close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Meble Łazienkowe;pdf

код для вставкиСкачать
Исследование Йельского
университета объясняет,
куда идёт никель
Новые данные о влиянии
никеля на окружающую среду
Март 2014 г., т. 29, № 1
Пирс Прогресо: преимущества
арматуры из нержавеющей
стали
ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЕН НИКЕЛЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЮ
Жизненный цикл никеля
Вторая жизнь
лома из нержавеющей стали:
монументальное искусство
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №01
БАШНИ МОСТА СТОУНКАТТЕРС БРИДЖ
В
печатляющий и важный, мост Стоункаттерс Бридж в Гонконге является жизненно необходимой
транспортной магистралью промышленного значения, функционирующей в сложной
экологической обстановке. Никельсодержащая нержавеющая сталь поможет обеспечить его
надежную и бесперебойную работу в течение всего 120-летнего проектного срока службы, в ходе
которого ему предстоит противостоять агрессивному воздействию морской воды, промышленному
загрязнению и частым тайфунам.
Самыми поразительными деталями моста являются конусообразные башни-близнецы,
возвышающиеся на 295 м над уровнем моря по обоим его концам и поддерживающие мостовое
полотно шириной 50 м. Нижние сегменты сделаны из железобетона, в то время как верхние 115 м
являются композитными секциями с наружным кожухом из нержавеющей стали и железобетонной
сердцевиной.
Известно, что округлые башни уязвимы к воздействию вибраций вихревого потока. Чтобы избежать
этого, верхняя часть башни спроектирована как композитная структура c кожухом из нержавеющей
стали вокруг железобетонной кольцевой активной зоны, в которую заключены анкерные коробки
со стальными тросами. Большая масса конструкции, ее жесткость и способность к гашению
колебаний повышают стойкость моста к вихревым потокам.
Кроме того, высота моста и оживлённое движение под ним означают, что обслуживание и
ремонтные работы должны быть сведены к минимуму. Никельсодержащая нержавеющая сталь
была выбрана для облицовки верхней части башни из-за таких качеств, как долговечность и
внешняя привлекательность. По оценкам, ее альтернативу, углеродистую сталь, потребовалось бы
заменять каждые 25-30 лет, что за 120 лет службы привело бы к неоднократным дополнительным
расходам и остановкам движения. Выбор пал на дуплексную нержавеющую сталь 2205 (S32205), так
как она обладает высоким пределом тягучести (460 МПа) и превосходной сопротивляемостью
коррозии.
2 НИКЕЛЬ: ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
СТАБИЛЬНАЯ И КРЕПКАЯ
32 сегмента кожуха башни сделаны из
горячепрокатных листов нержавеющей
стали толщиной 20 мм. Диаметр секций
округлой башни уменьшается с 10,9 м до
7,2 м, а толщина бетонной стены снижается с 1,4 м до 0,8 м. Самые нижние три
вантовых гнезда закреплены в нижних
железобетонных секциях башни. Над
этим находятся 25 анкерных коробок, в
которых установлены оставшиеся 25
вантовых гнёзд. Конструкционная прочность находящихся наверху секций
башни зависит от взаимодействия
кожуха из нержавеющей стали, бетонной
сердцевины и анкерных коробок.
Анкеры, выполненные из высокопрочной дуплексной нержавеющей стали диаметром 16 мм и длиной до 300 мм, передают нагрузку между бетоном и кожухом
или анкерными коробками.
