环境材料金属材料和冶金流程的环境课件.ppt
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- 环境 材料 金属材料 冶金 流程 课件
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1、2022-11-22环境材料金属材料和冶金流程的环境环境材料金属材料和冶环境材料金属材料和冶金流程的环境金流程的环境环境材料金属材料和冶金流程的环境 3.13.1金属类生态环境材料金属类生态环境材料 3.23.2钢铁清洁生产的环境协调性钢铁清洁生产的环境协调性 3.33.3环境协调的铝电解生产技术环境协调的铝电解生产技术 3.43.4镁工业的环境特征镁工业的环境特征 3.53.5冶金工业废渣的综合利用冶金工业废渣的综合利用 3.63.6再生金属资源利用再生金属资源利用第三章第三章 金属材料和冶金流程金属材料和冶金流程 的环境协调化的环境协调化环境问题环境问题环境材料金属材料和冶金流程的环境3.
2、1金属类生态环境材料金属类生态环境材料 发展趋发展趋势势合金元素无害化合金元素无害化、资源丰富和易于再生、资源丰富和易于再生工艺技术的结构调整工艺技术的结构调整发展高效率使用的金属材料发展高效率使用的金属材料环境材料金属材料和冶金流程的环境无铅焊料无铅焊料无铬表面处理钢无铬表面处理钢添加元素无毒无害化添加元素无毒无害化无铅机械加工钢无铅机械加工钢合金元素无毒化合金元素无毒化、资源丰资源丰富富、易于再生循环易于再生循环环境材料金属材料和冶金流程的环境环境材料金属材料和冶金流程的环境无铅焊锡化学成份无铅焊锡化学成份 48Sn/52In 48Sn/52In 42Sn/58Bi42Sn/58Bi91S
3、n/9Zn 91Sn/9Zn 93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu 93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu 95.5Sn/3.5Ag/1Zn 95.5Sn/3.5Ag/1Zn 93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu 99.3Sn/0.7Cu99.3Sn/0.7Cu95Sn/5Sb 95Sn/5Sb 65Sn/25Ag/10Sb65Sn/25Ag/10Sb96.5Sn/3.5Ag96.5Sn/3.5Ag熔点范围熔点范围 118118C C 共熔共熔138138C C 共熔共熔 199199C C 共熔共熔 218218C C 共熔共
4、熔218221218221C C209209 212 212C C 227227C C232240232240C C233233C C221221C C 共熔共熔说说 明明 低熔点、昂贵、强度低低熔点、昂贵、强度低 已制定、已制定、BiBi的可利用关注的可利用关注 渣多、潜在腐蚀性渣多、潜在腐蚀性 高强度、很好的温度疲劳特性高强度、很好的温度疲劳特性 高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、高熔点高强度、高熔点好的剪切强度和温度疲劳特性好的剪切强度和温度疲劳特性摩托罗拉专利、高强度摩托罗拉专利、高强度高强度、高熔点高强度、高熔点9
5、7Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag 97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag 226228226228C C高熔点高熔点环境材料金属材料和冶金流程的环境 不仅焊料需要无铅,其他不仅焊料需要无铅,其他任何合金,只要废弃时不经重任何合金,只要废弃时不经重新熔炼就不允许铅的迁移。无新熔炼就不允许铅的迁移。无铅机械加工钢是指钢中的铅用铅机械加工钢是指钢中的铅用其他元素或机理替代的钢材。其他元素或机理替代的钢材。最有希望的替代物是最有希望的替代物是S-Ca-S-Ca-六方氮化硼。六方氮化硼。环境材料金属材料和冶金流程的环境 尽管电镀钢板面的铬酸盐尽管电镀钢板面的铬酸盐层有耐锈蚀的优良特点,但在层有耐
