楊慧彬，徐啟浩，王躍全，李 嶸

（云南鋁業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650502）

鋁工業(yè)屬于資本密集、技術(shù)密集與能源密集型產(chǎn)業(yè)，我國是全球最大的電解鋁生產(chǎn)和消費(fèi)國，在我國有色金屬產(chǎn)業(yè)中，僅電解鋁所消耗的電能占整個(gè)有色金屬生產(chǎn)總能耗的86%以上[1]，占全國發(fā)電量的7.5%左右。電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生氟化物、二氧化硫和顆粒物等大氣污染物，陽極炭塊與氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，當(dāng)發(fā)生陽極效應(yīng)時(shí)會(huì)排放四氟化碳和六氟化二碳，同時(shí)產(chǎn)生大量的廢槽襯、碳渣和生活垃圾等固體廢棄物。

由于鋁工業(yè)生產(chǎn)中耗費(fèi)了大量能源與資源，產(chǎn)生大量的環(huán)境負(fù)荷，鋁工業(yè)的節(jié)能減排對(duì)實(shí)現(xiàn)有色金屬乃至全國的節(jié)能減排目標(biāo)具有舉足輕重的作用。因此，目前鋁行業(yè)十分注重產(chǎn)品的整體環(huán)境特性、強(qiáng)調(diào)綠色低碳的產(chǎn)品的附加屬性，并通過申請(qǐng)?zhí)甲阚E認(rèn)證來科學(xué)有效地量化產(chǎn)品的綠色度。而開展產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)是電解鋁企業(yè)獲得碳足跡認(rèn)證的重要前提。在電解鋁行業(yè)中，除了不斷地優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升品質(zhì)，加快開發(fā)高端鋁產(chǎn)品之外，還采用生命周期方法對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境特性進(jìn)行研究，這是目前電解鋁行業(yè)提升產(chǎn)品核心競爭力的最熱門的研究之一。

1 生命周期評(píng)價(jià)對(duì)電解鋁企業(yè)的作用

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment，LCA）是對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期——從原材料獲取到設(shè)計(jì)、制造、使用、循環(huán)利用和最終處理——定量計(jì)算、評(píng)價(jià)產(chǎn)品的資源和能源耗竭以及污染物排放對(duì)環(huán)境影響的技術(shù)和方法。生命周期評(píng)價(jià)既是一種環(huán)境管理工具，也是一種預(yù)防性的環(huán)境保護(hù)手段，其通過對(duì)產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂钡娜^程所涉及的環(huán)境問題進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，從而幫助決策者做出更優(yōu)的選擇[2]。

生命周期評(píng)價(jià)方法在國內(nèi)汽車、鋼鐵、建材、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)電解鋁行業(yè)的綠色發(fā)展也具有十分重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 量化電解鋁產(chǎn)品的綠色度

通過運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法，定量得出電解鋁產(chǎn)品清單的數(shù)據(jù)結(jié)果，掌握產(chǎn)品的資源、能源消耗和環(huán)境指標(biāo)，進(jìn)而明確產(chǎn)品的綠色度。此外，對(duì)比國內(nèi)外電解鋁企業(yè)的生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果，找出企業(yè)之間最佳值，發(fā)揮自身優(yōu)勢，對(duì)標(biāo)先進(jìn)，找差距，補(bǔ)短板。

1.2 推動(dòng)電解鋁企業(yè)與上下游用戶的綠色發(fā)展

由于工業(yè)綠色發(fā)展不是單個(gè)企業(yè)的孤立行為，而是滲透到產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段，輻射從生產(chǎn)、物流、消費(fèi)、再到廢棄物循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈上每一個(gè)環(huán)節(jié)[3]。利用產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)方法及結(jié)果可指導(dǎo)電解鋁企業(yè)對(duì)石油焦、氧化鋁等上游產(chǎn)品的綠色采購和綠色運(yùn)輸。對(duì)下游用戶，可提供電解鋁產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)據(jù)，滿足下游企業(yè)對(duì)綠色采購，綠色服務(wù)，以及綠色生產(chǎn)的要求。