Эта статья основывается на результатах
серии практических исследований
металлоконструкций из нержавеющей стали,
выполненных по поручению группы Team
Stainless Институтом стальных конструкций
SCI. Их можно загрузить с сайта:
www.nickelinstitute.org
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
ФОТОГРАФИЯ БАШНИ: МОСТ СТОУНКАТТЕРС БРИДЖ, ГОНКОНГ ©ФОТОГРАФИЯ ДЖОНА НАЙЯ (JOHN NYE) ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНА КОМПАНИЕЙ ARUP
ВИД НА МОСТ СТОУНКАТТЕРС БРИДЖ НОЧЬЮ, ГОНКОНГ ©ФОТОГРАФИЯ МАРСЕЛА ЛАМА (MARCEL LAM) ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНА КОМПАНИЕЙ ARUP
r Вид на мост Каменотесов ночью w Одна из конусообразных башен-близнецов
ФОТОГРАФИИ ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНЫ КОМПАНИЕЙ НОРИЛЬСКИЙ НИКЕЛЬ
«НИКЕЛЬ», Т. 29, № 1, МАРТ 2014 Г.
Журнал посвящен никелю и его применению.
Журнал «Никель» издается Институтом никеля
www.nickelinstitute.org
Тим Айкен (Tim Aiken), президент
Клэр Ричардсон (Clare Richardson), редактор
[email protected]
Авторы статей: Гари Коутс (Gary Coates), Брюс МакКин
(Bruce McKean), Марк Мистри (Mark Mistry), Йе Сайто
(Yae Saito), Стен Тейлор (Stan Taylor), Сейичи Тсуюгучи
(Seiichi Tsuyuguchi)
Художественное оформление: компания Constructive
Communications
С Институтом никеля можно связаться:
8th Floor
Avenue des Arts 13-14
Brussels 1210, Belgium
Тел.: 32 2 290 3200
[email protected]
Публикация предназначена для общей информации
и не должна использоваться с практическими целями
без предварительной консультации специалиста.
Несмотря на то, что, по мнению авторов,
публикуемые технические сведения верны, Институт
никеля, его члены,
сотрудники и консультанты не
гарантируют их пригодности для общего или
специального использования и не несут никакой
ответственности в связи с опубликованной здесь
информацией.
ISSN 0829-8351
Отпечатано в Канаде на бумаге, изготовленной из
вторичного сырья.
Обложка: компания Constructive Communications
Фотография на обложке любезно предоставлена
Брюсом Тэйлором (Bruce Taylor)
СОДЕРЖАНИЕ
В фокусе
Колонка редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Главные темы выпуска
Инвентаризация жизненного
цикла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6
Оценка воздействия жизненного
цикла Пирс Прогресо . . . . . . . . . . . . 7-10
Металлолом - в повторный оборот . . . 11
Запасы и потоки металлов Йельский университет . . . . . . . . . . 12-13
Практическое исследование
Башни моста Стоункаттерс Бридж. . . 2
Никель и его применение
Инфраструктура - Альберта, Канада. . . 4
Искусство для широкого круга
вторичная нержавеющая сталь . . . .16
Коротко о разном
Выдержки из Универсальной системы
обозначений металлов и сплавов . .14
Набережная города Блэкпула . . . . . .14
Водоснабжение в Токио . . . . . . . . . . . .15
Ссылки на веб-страницы . . . . . . . . . . .15
ВСЕ О ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ
От чрезмерного использования термин «жизненный цикл» грозит стать таким же
избитым, как и термин «устойчивое развитие». Тем не менее, этот номер журнала «Никель»
продемонстрирует, что два данных понятия остаются влиятельными концепциями для
общества, экономики и коммерческой деятельности.
Используя полный жизненный цикл, мы можем продемонстрировать истинные показатели
экологического и экономического влияния никеля и никельсодержащей продукции, поскольку
само понятие жизненного цикла позволяет сбалансировать эффект воздействия производства
никеля на окружающую среду результатами использования этого металла и его последующей
вторичной переработки.
Взгляните на стр. 5 - там размещена статья, посвященная исследованию жизненного цикла
никеля. Начнем с введения к только что законченной Инвентаризации жизненного цикла (LCI)
металлического никеля и ферроникеля, являющихся ключевыми ингредиентами многих марок
нержавеющей стали и никелевых сплавов. LCI представляет собой получившее экспертную
оценку типовое количественное описание всех материальных и экологических ресурсов, идущих
на изготовление одной условной тонны никеля.
