重庆大学绿色制造论文

研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：绿色制造现状及发展趋势教师：曹华军姓名：学号：专业：机械工程类别：学硕上课时间：2017年上半年5-6周星期五下午1-4节考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制绿色制造之循环利用摘要：21世纪以来，环境污染问题日趋严重，传统制造解决环境污染的方法不再适用，我国制造业需寻找新的方法解决人类社会发展延续和自然环境之间的问题，即绿色制造。发展绿色制造，需要企业与政府的共同努力，现阶段以低级材料回收为主，未来企业应大力提升循环利用技术，同时政府制订要更加详尽的分门别类的法规、规范、标准，步入更加环保的循环经济，进入良性轨道。关键词：环境污染、绿色制造、循环利用一、前言人类进入21世纪以后，遭遇两个瓶颈问题，一个是环境恶化问题，一个是资源短缺的问题。有关国家的能源部通过实验和检测得出结论：人类社会的资源消耗在未来的几年将以每年20%的速度增长，这个比例在发展中国家甚至更高，并且有数据显示，环境污染方面废料大多数来自于制造业，它们每年产生约75亿吨的废料，这其中有害废料甚至高达10亿吨，并且更新速度越来越快，数量越来越多，越来越惊人，这些废料有很多事实上就是工业生产过程中的副产品。传统制造业通常所采用的解决环境污染问题的方法是末端治理，但是这种方法有其弊端，就是投资大，成本高并且又消耗了大量的能源和资源。因此，在这种大背景下，绿色制造便应运而生，借此解决人类社会发展延续和自然环境之间的问题。“绿色制造”，是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、运输、使用到报废的整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，使资源利用率最高、能源消耗最低。[1]具体到实际应用来看，所谓“绿色”，不外乎节约资源，保护环境，秉持这样的“绿色”理念来进行“制造”，而对废料的再利用无疑可以同时满足这些要求，这种把废料变为可再利用的过程我们称之为循环利用。二、国内外循环利用实例目前，国内外针对废料的循环利用已有相当多的应用实例，且都取得了不错的成效。1.粉煤灰的循环利用粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要废弃物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。图1部分国家和地区粉煤灰利用情况粉煤灰可用作人工轻骨料、人工砂、硅酸盐水泥和粉煤灰水泥的混合料、混凝土混合料及制作硅酸钾肥料用，在建材、建工、筑路回填等方面也有较多应用，回收其中的碳粉、漂珠等，更是粉煤灰综合利用的一项重要内容。粉煤灰资源转化不仅在以上几个方面，还可以用来改良土壤、制作肥料。粉煤灰能够增加土壤的孔隙度，减少土壤容量，改良土壤结构，改善土壤的水、肥、气、热状况，利于养分转化和微生物活动，对不同类型的土壤都能起到良好的转化作用。[2]2.液氮冷却技术液氮是制氧工业的副产品，可以将之利用在切削加工中，即利用液氮使工件、刀具或切削区处于低温冷却状态进行切削加工的液氮冷却技术。而且使用液氮作为切削液，应用后直接挥发成气体返回到大气中，没有任何污染物。图2液氮冷却技术应用实例国内外对液氮冷却技术已有了直接和间接两种应用方法。直接应用:即将液氮作为切削液直接喷射到切削区。一般来说，由于刀具磨损严重，金刚石刀具不能用来加工黑色金属。