6、锈蚀的优良特点,但在粉碎或煅烧过程中,一小部分粉碎或煅烧过程中,一小部分氧化铬有变成六价铬的危险。氧化铬有变成六价铬的危险。钢材生产者研制了无铬电镀钢钢材生产者研制了无铬电镀钢板,它具有与传统铬钢材相似板,它具有与传统铬钢材相似的性能。的性能。环境材料金属材料和冶金流程的环境 合金元素再生循环性的选合金元素再生循环性的选择择 对于钢铁材料而言,可将杂质元素分成四类:与沸点和蒸气压等关的元素几乎全部残留钢中的元素Cu Cu、Ni Ni、Co Co、Mo Mo、W W、SnSn 、AsAs不能完全除去的元素Cr Cr、MnMn、P P、S S、C C、H H、N NZnZn、CdCd、PbPb、S
7、bSb从钢中几乎能全部除去的元素Si Si、AlAl、V V、TiTi、ZrZr、B B、Mg Mg、Ca Ca、Nb Nb、RERE等等环境材料金属材料和冶金流程的环境 采用资源丰富采用资源丰富、廉价易得的元素代替昂贵稀缺合金、廉价易得的元素代替昂贵稀缺合金元素,研究开发具有高性能、低环境负荷的新钢种。元素,研究开发具有高性能、低环境负荷的新钢种。钢中加入钢中加入SiSi后(后(10.%-2.0%)(10.%-2.0%)(质量分数),可以提高质量分数),可以提高钢的二次硬化效应,并使二次硬化的峰值含量向低含量方钢的二次硬化效应,并使二次硬化的峰值含量向低含量方向移动,抗氧化强度提高,还降低对
8、材料的韧向移动,抗氧化强度提高,还降低对材料的韧-脆转变温度脆转变温度,可代替部分贵重金属,可代替部分贵重金属W W和和MoMo等资源,对环境协调发展具有等资源,对环境协调发展具有重要作用。重要作用。环境材料金属材料和冶金流程的环境核心节能降耗 紧凑流程 降低排放 改善环境措施采用干熄焦和小球烧结等技术推进以高炉喷煤为中心的节焦措施炼钢以连铸为中心,采用三位一体:炼钢精炼连铸轧钢采用热衔接选用消耗较低的资源和能源减少三废排放发展方向冶金短流程化 工艺技术的结构调整工艺技术的结构调整环境材料金属材料和冶金流程的环境目的节约能源和资源途径发展目标强度 韧性同时提高一倍,并保持使用寿命延长一倍高洁净
9、 均匀化 超细晶 发展高效率使用的金属材发展高效率使用的金属材料料环境材料金属材料和冶金流程的环境鞍钢鞍钢济钢济钢宝钢宝钢首钢首钢环境材料金属材料和冶金流程的环境环境材料金属材料和冶金流程的环境 清洁生产是一种创造性的思想,指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品及服务中,以增加生态效率和减少对人类和环境的危害风险3.2钢铁生产的环境协调性钢铁生产的环境协调性环境材料金属材料和冶金流程的环境Iron and Steel Making环境材料金属材料和冶金流程的环境自然稀释扩散工业生态学可持续发展通向可持续发展的不同阶段污染控制清洁生产环境材料金属材料和冶金流程的环境概念对生产过程及其产品
10、连续地实施集成的 预防性的环境保护战略,以减少生产对人类极其环境的风险产品过程节约原料和能源 革除有毒原材料的使用,减少各种飞舞排放量和危害性减少从生产原料到产品报废后最终处理的“产品生命周期”对人类及其环境的不利影响目的最大限度提高资源的利用率和减少环境的不利影响环境材料金属材料和冶金流程的环境製程能源消耗廢棄物處理廢水處理處理防護环境材料金属材料和冶金流程的环境原料准备原料准备钢铁工业清洁生产钢铁工业清洁生产炼钢工艺技术及炼钢工艺技术及连铸技术连铸技术轧钢技术的发展轧钢技术的发展炼铁系统炼铁系统环境材料金属材料和冶金流程的环境 3.3环境协调的铝电解生产技术环境协调的铝电解生产技术(铝电解
