王智慧，蒋建敏，何洪文，李现兵，姜羽
北京工业大学材料科学与工程学院，北京0111223
摘要：应用环境负荷评估理论和方法，对焊条的焊芯及部分添加材料—大理石粉、云母片、长石粉和萤石粉进行了环境负荷评估。从评估结果中可以看出，焊芯的生产过程环境负荷较大，而矿物粉的生产过程环境负荷相对较小，其结果对指导研制环境协调型焊接材料有重要意义。
关键词：焊条；环境因子；环境负荷；辅料
前言
目前，发展“ 循环经济”已经成为世界经济发展的主流。“ 循环经济”是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以低消耗、低排放、高效率为基本体征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“ 大量生产、大量消费、大量废气”的传统模式的根本变革[1-5]。
材料作为经济发展的基础与先导，为社会带来了巨大的财富。然而从资源、能源和环境角度分析，材料的提取、生产、使用和废弃过程又是一个不断消耗和破坏人类赖以生存的空间的过程。随着人们环境意识的增强和可持续发展观念的深入人心，世界各国已经陆续立法，要求产品的生产厂家对产品整个寿命周期的环境影响负责，消费者也越来越青睐环境保护性好的绿色产品。焊接产业面临着同样的问题。焊接虽然是传统的产业，但是经过现代高技术的改造和提升，正向着高效、自动化、智能型、节能、环保型焊接的方向发展。
焊接一直是有污染排放的行业之一，所以有效改善焊工的工作条件、减少烟尘已经成为焊接工作者所面临的重要课题。针对这一课题，工业发达国家已经开始研究焊接材料的环境负荷以及焊接产品的生命周期的环境影响，并开始新一代低毒、低烟尘环境协调型焊接材料的研制。
为了新一代低毒、低烟尘环境协调型焊接材料的研究，现已开始逐步地进行焊接材料的主料和辅料的环境负荷评估，以期得到各种辅料的环境影响因子，作为指导环境协调型焊接材料的研制。在此仅对焊芯和几种辅料进行了初步的评估。
1 焊条的环境负荷评价方法
焊条的生产过程涉及到许多与化学、物理变量有关的数据。尽管这些数据反映了焊条生产过程对环境状态的损伤，但它们的量纲是各不相同的，难以归一化和相互比较对环境的损伤程度，从而难以准确地了解焊条的环境负荷。显然，对研究工作者来说，就要求和希望将焊条的环境负荷具体化和定量化，这样才能对焊条的生产过程中产生的废弃物如废气、粉尘等是否符合环境标准有大致的了解。根据每个细节，对环境负荷比较大的环节应进行分析和改进，以降低其环境负荷。
1.1 确定评估目标和范围
分析或评估目标和界定范围以及确切地分析或评估产品对象决定了分析或评估的方向和深度。它所要确定的内容包括：评价目的与范围、数据的类型及收集方式、整个系统边界、评价方法等。该文主要研究了焊条的部分添加材料如钢芯、大理石粉、云母片、长石粉和萤石粉在制成焊条之前的环境负荷，即原材料的环境负荷。
1.2 数据收集
为了能真实地反映产品对环境的具体影响情况，必须大量收集相关数据。只有在详细、可靠的数据基础上，才能根据数据的具体情况，选用合适的评估模型，使得评估的结果能够反映真实情况。根据收集的数据，详细列出各个阶段的各种输入和输出清单并进行分析，从而为下一阶段各种因素对目标性能的影响评价分析做准备。
1.3 环境影响因子的确定
在环境负荷评估里，环境影响因子是负荷评价的最基本组成部分，也就是环境负荷评估是针对环境影响因子所进行的各种计算与评价。对于该文所讨论的环境影响因子，指废弃物环境影响因子。废弃物环境影响因子就是在生产每项材料的各个过程中，都会排放出各种对环境有直接或间接影响的废弃物，基本包括废水、废气、废渣等。把每种废弃物进行细化与分类，得到的对环境有影响的众多物质，其中每一项物质就归结为一种废弃物环境影响因子。
1.4 环境因子数据的处理
对于环境因子的处理，首先要将有量纲的环境影响因子转变为无量纲的数据，把各种单位不一的环境影响因子单位统一化，从而可以看出该种影响因子在全生产过程对环境的负荷影响幅度，还能看出在材料的单一生产过程中所有环境影响因子对环境的负荷影响幅度。
1.5 权重系数的选择与确定
在整个的生产过程中，每一项废弃物环境影响因子对外环境的影响都不尽相同，有的微量会对环境造成较大的影响，而有的则恰恰相反。为了从全局把握、整体衡量，引出权重系数来标称每一项影响因子对环境影响程度的大小，以衡量每项影响因子危害程度。这些权重系数不是凭空出来的，要进行权重系数的确定，保证科学性、合理性、可操作性和简单化。权重系数的确定一般分为/ 种情况：统计权重系数；专家权重系数；当量权重系数。
1.6 建立模型
应用非连续函数环境负荷评估模型对原材料进行评估。叠加型评估模型公式为非连续函数ELV=∑{ELV(n)}。 |
