以及增强供应国间合作将成为降低供应风险的有效举措。

关键词：战略金属供应风险环境足迹物质流

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镍闪速炉熔炼共生产品生命周期评价碳排放分配问题

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北京工业大学学报 2024年第10期50卷 1170-1178页

作者：崔素萍张端孙博学孟令钦杨兆宁聂祚仁北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

金属镍生产是典型的多元素共生冶炼过程,清单分配问题是制约其生命周期评价准确性的重要技术因素。以共生反应最为密集的硫化镍矿闪速炉熔炼流程为研究对象,采取边界扩展、物理关联、质量分配等多种清单分配方法,在Ni、Cu、S这3种元素... 详细信息

金属镍生产是典型的多元素共生冶炼过程,清单分配问题是制约其生命周期评价准确性的重要技术因素。以共生反应最为密集的硫化镍矿闪速炉熔炼流程为研究对象,采取边界扩展、物理关联、质量分配等多种清单分配方法,在Ni、Cu、S这3种元素之间进行CO_(2)排放分配。边界扩展分配计算结果显示,非金属共生元素与金属产物之间的分配结果为29.86%,金属共生元素之间的分配结果为70.14%。对比分析结果显示,边界扩展方法对于中间态产物的适用性较差;物理关联分配结果准确,但需要大量流程工艺参数支撑;质量分配易于计算,但其准确性取决于共生产品之间的物理化学属性差异。

关键词：镍生命周期评价碳排放清单分配冶金金属共生

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汽车钢板生产的生命周期评价

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钢铁 2023年第5期58卷 145-152页

作者：朱帅康龚先政高峰刘宇北京工业大学材料与制造学部北京100124 工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

在“碳达峰、碳中和”的驱动下,汽车制造业是节能减碳的重要组成部分,作为资源能源密集型产业,它采用汽车钢板作为主要材料,具有生产能耗和排放高的典型特点。采用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,分别对汽车钢板生产长流... 详细信息

在“碳达峰、碳中和”的驱动下,汽车制造业是节能减碳的重要组成部分,作为资源能源密集型产业,它采用汽车钢板作为主要材料,具有生产能耗和排放高的典型特点。采用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法,分别对汽车钢板生产长流程工艺(BF-BOF)和短流程工艺(EAF)2种生产工艺的各阶段进行环境影响评价和贡献分析。结果表明,在汽车钢板生产长流程工艺(BF-BOF)中,炼铁工序和烧结工序对总环境影响的贡献较大;在汽车钢板生产短流程工艺(EAF)中,炼铁工序和电炉炼钢工序对总环境影响贡献较大。汽车钢板生产EAF工艺的各类环境影响均低于BF-BOF工艺,环境影响优势较大的有全球变暖(GWP)、化石能源耗竭(FFP)、矿产资源耗竭(SOP)、淡水富营养化(FEP)、海洋富营养化(MEP)、淡水生态毒性(FETP)、人体致癌毒性(HTPc)、人体非致癌毒性(HTPnc)。BF-BOF工艺和EAF工艺的矿产资源消耗铜当量分别为85.6 kg/t和25.6 kg/t,综合能耗分别为541 kg和265 kg,CO_(2)当量为2111.7 kg和1054.9 kg。EAF工艺的资源消耗、能源消耗、温室气体排放均优于BF-BOF工艺,分别低70.1%,51.0%和50.1%。EAF工艺的3类环境损害均低于BF-BOF工艺,具有一定的环境优势。因此,在条件允许的情况下,增加EAF工艺的生产比例,将有助于汽车制造业和钢铁工业的低碳可持续发展。

关键词：汽车钢板钢板生产环境影响评价生命周期评价能耗

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基于目标情景的中国铝生产碳减排与碳达峰分析

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中国有色金属学报 2022年第1期32卷 148-158页

作者：李明阳高峰孙博学聂祚仁北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

本研究在国家碳达峰目标的指引下,梳理并核算了原铝生产温室气体排放的历史数据,并以此为基础,通过对未来15年中国电解铝生产技术改进潜力、电力结构调整及再生铝产量等因素的预测,建立原铝温室气体排放的多因素分析模型,探究在基准情景... 详细信息

本研究在国家碳达峰目标的指引下,梳理并核算了原铝生产温室气体排放的历史数据,并以此为基础,通过对未来15年中国电解铝生产技术改进潜力、电力结构调整及再生铝产量等因素的预测,建立原铝温室气体排放的多因素分析模型,探究在基准情景(BAU)、低改进效率情景(LIR)和高改进效率(HIR)三种情景下我国原铝生产温室气体减排和碳达峰路径。结果表明:我国历年吨铝温室气体排放潜力呈现下降趋势。预测了电解铝先进技术应用、电力消费结构变化及提高再生铝占比对降低吨铝温室气体排放的影响。我国铝生产温室气体排放在BAU情景下将在2030年达到峰值,在LIR情景下将在2027年达到峰值,在HIR情景下将在2021年达到峰值。给出了三种情景下铝产量的增长率,作为确保碳达峰后的限定条件。