11、反应式)(铝电解反应式)绿色化学反应绿色化学反应 思索思索 新的选新的选择择2Al2Al2 20 03=3=4Al+34Al+30 02 2 低温电解和惰性电极结合环境材料金属材料和冶金流程的环境 铝电解工艺的环境改善铝电解工艺的环境改善 铝电解工艺的环境改善铝电解工艺的环境改善大型预焙槽发展大型预焙槽发展低温电解技术低温电解技术铝电解烟气净化铝电解烟气净化 环境材料金属材料和冶金流程的环境电解质电解质烟罩烟罩阳极阳极C熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳耐火耐火材料材料阴极阴极C钢导电钢导电棒棒铝电解槽铝电解槽环境材料金属材料和冶金流程的环境电解槽电解槽COCO2 2 NaNa5 5AlAl3 3F F
12、1414HFHF布袋集尘器布袋集尘器排排出出依附后的载依附后的载氟氧化铝氟氧化铝布袋集尘器布袋集尘器烟气吸附剂烟气吸附剂环境材料金属材料和冶金流程的环境 惰性阴极材料惰性阴极材料硼化钛涂层阴极:硼化钛涂层阴极:近年来硼化钛已被公认为是最合适的惰性阴极近年来硼化钛已被公认为是最合适的惰性阴极材料。材料。TiB2TiB2含量含量30%30%以上就足以改善对铝液的湿润以上就足以改善对铝液的湿润性。性。可润湿阴极:可润湿阴极:它与铝熔体的湿润性好,铝液可在其上形成一层它与铝熔体的湿润性好,铝液可在其上形成一层薄层。这样,在新型槽的阴极上就不需要厚的铝液层,薄层。这样,在新型槽的阴极上就不需要厚的铝液层
13、,磁场的作用几乎降为零,磁场对铝液层不能起扰动作磁场的作用几乎降为零,磁场对铝液层不能起扰动作用,铝液面保持平整,因此极距可以大为降低,节约用,铝液面保持平整,因此极距可以大为降低,节约大量大量电电能。能。环境材料金属材料和冶金流程的环境惰性阳极材料惰性阳极材料 惰性阳极惰性阳极 主要困难是主要困难是没有合适的电极材料没有合适的电极材料。这种电极材料要求能经受。这种电极材料要求能经受10001000以上熔融氟化物的浸蚀和新生态氧的渗蚀,还要求有良好的以上熔融氟化物的浸蚀和新生态氧的渗蚀,还要求有良好的电导率和抗热震性。电导率和抗热震性。金属氧化物陶瓷金属氧化物陶瓷 如果能开发出惰性阳极电解槽,
14、阳极产物将是如果能开发出惰性阳极电解槽,阳极产物将是氧气氧气,这对现,这对现行电解工艺中放出行电解工艺中放出COCO2 2来说,消除来说,消除COCO2 2排放是革命性的改革。排放是革命性的改革。它兼有陶瓷和金属的优点。但它兼有陶瓷和金属的优点。但金属陶瓷制备困难金属陶瓷制备困难,在加工,在加工中须防止金属微粒的氧化。采用粉末冶金技术生产惰性阳极仍是中须防止金属微粒的氧化。采用粉末冶金技术生产惰性阳极仍是有效方法。有效方法。关键在于关键在于使金属基体表面生成保护层使金属基体表面生成保护层,使金属阳极在电解,使金属阳极在电解环境中保持相对稳定。环境中保持相对稳定。金属氧化物陶瓷金属氧化物陶瓷 以
15、以陶瓷为基体掺杂金属陶瓷为基体掺杂金属组成,是陶瓷相和金属相的混合物,组成,是陶瓷相和金属相的混合物,兼有陶瓷的抗腐蚀性和金属的优良导电性,抗热震性好。兼有陶瓷的抗腐蚀性和金属的优良导电性,抗热震性好。目前的研究以目前的研究以TiBTiB2 2/Cu/Cu粉粉(A%)+Fe(A%)+Fe粉粉(B%)/NiO2-NiFe2O4(B%)/NiO2-NiFe2O4型双型双极性电极效果最佳。极性电极效果最佳。环境材料金属材料和冶金流程的环境镁资源丰富镁资源丰富占地壳质量占地壳质量21%地壳中按量排序第八地壳中按量排序第八在溶解的矿物质在溶解的矿物质中排第三位中排第三位白云石遍布全国白云石遍布全国3.4
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