所謂有色金屬是指除鐵、鉻、錳等幾種黑色金屬之外的多種金屬的統(tǒng)稱。在自然界103種元素中,有色金屬占64種,是元素周期表中最龐大的“家族”。其中,銅、鋁、鉛、鋅、錫、鎳、銻、鈦、鎂、汞等10種有色金屬被視為“家族”中的“十大金剛”。在當(dāng)今社會(huì),有色金屬扮演了極為重要的角色,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、運(yùn)輸、建筑、航空航天、信息、軍工、醫(yī)療等領(lǐng)域。
然而,有色金屬工業(yè)是一個(gè)高能耗的產(chǎn)業(yè)。從有色金屬的礦石開(kāi)采、選別、熔煉、精煉到加工成材,每一個(gè)作業(yè),每一個(gè)工序,都要消耗大量的電、煤、燃油等能源。以鋼生產(chǎn)為例。我國(guó)每生產(chǎn)1噸金屬銅需開(kāi)采151噸礦石,露天開(kāi)采和坑采1噸原礦需耗標(biāo)煤(即1公斤發(fā)熱值為7000大卡或 2.9 X 107焦耳的煤炭)分別為 0.6公斤、 4.55公斤,選別處理 1噸原礦的能耗為 4.4公斤標(biāo)煤,從銅精礦熔煉成粗銅,每噸粗銅的工藝能耗為1.04~3.3噸標(biāo)煤,對(duì)租銅進(jìn)行電解,每噸電解的電能消耗相當(dāng)于標(biāo)煤35~40公斤。據(jù)統(tǒng)計(jì),1994年我國(guó)10種有色金屬的總產(chǎn)量為394.52萬(wàn)噸,消耗電能387.4億度(相當(dāng)于全國(guó)發(fā)電量的1/15)、煤炭 897萬(wàn)噸、焦炭 124萬(wàn)噸、重油 47.5萬(wàn)噸、汽油 9.52萬(wàn)噸、 柴油11.74萬(wàn)噸、天然氣3586萬(wàn)立方米,共計(jì)相當(dāng)于標(biāo)煤2542萬(wàn)噸(相當(dāng)于全國(guó)煤產(chǎn)量的l/40),位居全國(guó)能耗大戶前10名。因此,降低銅、鋁、鎳、鈦、鎂等有色金屬生產(chǎn)中的能耗,會(huì)大大緩解我國(guó)能源緊張問(wèn)題。
解決有色金屬工業(yè)生產(chǎn)能耗過(guò)高問(wèn)題的途徑有三種:
1)加強(qiáng)管理,嚴(yán)格操作規(guī)程,減少人為浪費(fèi)現(xiàn)象。
2)依靠科技進(jìn)步,改進(jìn)工藝技術(shù),重視余熱利用。以銅的火法冶煉生產(chǎn)為例。它分為冰銅熔煉、粗鋼吹煉、電解精煉三個(gè)主體作業(yè)單元,其中冰銅熔煉工藝的優(yōu)劣則是決定鋼生產(chǎn)能耗高低的關(guān)鍵。近年來(lái),采用富氧閃速熔煉工藝,使鋼生產(chǎn)能耗大大降低,比采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)銅降低能耗達(dá)30%。此外,在氧化鋁制備工藝上采用串聯(lián)法,并開(kāi)發(fā)出智能控制的大型預(yù)焙電解槽,可使能耗降低20%~25%。
3)通過(guò)回收利用廢舊金屬,尋求代用材料,減少有色金屬消耗,從而達(dá)到節(jié)能降耗之效。以再生錫為例。生產(chǎn)100萬(wàn)噸再生鋁可節(jié)省鋁土礦600萬(wàn)噸、碳素材料60萬(wàn)噸,而1噸再生鋁的能耗僅為原生鋁的5%,可見(jiàn)重視有色金屬的回收再生,對(duì)于減少能耗有多么重要。尋求有色金屬的代替品是降低能耗的一種間接方法。如近年來(lái),采用光纖電纜取代傳統(tǒng)的銅電纜就是一例。45公斤光纖就相當(dāng)于1000公斤銅線的信息傳輸量,而生產(chǎn)45公斤光纖的能耗只有1噸銅線的5%。所以,積極開(kāi)發(fā)新材料,取代耗能高的傳統(tǒng)材料,也是節(jié)能降耗的一個(gè)重要途徑。
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