而美国一学者采用液氮冷却系统对不锈钢用金刚石刀具进行车削加工，由于低温抑制了碳原子的扩散和石墨化，大大减少了刀具磨损，并取得了极好的加工质量，其表面粗糙度达到Ra25µm。间接利用:主要是刀具冷却法，即在加工中不断地冷却刀具，使切削热快速从刀具上、特别是刀尖处被带走，刀尖始终保持在低温状态下工作。美国林肯大学的学者利用一种配备新型冷却系统的PCBN刀具进行了试验研究。这种刀具是在车刀上部的方盒内储存液氮，由进口输人，从出口流出。试验表明，使用液氮冷却时，车刀寿命延长to倍，磨损降低1/4，并可获得较低的表面粗糙度。[3]3.农作物智能光照技术光伏农场是将光伏发电与现代农业结合起来的一项新技术，这是一种对太阳能的循环利用，在日本、德国、意大利等国都已有一定规模的应用。它的基本原理是：每种植物的最佳生长都只需要吸收一定的光线，剩余的光能则可以用来进行光伏发电。但现有光伏农场及光伏植物大棚都没有很好解决农作物光照需要与发电的矛盾。目前中国科大研究出了一种农作物智能光照技术，则是一种可以实现种植与光伏发电“两不误”的创新方案。其基本原理是：每种植物的最佳生长都只需要吸收特定范围的光谱，可以测量出不同植物吸收的光谱，然后根据光谱数值设计光谱比，利用独特的薄膜技术分离太阳光谱，让每种植物类群能够精确吸收其生长所需的光谱。比如西红柿的生长需要吸收的红光要大于蓝光，比例约为9：1。与过去国内外光伏农业系统相比，该系统由简单的几何分光或者强度分光升级到光谱分光，在实现光伏发电的同时，还优化了植物生长光照条件，可以使太阳能的利用“最大化”。从实际示范及实验系统的效果来看，在5月中旬晴朗天气条件下，中午时间单位面积发电能力已经达到87瓦/平方，水蒸发减少了40%。“种地+发电”可能成为广大农户成倍提高收入的一个新生产模式。[4]三、循环利用的不足循环利用虽然已经通过了实践的检验，但是仍然有一些不足之处。1、循环利用的缺点在很多情况下，循环利用并不总是有经济效率的。好比塑料制品，由于其高昂的收集和分离费用，人们不愿意清洁并分类用过的塑料制品。事实上，塑料循环基金的一项研究表明，志愿的交付和回购中心不能收集到足够的塑料制品使得全国范围内的循环在经济上自给自足。此外，不同的塑料树脂不能混合再加工（为了解决这个问题，塑料包装行业用不同的标记代表不同的树脂，使得费用能有所降低）。这说明在缺乏政府管制的情况下，每种材料的循环利用程度是由其经济特性所决定。例如大约55%的铝罐都被循环利用了，这个比例相比之下很高，是因为回收铝一般比生产新的铝便宜。回收铝所需的能量不到从铝土矿中生产铝所需能量的10%。而且循环回收率还随着铝罐进军饮料市场而逐年提高，1964年仅有2%的饮料罐为铝制，1974年已经是40%，到了1990年已经约有95%。再比如纸张和纸板也被广泛的循环利用。由于纸板的原材料可以是很多种使用过的纸，将不同种纸分离的成本较低，瓦楞纸箱的应用广泛（比如杂货店），收集可以很有效率，因此1988年有45%的瓦楞纸箱被循环利用。而且和我们期望的不同的是，循环利用并不总是有益于环境的。以报纸为例，回收更多报纸不会保护树木，因为有的树是特地为造纸而培育的。一项研究测算如果纸张的循环利用率达到了40%（现在是30%），原生纸的需求将减少7%，经济学家A.ClarkWiseman说“一些原本种树的土地将会改作其他用途。”尽管这种冲击不会很显著，却与大部分人的期望背道而驰。最后一点，路边回收计划需要更多的卡车、消耗更多能源、制造更多污染。2、循环利用的限制因素①资源回收率低。由于各种废物的分类回收体系和分类回收机制尚未完善和建立，所以，很多可以循环利用的废物没有得到充分回收和利用，一些不易回收利用的再生资源的丢弃现象严重，资源的回收多为低级的材料回收，如废纸、废玻璃、废钢铁等。