低碳生产模式中铝的社会流动过程解析

从理论上讲，铝产品在其整个生命周期内的社会流动过程一般分为以下四个阶段：

（1）生产阶段，包括铝土矿开采、氧化铝生产、炭素阳极生产及电解铝生产。其基本原理是首先开采铝土矿，获得氧化铝生产的主要原料；然后，采用酸法、碱法或电炉熔炼法（目前世界各国均采用碱法，碱法又分为拜耳法、烧结法及联合法三种）生产氧化铝；由于阳极是电解过程的必需消耗品，采用煅烧石油焦、沥青和返回料为原料，经破碎、筛分、配料等生产出生阳极，再经焙烧得到预焙阳极产品；最后，采用霍尔-埃鲁特工艺，即冰晶石-氧化铝熔盐电解法，以氧化铝、氟化盐（包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化钙、氟化镁、氟化锂等）、阳极糊或预焙炭块为原材料，电解得到原生铝，并铸成铝锭。

（2）加工与制造阶段，包括铝加工材、铝铸件等半成品的生产及铝合金产品的制造。其基本原理是通过采用不同的铝加工（按照热处理方式分为热加工、冷加工、温加工等）方法将铝加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、粉、自由锻件、模锻件、铸件、压铸件、冲压件及深加工件等铝及铝合金产品。

（3）使用阶段，包括铝及其合金制品的使用、铝的社会累积等。前文已述及，由于铝及其合金材料具有质量轻、强度大、耐腐蚀、易延展、导电导热性强、易于回收利用等诸多优点，广泛应用于交通运输、航空航天、电子电器、石油化工、建筑包装、机械电气、文体卫生及人民生活等各个领域，并且消费量呈不断增加的趋势。

（4）报废、回收与再利用阶段，包括铝及其合金制品的报废、回收、铝废料预处理、再生铝熔铸等。铝产品的回收与再利用是节约铝资源、减少原铝生产阶段环境污染的最佳途径。

由于铝产品的应用广泛、使用过程较长、对环境的影响较小，铝产品报废与循环再利用的不确定性及数据难以取得等因素，本章主要针对铝土矿开采、氧化铝、炭素阳极、电解铝等生产阶段，铝半成品（如铝板带、铝箔、铝挤压材等）生产阶段，铝产品加工阶段与制造进行讲述。

因此，简化后的铝业生产阶段与加工阶段物质流如图5-1所示。

图5-1 我国铝业生产阶段与加工阶段物质流

由图5-1可见，本章的研究对象（即包括的物质及过程）是铝业生产的各个工序的物质流。其中，工序包括了铝土矿开采、氧化铝生产、原生铝电解与加工等，物质流则主要包括铝土矿、氧化铝、电解铝、尾矿、赤泥、矿渣以及温室气体等。按流动方向可将各个工序的物质流归纳为正向流、逆向流、废物流、进出口流。

依据输入—输出模型，相关表达式如下：(www.xing528.com)

来自上道工序的正向物质流+来自其他地区进口的物质流=进入下道工序的物质流+外排的废弃物流+出口其他地区的物质流

上述表达式如图5-2所示。

图5-2 生产工序物质流

其中，来自上道工序的物质流，即第i-1道工序的产成品作为原材料输入第i道工序的物质流。例如，对于原生铝电解工序，氧化铝就是来自上道工序的物质流。

来自其他地区进口的物质流，即作为第i道工序的原材料从其他地区进口的物质流。例如，对于氧化铝生产工序，进口的铝土矿就是来自其他地区进口的物质流。

进入下道工序的物质流，即第i道工序完工产品作为原料进入第i+1道工序的物质流。例如，对于氧化铝生产工序，生产所得的氧化铝就是进入下道工序的物质流。

外排的废弃物流，即第i道工序产生的废弃物流。例如，对于氧化铝生产工序，赤泥就是外排的废弃物流。

出口其他地区的物质流，即作为第i道工序产品出口到其他地区的物质流。例如，对于原生铝电解工序，出口的电解铝就是出口其他地区的物质流。