На основе этой базовой информации можно разработать сводный баланс, показывающий чистую
выгоду никеля для общества и окружающей среды. Он предоставляет политикам, законодателям
и промышленникам, задействованным по всей цепи создания добавочной стоимости никеля,
информацию, необходимую для принятия лучших, с точки зрения устойчивого развития, решений.
Теперь мы подробнее рассмотрим вопрос чистой выгоды – т.е. степени, до которой услуга,
предоставленная тем или иным материалом, превосходит материальные и экологические
затраты, необходимые для ее создания –на примере анализа жизненного цикла пирса Прогресо
в Мексиканском заливе. Простой бетонный пирс, построенный с использованием арматурного
стержня из никельсодержащей нержавеющей стали, все еще стоит и все еще функционирует
после семидесяти лет пребывания в неблагоприятной морской среде.
Затем мы познакомимся с результатами проводившегося Центром промышленной экологии
Йельского университета больше десяти лет исследования потоков и запасов металлов в течение
их полного жизненного цикла. Это независимое исследование, поддержанное Институтом никеля,
с небывалой ранее точностью показало, сколь долог жизненный путь никеля, сколь огромны
накапливаемые в процессе его использования ресурсы, передаваемые будущим поколениям.
Наконец, замыкая круг, на стр. 11 можно прочесть о том, как собираются и утилизируются
никельсодержащие нержавеющие стали –практическая демонстрация того, что показывает
исследование Йельского университета: качества никеля таковы, что общество их ценит и
напряженно трудится, чтобы получить никельсодержащие материалы на благо сегодняшнего дня
и ради дня будущего.
Как всегда, тема на этом не исчерпывается, и чтобы узнать о сочетании красоты и практичности,
обратите внимание на то, что делает никель для моста Стоункаттерс Бридж в Гонконге, прочтите,
как в руках скульптора Брюса Тейлора лом нержавеющей стали становится монументальным
искусством. И первый, и второй примеры наглядно показывают, что именно даёт никель обществу
и устойчивому развитию.
Клэр Ричардсон
Редактор журнала «Никель»
«НИКЕЛЬ», т. , № , март  г.
В ФОКУСЕ НИКЕЛЬ 
АРМАТУРА ИЗ
НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
ФОТОГРАФИИ ISTOCK: © СТИВЕН ДЖОНСОН (STEVEN JOHNSON)
Прошлое, настоящее и будущее
Арматура из
нержавеющей стали
предедупреждает ущерб,
наносимый конструкциям
коррозией при
использовании арматуры
из углеродистой стали.
Ж
ивете ли вы в Европе, Северной
Америке, Азии или в любом другом
уголке нашей земли, вы наверняка
читали о разрушающейся инфраструктуре
многих регионов. Существует множество
примеров дорог и мостов, до такой степени
обветшавших, что разрушение конструкции становится неизбежным. Но нехватка
денег задерживает ремонт, что в конечном
итоге приводит к необходимости проведения более масштабных восстановительных
работ.
ФОТОГРАФИИ ISTOCK: © ВОНГАНАН (WONGANAN)
Износ бетонных частей мостов во многом обусловлен коррозией находящихся в
нем арматурных стержней из углеродистой
стали, которая возникает вне зависимости от
того, покрыты они защитным составом или
нет. Самая сильная коррозия происходит
там, где для борьбы с гололедицей на дорогах
в больших количествах используется соль, а
также в расположенных у соленой воды регионах. Применение же арматуры из нержавеющей стали предупреждает ущерб, наносимый
конструкциям коррозией при использовании арматуры из углеродистой стали. В
статье на стр. 7 под названием «Экспертиза
пирса» проводится оценка эксплуатационного ресурса пирса в Мексиканском заливе,
построенного в 1941 г. с использованием
арматурного стержня из нержавеющей стали.
