杨慧彬，徐启浩，王跃全，李 嵘

（云南铝业股份有限公司，云南 昆明 650502）

铝工业属于资本密集、技术密集与能源密集型产业，我国是全球最大的电解铝生产和消费国，在我国有色金属产业中，仅电解铝所消耗的电能占整个有色金属生产总能耗的86%以上[1]，占全国发电量的7.5%左右。电解铝生产过程中产生氟化物、二氧化硫和颗粒物等大气污染物，阳极炭块与氧发生反应产生一氧化碳和二氧化碳，当发生阳极效应时会排放四氟化碳和六氟化二碳，同时产生大量的废槽衬、碳渣和生活垃圾等固体废弃物。

由于铝工业生产中耗费了大量能源与资源，产生大量的环境负荷，铝工业的节能减排对实现有色金属乃至全国的节能减排目标具有举足轻重的作用。因此，目前铝行业十分注重产品的整体环境特性、强调绿色低碳的产品的附加属性，并通过申请碳足迹认证来科学有效地量化产品的绿色度。而开展产品生命周期评价是电解铝企业获得碳足迹认证的重要前提。在电解铝行业中，除了不断地优化产品结构，提升品质，加快开发高端铝产品之外，还采用生命周期方法对产品的环境特性进行研究，这是目前电解铝行业提升产品核心竞争力的最热门的研究之一。

1 生命周期评价对电解铝企业的作用

生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）是对产品的整个生命周期——从原材料获取到设计、制造、使用、循环利用和最终处理——定量计算、评价产品的资源和能源耗竭以及污染物排放对环境影响的技术和方法。生命周期评价既是一种环境管理工具，也是一种预防性的环境保护手段，其通过对产品“从摇篮到坟墓”的全过程所涉及的环境问题进行分析和评价，从而帮助决策者做出更优的选择[2]。

生命周期评价方法在国内汽车、钢铁、建材、家用电器等领域得到了广泛应用，对电解铝行业的绿色发展也具有十分重要的作用，主要体现在以下几个方面。

1.1 量化电解铝产品的绿色度

通过运用生命周期评价方法，定量得出电解铝产品清单的数据结果，掌握产品的资源、能源消耗和环境指标，进而明确产品的绿色度。此外，对比国内外电解铝企业的生命周期评价结果，找出企业之间最佳值，发挥自身优势，对标先进，找差距，补短板。

1.2 推动电解铝企业与上下游用户的绿色发展

由于工业绿色发展不是单个企业的孤立行为，而是渗透到产品生命周期的各个阶段，辐射从生产、物流、消费、再到废弃物循环利用的产业价值链上每一个环节[3]。利用产品生命周期评价方法及结果可指导电解铝企业对石油焦、氧化铝等上游产品的绿色采购和绿色运输。对下游用户，可提供电解铝产品生命周期评价结果数据，满足下游企业对绿色采购，绿色服务，以及绿色生产的要求。

1.3 指导电解铝企业开展清洁生产，降低生产过程中的环境污染及影响

生命周期评价是判断产品和工艺是否真正属于清洁生产范畴的基本方法。该方法科学地评价清洁能源的环境优势，挖掘出改进潜力最大的环节，并对之进行深入分析，提出合理的改进措施及清洁生产方案，通过方案的实施降低对环境的影响。

1.4 为电解铝企业的环保技术与决策提供有力支持

对生命周期评价进行过程分析，建立产品生产模型，关注产品结构变化、节能环保技术及废弃物循环利用等对产品环境性能的影响。研究过程中引入的不确定性环保技术模型，多方面论证环保决策的收益与风险，为企业决策提供有力支持。

1.5 为电解铝企业温室气体排放管理提供保障

利用产品生命周期评价分析环境影响，研究过程中每个环节的温室气体排放量，找出温室气体排放最多的工序，挖掘降碳潜力最大的环节，进而实施天然气等清洁能源改造、原料替代以及铝电解生产“零效应”工艺技术研究和应用实现碳减排，为后续电解铝行业碳排放配额履约及碳交易工作奠定基础。