1.3 指導(dǎo)電解鋁企業(yè)開展清潔生產(chǎn)，降低生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染及影響

生命周期評(píng)價(jià)是判斷產(chǎn)品和工藝是否真正屬于清潔生產(chǎn)范疇的基本方法。該方法科學(xué)地評(píng)價(jià)清潔能源的環(huán)境優(yōu)勢，挖掘出改進(jìn)潛力最大的環(huán)節(jié)，并對(duì)之進(jìn)行深入分析，提出合理的改進(jìn)措施及清潔生產(chǎn)方案，通過方案的實(shí)施降低對(duì)環(huán)境的影響。

1.4 為電解鋁企業(yè)的環(huán)保技術(shù)與決策提供有力支持

對(duì)生命周期評(píng)價(jià)進(jìn)行過程分析，建立產(chǎn)品生產(chǎn)模型，關(guān)注產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化、節(jié)能環(huán)保技術(shù)及廢棄物循環(huán)利用等對(duì)產(chǎn)品環(huán)境性能的影響。研究過程中引入的不確定性環(huán)保技術(shù)模型，多方面論證環(huán)保決策的收益與風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)決策提供有力支持。

1.5 為電解鋁企業(yè)溫室氣體排放管理提供保障

利用產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)分析環(huán)境影響，研究過程中每個(gè)環(huán)節(jié)的溫室氣體排放量，找出溫室氣體排放最多的工序，挖掘降碳潛力最大的環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)施天然氣等清潔能源改造、原料替代以及鋁電解生產(chǎn)“零效應(yīng)”工藝技術(shù)研究和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)碳減排，為后續(xù)電解鋁行業(yè)碳排放配額履約及碳交易工作奠定基礎(chǔ)。

1.6 促進(jìn)電解鋁企業(yè)開展產(chǎn)品碳足跡認(rèn)證和綠色低碳相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定

生命周期評(píng)價(jià)是電解鋁產(chǎn)品碳足跡認(rèn)證的基準(zhǔn)，經(jīng)過碳足跡認(rèn)證的產(chǎn)品有助于市場宣傳和規(guī)避國際貿(mào)易壁壘。目前，鋁行業(yè)的低碳產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)處于空白狀態(tài)，而生命周期評(píng)價(jià)有助于企業(yè)獲得準(zhǔn)確的碳排放數(shù)據(jù)，更好參與行業(yè)綠色低碳相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制。

2 電解鋁產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)方法

2.1 確定評(píng)價(jià)目的及范圍

2.1.1 目的

通過生命周期評(píng)價(jià)方法對(duì)電解鋁主要產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行系統(tǒng)性的識(shí)別和評(píng)估，得出各個(gè)工序?qū)Νh(huán)境的具體排放值，并通過分析敏感數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)有針對(duì)性的提出改進(jìn)途徑，提出降低環(huán)境影響的對(duì)策措施，進(jìn)而改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。

2.1.2 評(píng)價(jià)范圍

生命周期評(píng)價(jià)范圍按不同特性可分為五個(gè)階段，即原材料獲取階段、加工生產(chǎn)階段、包裝運(yùn)輸階段、使用階段和回收處理階段。

在電解鋁企業(yè)中，其產(chǎn)品鋁錠生命周期評(píng)價(jià)的范圍是從資源開采開始的能源生產(chǎn)、原輔料生產(chǎn)以及運(yùn)輸過程到最后的產(chǎn)品生產(chǎn)為止?？梢詫⑵鋭澐譃閮蓚€(gè)階段，即原材料的獲取階段和產(chǎn)品的生產(chǎn)加工階段。但在實(shí)際中是以工序來研究，將原材料的獲取階段拆開，最終確定為以下五道工序：鋁土礦開采、氧化鋁生產(chǎn)、陽極炭素生產(chǎn)、電解工藝和鑄造工藝。鋁合金定產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)邊界如圖所示（圖1）。