В те времена такой выбор казался, наверное,
странным, но сегодня это решение представляется мудрым. В наши дни растет применение арматуры из нержавеющей стали как в
Северной Америке, так и в остальном мире.
В конструкции моста Стоункаттерс Бридж,
изображенного на обороте обложки, использованы арматурный прут и листы из нержавеющей стали марки 2205 (UNS S32205).
Хотя арматурный стержень из нержавеющей стали и дороже прута из углеродистой
стали, его выборочное использование может
быть оправдано с финансовой точки зрения,
когда учитываются все затраты на техническое обслуживание и ремонт в течение всего
срока службы.
На завершающую стадию вышло строительство новой кольцевой дороги вокруг города
Эдмонтона, столицы провинции Альберта,
число жителей которой превышает 1 млн.
человек. Речь идет о северо-восточном
двадцатисемикилометровом 6 – 8 полосном
участке дороги Энтони Хендей (Anthony
Henday). Зима особенно тяжело сказывается
на дорогах Эдмонтона. Средняя дневная
температура в январе - -10,4°C при годовой
сумме твердых осадков 124 см. Для удаления
льда на дороги высыпаются огромные количества соли – как хлорида натрия, так и более
коррозионно-агрессивного хлорида кальция.
В 2011 г. для пробных испытаний в одной из
развязок кольцевой дороги техническим
регламентом было предусмотрено применение арматуры из нержавеющей стали марки
2304 (S32304). Успех этой инициативы привел
к тому, что арматурный прут марки 2304 был
указан в спецификациях на основную часть
этого нового отрезка дороги. Согласно отчетам, общий вес использованного металла
составил около 6 тыс. тонн. Возможно, через
75 лет будет проведена оценка эксплуатационного ресурса этих автодорожных мостов
Эдмонтона, которая не оставит ни малейших
сомнений в том, что инженеры приняли правильное решение.
4 НИКЕЛЬ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
ЖИЗНЬ NI
ТЕМА ВЫПУСКА —ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ НИКЕЛЯ
Жизненный цикл
по полочкам
Понятия «затраты полного срока эксплуатации,
эксплуатационный ресурс, жизненный цикл»
используются широко, но следует различать
их использование применительно к экономике
(анализ затрат полного срока эксплуатации) и
применительно к окружающей среде, к экологии.
В последние десятилетия именно экологический
аспект жизненного цикла привлек пристальное
внимание научных, политических и
законодательных кругов, маркетологов. Эти
понятия также охватывают такие термины,
как «учет жизненного цикла (ЖЦ) продукции»,
«управление сроком службы продукции», а также
целое семейство акронимов, использующихся в
этой области: собственно оценка жизненного
цикла (ОЖЦ; Life Cycle Analysis — LCA), а также
производные термины – инвентаризация
жизненного цикла (ИЖЦ; Life Cycle Inventory — LCI) и
оценка воздействия на протяжении жизненного
цикла (ОВЖЦ; Life Cycle Impact Assessment — LCIA).
Эти термины официально закреплены в серии
стандартов Международной организации по
стандартизации (ISO) № 14040.
Инвентаризация жизненного цикла
Ключевым звеном проведения ОЖЦ является
наличие данных. Это и есть инвентаризация
жизненного цикла (ИЖЦ). Она представляет собой
базу данных о затратах энергии, материалов и
природных ресурсов, необходимых для производства
единицы чего-либо.
Наличие ИЖЦ позволяет провести оценку
воздействия на протяжении жизненного цикла
(ОВЖЦ). Как следует из названия, при проведении
ОВЖЦ за основу берутся исходные параметры
ИЖЦ и моделируются расчеты воздействия на
окружающую среду, например, истощение озонового
слоя, потенциал загрязнения водоемов водорослями
(ответ экосистем на добавление в аквасистему
искусственных или натуральных веществ) и
потенциал глобального потепления. В отличие
от ИЖЦ, где исходные параметры получаются
на основе реальных измерений, ОВЖЦ является
результатом моделирования.