关键词：碳排放碳达峰原铝再生铝

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磷酸铁锂电池不同应用场景的生命周期评价

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中国环境科学 2022年第4期42卷 1975-1984页

作者：贾志杰高峰杜世伟孙博学北京工业大学材料与制造学部工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)... 详细信息

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)储能电池,循环寿命为800次.结果表明,2个应用场景的环境影响热点均为储能应用阶段,分别占总环境影响的58.25%和64.03%;生产制造阶段的环境影响也较为显著,分别占41.58%和27.36%;回收再生阶段分别贡献了0.18%和0.14%的环境负荷,锂资源回收所产生的环境效益被回收工艺过程额外消耗的资源和能源所产生的环境负荷抵消.2个应用场景的环境影响比较结果显示,相对于直接应用场景,梯次应用场景可降低9.03%的总环境影响,具有一定的环境优势.对2个场景的资源消耗、能源消耗和温室气体排放3类指标的贡献结构进行分析,结果显示,生产制造阶段和储能应用阶段对这3类指标的贡献比例较为显著.

关键词：磷酸铁锂电池直接应用场景梯次应用场景通讯基站储能生命周期评价

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手机用钴酸锂电池循环再生的生命周期评价

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环境工程学报 2024年第7期18卷 2027-2037页

作者：彭喆龚先政杜世伟北京工业大学材料与科学学院北京100124 北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

为评估手机用钴酸锂(LCO)电池回收工艺(火法和湿法)和不同分配方法(EoL方法和CFF方法)的环境影响,考虑废电池回收阶段的环境效益,并设定功能单位为钴酸锂电池供电量1 kWh,采用生命周期评价(LCA)方法,对LCO电池开展了从摇篮到坟墓的生命... 详细信息

为评估手机用钴酸锂(LCO)电池回收工艺(火法和湿法)和不同分配方法(EoL方法和CFF方法)的环境影响,考虑废电池回收阶段的环境效益,并设定功能单位为钴酸锂电池供电量1 kWh,采用生命周期评价(LCA)方法,对LCO电池开展了从摇篮到坟墓的生命周期评价研究,对EoL和CFF分配方法应用下湿法冶金回收场景的生命周期评价结果进行比较。结果表明,湿法冶金回收工艺的环境效益远大于火法冶金回收工艺,约为火法冶金回收工艺环境效益的2.89倍;对于GWP和FFP以及3种终点法环境损害指标而言,EoL分配的环境效益明显低于CFF分配;主要原因在于EoL分配方法将全部的回收效益计算到首次生命周期之中相比,而CFF分配方法根据市场情况将回收的环境效益在生产可回收材料的生命周期和使用再生材料的生命周期进行合理划分,能够更有效避免环境影响的凭空消失和环境效益的多重计数,影响包括碳排放核算在内的环境影响的科学量化的准确性。同时建议参照欧盟PEF中的锂电池相关标准(CFF)建立国内本土化政策指南,以保证相关锂电池研究的可比性。

关键词：钴酸锂电池湿法冶金火法冶金环境影响评价分配方法

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碳热还原法短流程回收废弃690合金

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稀有金属 2024年第10期48卷 1426-1435页

作者：凌世杰王曼席晓丽北京工业大学材料与制造学部新型功能材料教育部重点实验室北京100124 北京工业大学首都资源循环材料技术省部共建协同创新中心北京100124 北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

废弃镍基合金的循环利用可有效缓解中国镍矿对外依存度高的现状。然而,废弃镍基合金中存在大量夹杂相,造成重熔合金性能降低,无法满足使用要求。针对上述问题,以废弃690合金为原料,利用真空感应熔炼炉在1550℃下采用碳热还原法去除氧化... 详细信息

废弃镍基合金的循环利用可有效缓解中国镍矿对外依存度高的现状。然而,废弃镍基合金中存在大量夹杂相,造成重熔合金性能降低,无法满足使用要求。针对上述问题,以废弃690合金为原料,利用真空感应熔炼炉在1550℃下采用碳热还原法去除氧化物夹杂相以制备高性能重熔690合金。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了废弃690合金、直接重熔690合金和加碳重熔690合金的微观组织,使用维氏显微硬度仪和电子万能试验机对3种合金进行力学性能检测。结果表明,碳热还原法可以将Cr_(2)O_(3)夹杂相转变为Cr_(23)C_(6)析出相,有效去除了废弃690合金中的Cr_(2)O_(3)。大量均匀分布的Cr_(23)C_(6)析出相不仅可起到弥散强化作用,还有利于形成细晶组织提高细晶强化效果,使加碳重熔690合金力学性能大幅提升。与直接重熔690合金相比,加碳重熔690合金室温延伸率、高温延伸率分别提高了18.8%和96.0%;与标准690合金相比,其室温延伸率、高温延伸率分别提升了14.3%和32.5%。

