基于LCA的二氧化钛的生产工艺环境负荷研究

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生命周期评价(LCA)也称为环境负荷评价,作为一个有效的环境管理工具,受到了广泛的研究和应用。本文针对我国二氧化钛生产的情况,进行了相关工艺的生命周期环境负荷评价研究,拟在为二氧化钛生产的节能减排提供指导,为我国钛白粉行业清洁生产提供科学依据。主要从以下几方面的开展了工作:  本文以二氧化钛的氯化法工艺、Altairnano工艺与碱焙烧工艺为研究对象,选择1吨二氧化钛为功能单位,通过文献调研、Ecoinvent数据库以及技术手册等途径收集了包括能源消耗,资源消耗,污染物排放等数据,建立了相应的生命周期清单。清单结果显示:在资源消耗方面,Altairnano工艺最大,氯化法工艺最小;能源消耗,CO2、CO、HCl、粉尘、固体废弃物排放几方面都是氯化法工艺最大,Altairnano工艺最小,碱焙烧工艺居中。氯化法工艺在氯化阶段的资源消耗、能源消耗、粉尘排放、固体废弃物排放分别为1.17kg、2331.84 kgce、107.67kg、650.21 kg;氧化阶段相应值分别为0、1086.11 kgce、0.48 kg、0.15 kg;后处理相应值为0、885.99 kgce、0.39 kg、0.12 kg,因此,初步得到结论:氯化法工艺对资源消耗、能源消耗、粉尘排放、固体废弃物排放四方面的影响主要集中在氯化阶段。  根据ISO14040的技术框架,对以上三种工艺进行环境负荷的定量评估,主要环境影响类型为资源消耗、能源消耗、温室效应、酸化效应、可吸入颗粒物和固体废弃物6类。评估结果表明,在二氧化钛的生产中:(1)在气溶胶效应和固体废弃物方面,氯化法远大于后两种工艺;在温室效应、酸化效应和能源消耗方面,氯化法工艺影响最大,碱焙烧工艺次之,Altairnano工艺最小;在资源消耗量方面,Altairnano工艺最大,碱焙烧工艺次之,氯化法最小。(2)氯化单元是氯化工艺中的主要环境污染环节,它对温室效应、酸化效应、能源消耗、气溶胶效应、固体废弃物和资源消耗的贡献率分别为31.72%、60.29%、54.18%、99.20%、99.96%、100.00%。  本文经过对氯化法工艺中氯化阶段的环境负荷的进一步分析得知:氯化阶段产生较大环境影响,一方面是来自系统原料上游生产过程,另一方面来自氯化生产过程本身,其中高钛渣对温室效应、酸化效应、能源消耗的贡献率分别为88.65%,45.94%和59.32%;生产过程身对酸化效应、气溶胶效应、固体废弃物产生的贡献率分别为49.20%,99.38%和99.97%。  文章最后针对以上分析提出了相应的建议。论文的研究结果有助于能源的合理利用和环境污染的控制防治,有助于促使氯化法工艺的改进。
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