Оценка жизненного цикла
Когда для целей сравнения двух подобных продуктов
берутся база данных ИЖЦ и итоги моделирования
ОВЖЦ, результатом оказывается оценка
жизненного цикла (ОЖЦ) продукта.
На стр. 7 (статья о пирсе Прогресо) приведен
пример ОЖЦ. Хотя в данном случае и не существует
эквивалентной конструкции, с которой этот
пирс можно было бы сравнить, построение
гипотетического сценария («А что, если?») с
использованием иных параметров является не
только возможным, но и полностью обоснованным.
Так и было сделано в данном случае, и единственным
изменённым параметром была замена реально
использовавшегося при строительстве
пирса стержня из нержавеющей стали на
гипотетический (моделированный) арматурный
стержень из углеродистой стали.
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
НИКЕЛЬ ЯСЕН И ПРОЗРАЧЕН
Информация о никеле обновлена и дополнена
В
каждом выпуске журнала «Никель» приводятся примеры того, как использование
этого металла положительно влияет на прочность, долговечность, ковкость
и коррозиестойкость материалов и технологий благодаря его электрическим,
магнитным, каталитическим свойствам, эффекту запоминания формы и многим другим
качествам, которые все еще исследуются. Во все никель вносит свой вклад — в снижение
вредных для окружающей среды выбросов, повышение энергоэффективности, продление
срока службы продукции и пуск ее в повторный оборот без потери основных свойств.
Однако законодатели и потребители все чаще требуют от промышленности исчерпывающей
демонстрации всего комплекса экологических характеристик производимых ею продуктов
и услуг. Достоинства этих товаров и услуг хорошо доводятся до потребителя, а вот как
насчет природных ресурсов – земли, воды, воздуха, разнообразных форм жизни, на
которые влияет как производство этой продукции, так и её использование и утилизация?
Законодатели и
потребители все
чаще требуют от
промышленности
исчерпывающей
демонстрации
всего комплекса
экологических
характеристик
производимых ею
продуктов и услуг.
Представители никелевой промышленности
постоянно ищут пути снижения эмиссии
загрязняющих веществ в окружающую среду
и повышения энергоэффективности. Однако
металлургия – отрасль довольно заметная, она
привлекает внимание политиков и общества.
В ответ на это, а также чтобы остановить
свой выбор на лучшем из конкурирующих
материалов
и
продуктов,
необходимо
учитывать
и измерять все входные
составляющие жизненного цикла. Это и есть
задача инвентаризации жизненного цикла
ИЖЦ (LCI), и соответствующая информация
о металлическом никеле и ферроникеле была
нами недавно обновлена и дополнена.
Вторая инвентаризация жизненного цикла
никеля (LCI).
Институт
никеля
завершил
первую
всеобъемлющую инвентаризацию жизненного
цикла никеля в 2000 г. В исследовании, проведенном компаниями PwC/Ecobilan,
изучались технологические потоки материалов, а также необходимые экологические
и энергетические затраты от момента добычи никеля до того момента, когда он в тех
или иных формах начинает применяться в разных промышленных процессах. В те дни,
как и сейчас, он в первую очередь использовался в качестве легирующего элемента в
производстве нержавеющих сталей.
Прошло время, и во втором десятилетии XXI века изменилось и то, что добывается, и
то, как это обрабатывается (описание технологических маршрутов см. на стр. 6). Только
что законченное компанией PE International исследование показывает, что, с точки
зрения воздействия на окружающую среду, оказываемого двумя основными видами
производимого никеля — металлическим никелем и ферроникелем, это была перемена
к лучшему.
Инвентаризация жизненного цикла никеля была во всех отношениях сложным проектом.