关键词：废弃690合金碳热还原循环利用短流程高性能

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水泥浆拌和固化二氧化碳对水泥性能的影响

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硅酸盐通报 2024年第9期43卷 3109-3117页

作者：王亚丽赵馨宇蒙万友王梦璐张萌北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

为研究水泥浆拌和固化二氧化碳对水泥性能的影响,将不同状态二氧化碳以不同掺量加入新拌水泥,测试水泥浆的固碳效果和强度,并采用TG-DTG、MIP、SEM等表征方法,探究二氧化碳对水泥浆体强度和微观结构的影响机理。结果表明,当水灰比为0.5... 详细信息

为研究水泥浆拌和固化二氧化碳对水泥性能的影响,将不同状态二氧化碳以不同掺量加入新拌水泥,测试水泥浆的固碳效果和强度,并采用TG-DTG、MIP、SEM等表征方法,探究二氧化碳对水泥浆体强度和微观结构的影响机理。结果表明,当水灰比为0.50、气态二氧化碳掺量为1.5%(质量分数)时,水泥的抗压强度和二氧化碳固化效果最佳,3、7 d抗压强度提升100%,28 d抗压强度提升139.6%。掺入二氧化碳后,100~600 nm的孔几乎消失,100 nm以下的孔明显增多,水泥内部的有害孔减少,水泥硬化浆体内部孔结构得到改善。二氧化碳加速水泥早期水化反应,水化产物的生长状态和结合方式得到优化,实现水泥基材料的固碳强化。

关键词：新拌水泥浆二氧化碳固碳量抗压强度水灰比

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纳米Al2O3增强铝基复合材料制备技术及力学性能研究进展

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材料工程 2025年第05期53卷 130-144页

作者：荣智峥魏午赵宇毕舰镭高阳黄晖聂祚仁北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室郑州航空工业管理学院材料学院北京工业大学工业大数据应用技术国家工程实验室

纳米Al2O3/Al复合材料作为轻质高性能结构材料，可实现轻量化节能减排，在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、原位... 详细信息

纳米Al2O3/Al复合材料作为轻质高性能结构材料，可实现轻量化节能减排，在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、原位反应法等国内外纳米Al2O3/Al复合材料制备技术。总结分析纳米Al2O3增强体、增强体与铝基体的界面微结构、增强体的尺寸和含量、铝基体的晶粒尺寸、增强体的分散性和微观构型设计对纳米Al2O3/Al复合材料力学性能的影响。概述了纳米Al2O3/Al复合材料中主要的强化机制。最后，展望了纳米Al2O3/Al复合材料未来在高增强体体积分数的大尺寸制备技术、非均质构型优化以及高强耐热结构功能一体化等方面的发展方向。

关键词：纳米Al2O3 铝基复合材料制备方法力学性能强化机制

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赤泥还原法提铁-脱碱尾渣制备水泥熟料

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硅酸盐通报 2023年第12期42卷 4378-4388页

作者：王亚丽李依洋王玲玉丁思哲姚羽涵北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 工业大数据应用技术国家工程实验室北京100124

赤泥中较高的铁含量和碱性限制了其在水泥中的应用,为提高赤泥在水泥中的利用率,本文研究赤泥高温还原法提铁,电石渣水热离子置换法和草酸法对提铁赤泥的脱碱,使用提铁-脱碱重构后的赤泥制备水泥熟料。结果表明:在煅烧温度为1400℃,保... 详细信息

赤泥中较高的铁含量和碱性限制了其在水泥中的应用,为提高赤泥在水泥中的利用率,本文研究赤泥高温还原法提铁,电石渣水热离子置换法和草酸法对提铁赤泥的脱碱,使用提铁-脱碱重构后的赤泥制备水泥熟料。结果表明:在煅烧温度为1400℃,保温时间为1 h,稻壳灰掺量为9.08%(质量分数),冷却方式为水冷的条件下,赤泥提铁率为77.24%,提铁后赤泥中铁的质量分数为9.39%;在反应温度为90℃,提铁赤泥、电石渣质量比为1∶1,液固比(mL/g)为6,反应时间为7 h的条件下,电石渣水热离子置换法的脱碱率为89.30%,脱碱后重构赤泥中Na_(2)O的质量分数为0.592%;生料率值为石灰饱和系数0.88,硅率2.4,铝率1.4时,重构赤泥配制的水泥生料在1300~1450℃的煅烧温度范围内均具有较好的易烧性,煅烧温度为1350℃时,熟料中晶粒形状为不规则多边形,晶粒形貌正常,确定掺加重构赤泥制备水泥熟料的最佳煅烧温度为1350℃。

关键词：赤泥稻壳灰还原法提铁电石渣脱碱效率水泥熟料

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