1.6 促进电解铝企业开展产品碳足迹认证和绿色低碳相关标准的制定

生命周期评价是电解铝产品碳足迹认证的基准，经过碳足迹认证的产品有助于市场宣传和规避国际贸易壁垒。目前，铝行业的低碳产品认证标准处于空白状态，而生命周期评价有助于企业获得准确的碳排放数据，更好参与行业绿色低碳相关标准的编制。

2 电解铝产品生命周期评价方法

2.1 确定评价目的及范围

2.1.1 目的

通过生命周期评价方法对电解铝主要产品生产过程中产生的环境影响进行系统性的识别和评估，得出各个工序对环境的具体排放值，并通过分析敏感数据，结合现场工作的实际经验有针对性的提出改进途径，提出降低环境影响的对策措施，进而改进生产工艺，降低生产成本。

2.1.2 评价范围

生命周期评价范围按不同特性可分为五个阶段，即原材料获取阶段、加工生产阶段、包装运输阶段、使用阶段和回收处理阶段。

在电解铝企业中，其产品铝锭生命周期评价的范围是从资源开采开始的能源生产、原辅料生产以及运输过程到最后的产品生产为止。可以将其划分为两个阶段，即原材料的获取阶段和产品的生产加工阶段。但在实际中是以工序来研究，将原材料的获取阶段拆开，最终确定为以下五道工序：铝土矿开采、氧化铝生产、阳极炭素生产、电解工艺和铸造工艺。铝合金定产品的生产系统边界如图所示（图1）。

图1 电解铝（铝合金锭）生产系统边界图

2.2 收据收集

数据是研究产品生命周期评价的基础和保障，其来源决定了数据的质量，而数据的质量又决定了生命周期评价结果的可靠性。因此LCA数据收集范围必须包括产品生命周期中的主要工艺过程，收集数据前要理顺工序之间的生产关系，制定每道工序的资源、能源输入和输出数据表格，收集的数据基本来自生产统计和能源统计数据，原则上遵循物料平衡和能量平衡。

2.3 清单分析

清单分析是生命周期评价的初步处理阶段，完整清单分析能为所有与系统相关的投入和产出提供一个总的概况，该部份的工作重点是梳理产品生命周期中的物流和能流，进一步建立产品系统的输入与输出清单。此外，该阶段需要绘制产品铝锭系统的生命周期/生产工艺流程图，同时细分单元过程，进行数据收集、确认和分配。铝合金锭产品生命周期评价涉及的输入输出清单如表所示（表1）。

表1 铝合金锭产品生命周期评价输入输出清单

2.4 影响评价

影响评价是对清单分析中的物料消耗、能源消耗、废弃物排放等数据进行研究、并对潜在环境影响负荷进行定量评价和定性评价。可通过定量评价来分析铝锭在其生命周期各阶段对环境影响的贡献和关键重要程度，并通过情景分析按照特定的环境影响特征因子得出结果，最后对比不同方案对环境的影响，从而选出最优的方案。

2.5 结果与解释

结果与解释是根据规定的目的和范围，综合考虑清单分析和影响评价的发现，从而形成结论并提出建议，如某电解铝产品经生命周期评价后挖掘生产工艺中的降低碳排放和污染物排放的环节，一是使用天然气或其他清洁能源替代燃煤等；二是降低氧化铝生产工艺中蒸发工序石灰石的使用量或用其他原料替代；三是通过铝液电解过程进行工艺改进，减少因阳极效应产生的全氟化碳；四是通过实施电解烟气脱硫技术，以减少二氧化硫的排放。

3 展望

生命周期评价作为重要的环境管理工具，从原材料获取、产品生产、使用、废弃处置等全生命周期过程中系统地评估整个生命周期内削减能源消耗、原材料使用以及环境释放的需求与机会，直接解决关键工艺流程或工序环节污染问题，对于促进电解铝行业转型升级，形成绿色低碳循环发展新模式，具有非常重要的意义。

尽管多数企业对其应用还处于探索阶段，但其作为一种先进的环保诊断评价工具，今后将为在越来越多领域得到推广和应用。