В отличие от большинства других металлов, залежы никелевых руд находятся в разных
геологических образованиях, в разных минералогических формах, на разных глубинах, с
разным процентным содержанием никелевой составляющей и часто с наличием других
СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА 5
Государству и обществу неясна связь
между поставкой сырья и качеством
жизни и окружающей средой. Легко
увидеть, как влияет производство на
экологию, сложнее заметить, какой
вклад в охрану окружающей среды это
производство позволяет осуществить.
Именно здесь и помогает учет
всего эксплуатационного цикла. Он
расширяет знание, служит пониманию
и дает информацию о сопутствующих
факторах. Он обеспечивает полный
охват картины, а также помогает
законодателям, производственникам
и потребителям принять
законодательные решения, выбрать
материалы и разработать варианты,
наиболее подходящие для устойчивого
развития.
6 СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА
Добыча руды
Разработка открытым способом
Подземная добыча
Сульфидные руды
Оксидные руды
Обогащение руды
Подготовка
руды к плавке
Первичное
извлечение руды
Первичное
извлечение руды
Никель первого
класса
Сопутствующие
продукты
Эмиссии
Ферроникель
Отходы
Побочные
продукты
Почему это сложно
Никелевые руды могут быть
оксидными и сульфидными. Они могут
добываться как под землей, так и с
поверхности в открытых разработках.
К тому же существует большое
разнообразие гидрометаллургических и
пирометаллургических технологических
маршрутов, которые выбираются и
модифицируются с целью оптимизации
металлургической и экономической
эффективности извлечения никеля из
разных руд.
Первичное извлечение
Прямая взвешенная плавка никеля
Электродуговая печь
Кислотное выщелачивание под высоким
давлением
Печь для обжига во взвешенном состоянии
Очистка
КОМПАНИЯ PE INTERNATIONAL
Очистка
ИЖЦ прошла экспертную оценку, и теперь
на сайте Института никеля можно найти
дополнительную информацию о ней и о том,
как получить доступ к полной версии отчета.
Почему так важно принимать во
внимание эксплуатационный цикл
Ресурсы
Последовательность процессов
Снабжение
Использование ИЖЦ
На данный момент у нас есть современное,
чёткое и обоснованное понимание того, что
стоит произвести никель. Производители
никеля
могут
воспользоваться
этой
аналитической картиной в поиске путей
снижения
загрязняющих
выбросов,
улучшения извлекаемости и повышения
эффективности энергозатрат. Пользователи
последующих звеньев производственной
цепочки могут теперь проводить свои
собственные
ОЖЦ
с
уверенностью
в
правильности
основных
данных
о
никельсодержащих
материалах,
а государственные структуры и все
прочие заинтересованные лица могут с
большим основанием быть уверенными
в достоинствах, приносимых обществу
никельсодержащими материалами.
Производственный
цикл "от лотка до ворот"
Электричество • Топливо • Материалы
металлов. В зависимости от этих переменных
используются разные технологии, которые
дают разный коэффициент извлечения
металла. Фактор избытка или недостатка воды
тоже оказывает свое влияние. Надо принимать
во внимание наличие или отсутствие
сопутствующих продуктов (таких как серная
кислота и удобрения). А энергия, используемая
в процессе добычи и производства, получается
из разнообразных источников, таких как
термальные, ядерные и водные.