②工艺技术落后。产品回收利用技术开发投入严重不足，技术与装备水平极低，目前的回收过程主要是手工操作的作坊式生产，由于回收工艺技术落后，导致了回收再造产品的技术含量和附加值较低。更有甚者，回收过程会带来二次环境污染。③政策引导和相关法律法规制定亟待加强。我国对资源综合利用企业的税收优惠有时落实不到企业头上，因此，需要落实价格、税收、财政等激励政策，推动循环经济的发展。生产者、消费和使用者的责任不明确，使用其他企业的废弃物，如工业废渣、粉煤灰等，原来的废物产生者不仅不付费，而且还要向使用者收费，使资源综合利用企业无利可图，严重挫伤其积极性。[5]四、关于循环利用的建议1、开发建立废弃物循环利用的绿色技术支撑体系。废弃物循环利用的发展需要以先进技术、关键技术作为支撑点。从企业本身来看，要求企业纵向延长生产链条，从生产产品延伸到废旧物品回收处理和再生，特别是对一些重点行业（如造纸、水泥、化工、建筑等），要先推广一些简单易行的技术措施，对重点企业要高起点地投资于循环经济，同时拓宽横向技术体系，将生产过程中产生的废弃物进行回收利用和无害化处理。从整个社会来看，要求整个社会技术体系实现网络化，发展高新技术环保产业，使资源实现跨产业循环利用，综合对废弃物进行产业化无害处理。2、制定促进废弃物循环利用的政策、法律法规。《中华人民共和国循环经济促进法》自2009年1月1日起已开始施行。对于什么是循环经济，《中华人民共和国循环经济促进法》给出了定义：所谓循环经济，是指在生产、流通和消费等过程中进行的减量化、再利用、资源化活动的总称。[6]然而循环经济的推进，只有这一部总纲性质的《循环经济促进法》还是不够的，要落实这部法律，还有很多工作要做，最重要的是要使循环经济变成经济生活中被各方参与者视为必须遵循的基本原则，还需要制订更加详尽的分门别类的法规、规范、标准等等。这是当前迫切的工作。先进的发达国家有很多教训与经验，他们经过多年的探索，已经形成了完整的循环经济的法律体系。以日本为例，循环经济法就有《容器包装回收利用法》、《家用电器回收利用法》、《循环型社会形成推进基本法》、《资源有效利用促进法》、《建筑材料循环利用法》、《食品循环利用法》、《废物处理法》和《绿色消费法》等法律，这些法律是日本现实经济生活中的硬约束，确保了日本在发展“动脉产业”的同时发展“静脉产业”，做到了“动脉产业”与“静脉产业”同时发展，步入更加环保的循环经济，进入良性轨道，这是值得我们学习的。五、总结21世纪，循环经济在现有经济体系中已经不可或缺。循环的发展既能一定程度上解决环境污染问题，又能缓解资源消耗的压力，使其产业化、现代化，不仅可以变无用为有用，而且清洁、环保，还增加了产品价值和使用价值，促进环境与社会、和谐与可持续发展。循环经济是当前世界上比较关注的热点，纵观国外的情况，大凡发展或实施循环经济的国家，其循环经济立法，一般说来都比较完备。用立法的方法来保障循环经济的实现，已成为各国的普遍作法，国内也应迎头而上，完善循环经济法律体系。六、参考文献[1]中国石油化工集团公司经济技术研究院.石油石化节能与减排.2015:37-37.[2]杜晓敏.粉煤灰回收利用的研究进展.酒钢科技.2016(4):10-12.[3]宋军.液氮冷却在切磨削加工中的应用.经济技术协作信息.2009(24):222-222.[4]苟鸿娅.太阳能光伏发电与农业大棚种植的结合.河南科技.2014(19).[5]董发勤,徐龙华,彭同江,代群威,谌书.工业固体废物资源循环利用矿物学.2014(5):302-312.[6]杨成.我国固体废物循环利用法律制度初探.华东政法大学.2012.