圖1 電解鋁（鋁合金錠）生產(chǎn)系統(tǒng)邊界圖

2.2 收據(jù)收集

數(shù)據(jù)是研究產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和保障，其來源決定了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，而數(shù)據(jù)的質(zhì)量又決定了生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。因此LCA數(shù)據(jù)收集范圍必須包括產(chǎn)品生命周期中的主要工藝過程，收集數(shù)據(jù)前要理順工序之間的生產(chǎn)關(guān)系，制定每道工序的資源、能源輸入和輸出數(shù)據(jù)表格，收集的數(shù)據(jù)基本來自生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，原則上遵循物料平衡和能量平衡。

2.3 清單分析

清單分析是生命周期評(píng)價(jià)的初步處理階段，完整清單分析能為所有與系統(tǒng)相關(guān)的投入和產(chǎn)出提供一個(gè)總的概況，該部份的工作重點(diǎn)是梳理產(chǎn)品生命周期中的物流和能流，進(jìn)一步建立產(chǎn)品系統(tǒng)的輸入與輸出清單。此外，該階段需要繪制產(chǎn)品鋁錠系統(tǒng)的生命周期/生產(chǎn)工藝流程圖，同時(shí)細(xì)分單元過程，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、確認(rèn)和分配。鋁合金錠產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)涉及的輸入輸出清單如表所示（表1）。

表1 鋁合金錠產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)輸入輸出清單

2.4 影響評(píng)價(jià)

影響評(píng)價(jià)是對(duì)清單分析中的物料消耗、能源消耗、廢棄物排放等數(shù)據(jù)進(jìn)行研究、并對(duì)潛在環(huán)境影響負(fù)荷進(jìn)行定量評(píng)價(jià)和定性評(píng)價(jià)。可通過定量評(píng)價(jià)來分析鋁錠在其生命周期各階段對(duì)環(huán)境影響的貢獻(xiàn)和關(guān)鍵重要程度，并通過情景分析按照特定的環(huán)境影響特征因子得出結(jié)果，最后對(duì)比不同方案對(duì)環(huán)境的影響，從而選出最優(yōu)的方案。

2.5 結(jié)果與解釋

結(jié)果與解釋是根據(jù)規(guī)定的目的和范圍，綜合考慮清單分析和影響評(píng)價(jià)的發(fā)現(xiàn)，從而形成結(jié)論并提出建議，如某電解鋁產(chǎn)品經(jīng)生命周期評(píng)價(jià)后挖掘生產(chǎn)工藝中的降低碳排放和污染物排放的環(huán)節(jié)，一是使用天然氣或其他清潔能源替代燃煤等；二是降低氧化鋁生產(chǎn)工藝中蒸發(fā)工序石灰石的使用量或用其他原料替代；三是通過鋁液電解過程進(jìn)行工藝改進(jìn)，減少因陽極效應(yīng)產(chǎn)生的全氟化碳；四是通過實(shí)施電解煙氣脫硫技術(shù)，以減少二氧化硫的排放。

3 展望

生命周期評(píng)價(jià)作為重要的環(huán)境管理工具，從原材料獲取、產(chǎn)品生產(chǎn)、使用、廢棄處置等全生命周期過程中系統(tǒng)地評(píng)估整個(gè)生命周期內(nèi)削減能源消耗、原材料使用以及環(huán)境釋放的需求與機(jī)會(huì)，直接解決關(guān)鍵工藝流程或工序環(huán)節(jié)污染問題，對(duì)于促進(jìn)電解鋁行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，形成綠色低碳循環(huán)發(fā)展新模式，具有非常重要的意義。

盡管多數(shù)企業(yè)對(duì)其應(yīng)用還處于探索階段，但其作為一種先進(jìn)的環(huán)保診斷評(píng)價(jià)工具，今后將為在越來越多領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。