稀土磁性材料生命周期评价中的不确定性研究

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随着国家对节能减排的提倡,绿色发展已经成为企业发展的潮流,对于像生产稀土磁性材料的制造企业来说,大力发展绿色生产已经成为企业发展的大势所趋。而稀土磁性材料的生产过程中存在着较多的环境问题,为此选取稀土磁性材料这一产品进行研究,以便从其根源改进优化企业的绿色发展水平。作为稀土磁性材料的代表——钕铁硼磁性材料的应用领域和需求不断扩大,其中,烧结钕铁硼磁性材料(Sintered NdFeB magnetic materials,简称Sintered NdFeB)约占NdFeB总产量的90.00%,Sintered NdFeB是目前市场上磁能积较好、应用范围较广的磁性材料。生命周期评价(Life Cycle Assessment,简称LCA)是对产品生产、使用到回收整个过程中的环境影响进行评估的方法,是目前进行环境影响评价较常使用的方法。因此,采用LCA方法评价Sintered NdFeB的环境影响很有必要,鉴于LCA研究中不确定性的存在对结果可信性的影响,故对其中存在的不确定性进行研究。选取1 kg Sintered NdFeB作为研究对象,在LCA体系中分析其“从摇篮到大门”的环境影响,在此基础上对其中的不确定性进行分析。在LCA研究中,按照ReCiPe2008方法中的基于E(Egalitarian)的相关系数计算,分析并识别出较大的环境影响和对环境有较大影响的阶段。在不确定性分析中,从数据、结果以及评价方法的三个方面分析LCA研究结果的可靠性。将数据质量指标法(Data Quality Indicator,DQI)和霍尔顿拟蒙特卡罗模拟方法(Halton Quasi-Monte Carlo,HQMC)结合起来,分析Sintered NdFeB原始数据、清单数据的不确定性。通过平方标准偏差(Squared Geometric Standard Deviation,GSD~2)对结果的不确定性进行分析。选取IMPACT2002+、CML 2001、TRACI方法计算Sintered NdFeB“从摇篮到大门”的环境影响,并将其结果与ReCiPe 2008方法的结果进行对比。LCA研究的结果表明,化石燃料消耗、人体毒性、颗粒物形成、气候变化是较大的中间点影响类别,占总环境影响的百分比依次为56.86%、26.03%、10.84%、5.21%;精选、电解、氢爆、萃取分离、熔炼阶段的影响较大,尤其是精选阶段,占比为34.03%,其他阶段的占比依次为29.64%、12.54%、11.34%、7.13%。不确定性分析的结果表明,清单数据的质量达标,结果数据的质量也达标,ReCiPe 2008评价方法与另外三种评价方法的计算结果一致,因此,LCA研究的结果可靠。基于LCA研究的结果和绿色发展的要求,稀土磁性材料制造企业可以从化石燃料消耗、人体毒性、颗粒物形成、气候变化四个方面开展绿色发展的工作。从生命周期角度分析造成四类环境影响的关键污染因子,结合稀土磁性材料制造企业的发展要求,对稀土磁性材料制造企业的绿色发展提出针对性的改进措施。
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