Что измерялось
(только заголовки групп)
Никельсодержащие руды
Энергия (электричество)
Энергия (топливо)
Никелевые концентраты
Эмиссии металла в воздух
Неорганические эмиссии в воздух
Органические эмиссии в воздух
Эмиссии частиц в воздух
Эмиссии металла в воду
Неорганические эмиссии в воду
Что рассчитывалось
Потенциал глобального потепления
Повышение кислотности
Загрязнение водоемов
Фотохимическое образование озона
Спрос на первичную энегию
Кислотное выщелачивание аммиака под
высоким давлением
Получение хлоридов и сульфидов
электролизом
Гидросульфидная очистка
Пироочистка
Реформинг природного газа
Удаление летучих соединений
Выщелачивание (биологическое или
кислотное)
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
В проведенной согласно стандартам ISO новой оценке жизненного цикла (ОЖЦ), прошедшей экспертное рецензирование, сравнивается реально
существующий пирс Прогресо, построенный с использованием арматуры из нержавеющей стали, с моделью альтернативного проекта, похожей
на оригинал во всем, за исключением лишь арматуры, выполненной из углеродистой стали.
Моделирование и сравнение пирсов показывает как экологические, так и экономические преимущества использования арматурного стержня из
нержавеющей стали в течение всего жизненного цикла.
Альтернативный проект должен был бы периодически ремонтироваться и перестраиваться, тогда как реально существующему пирсу
Прогресо требуется лишь небольшой текущий ремонт. Пирс действует и сейчас, к тому же ожидается, что он продолжит службу много позже
2020 г. – условной конечной даты исследования.
Огромные экологические преимущества достигнуты при подобных или значительно меньших первичных затратах (в зависимости от
выбранной учетной ставки).
ЭКСПЕРТИЗА ПИРСА
П
ринятое в конце 1930-х годов решение об использовании арматурного
стержня из нержавеющей стали (марки 304, UNS S30400) при
строительстве океанического пирса было редким для того времени,
а сама конструкция – необычной как по размерам, так и по протяженности.
Как решение, так и сам пирс выдержали проверку временем.
экономические и экологические показатели нельзя сравнить ни с какой
другой существующей конструкцией. Однако вполне корректно будет
сравнить реальный пирс Прогресо с моделированным пирсом Прогресо,
который отличается от реального только тем, что в нем нержавеющая
сталь арматуры заменена на углеродистую.
Технологические мотивы такого выбора были хорошо понятны и
Именно таким подходом воспользовались консультанты компании PE
в те годы. Это была среда, в которой вся поверхностная площадь
International. Он позволил с уверенностью применить стандартные
подвергалась воздействию хлоридов, поскольку находилась либо
протоколы технических проектов, поскольку все ключевые параметры
в зоне полного погружения, либо в зоне переменного смачивания, конструкции – возраст, расположение, назначение, климатическая среда
либо в зоне забрызгивания принесенной ветром водяной пылью. Со – абсолютно идентичны, за исключением одного: в одном структурном
временем хлориды проникли бы в бетон. Арматурный стержень из
компоненте заменен материал. Это устраняет все второстепенные
углеродистой стали стал бы корродировать, из-за ржавчины бетон стал
соображения и позволяет целенаправленно сфокусироваться на
бы растрескиваться, тем самым увеличивая глубину проникновения
хлоридов и скорость коррозии., Никельсодержащая нержавеющая сталь, сравнении рабочих характеристик реально построенного пирса с его
всем знакомой и хорошо понятной альтернативой из углеродистой стали.
напротив, обеспечила бы повышенную прочность, при этом сильно
Процедура выполнения ОЖЦ подчиняется правилам, установленным
замедляя скорость ржавления.
в стандартах ISO серии 14040, которые описывают порядок
При ожидаемом сроке службы конструкции – в буквальном смысле слова, проведения ОЖЦ. Полную версию отчета ОЖЦ можно найти на сайте:
не ограниченном временем, так как потребность в пирсе не исчезнет –
www.nickelinstitute.org
дизайнеры ясно поняли, что выбор арматуры из нержавеющей стали
оправдан. И теперь, через 73 года службы, можно на цифрах показать
Отображение показателей разницы экономической эффективности.
экономические и экологические преимущества такого решения.
Если бы пирс Прогресо был построен в 1941 г. с использованием арматуры из углеродистой стали вместо использованного арматурного
Сравнительная ОЭЦ
стержня из нержавеющей стали, затраты на материалы были бы
Существует только один такой пирс, пирс Прогресо, и поэтому его
«НИКЕЛЬ», т. , № , март  г.
СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА 
ИЗ ВИКИМЕДИИ КОММОНС
НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ. ПОЧУВСТВУЙТЕ РАЗНИЦУ.
За 79 лет, то есть за расчётный период, охваченный ОЖЦ (до 2020 г.),
стоимость ЖЦ «дешевой» альтернативной конструкции составляет $748
912 по сравнению с $520018 реально существующего пирса Прогресо,
то есть на 44% выше. Экономические преимущества реального проекта
уже установлены и будут со временем только расти.
Граф. 1: Сравнительное экологическое воздействие (относительно
реально существующего пирса, взятого за 100 %)
Табл. 1.: Издержки ЖЦ альтернативного гипотетического проекта
Вид деятельности
0
1941
10
25
40
50
60
75
79
1951
1966
1981
1991
2001
2016
2020
Первоначальные
материальные затраты
Текущий ремонт #1
Текущий ремонт #2
Текущий ремонт #3
Реконструкция
Текущий ремонт #1
Текущий ремонт #2
Остаточная стоимость
Итого
Чистые
приведенные
расходы (1941$)
$467 377
$1 611
$2 413
$3 213
$465 046
$1 603
$2 401
-$194 754
$748 912
Табл. 2: Издержки ЖЦ реально существующего пирса Прогресо
Год
Вид деятельности
0
1941
44
1985
Первоначальные
материальные затраты
Текущий ремонт #1
59
2000
Текущий ремонт #2
74
79
2015
2020
Текущий ремонт #3
Остаточная стоимость
Итого
100 %
50 %
AP
EP
GWP
ODP
POCP
PED
AP Потенциал повышения кислотности EP Потенциал загрязнения водоемов
GWP Потенциал глобального потепления
ODP Потенциал истощения озонового слоя
POCP Потенциал фотохимического образования озона PED Спрос на первичную энегию
Представленный ниже График 2 демонстрирует два важных
фактора для потенциала глобального потепления (ПГП): во-первых,
преимущественную важность цемента/бетона для общего воздействия,
а во-вторых, с какой небольшой – приблизительно 3% - разницей
выбор нержавеющей стали вместо углеродистой влияет на итоговую
цифру. Эта разница исчезает через 10 лет, когда необходимо провести
первый ремонт альтернативной конструкции, после чего начинают
накапливаться преимущества.
Граф. 2: Потенциал глобального потепления
БЕТОН | АРМАТУРА
РЕАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
БЕТОН | АРМАТУРА
$544 989
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПРОЕКТ
$1 606
0
$2 405
Global
Warming
Potential
(GWP)[Mg
CO2-eq]
r
Два пирса
в 1941
г. Разница
ПГП между
двумя конструкциями исчезает
через 10 лет, когда необходимо провести первый ремонт альтернативной конструкции. Затем преимущества реально существующего пирса
Прогресо начинают накапливаться..
$3 202
-$32 185
$520 018
Отображение показателей разницы экономической эффективности
Перевести результаты экологического воздействия в цифры сложнее,
чем сделать пересчет на инфляцию. С течением времени методика таких
расчетов ушла вперед, но оценка воздействия жизненного цикла (ОВЖЦ)
является обычным конечным результатом методики ОЖЦ.
З ВИКИМЕДИИ КОММОНС
150 %
Чистые
приведенные
расходы (1941$)
r Сроки проведения текущего ремонта и издержки ЖЦ показывают явное
преимущество нержавеющей стали. Остаточная стоимость отражает
консервативную природу условных допущений для реального пирса и дополнительные 23 года службы (до 2041 г.) альтернативного проекта вследствие
предполагаемой полной перестройки, предписанной для модели в 1991 г. Все
цифры в долларах даны по состоянию на 1941 г. и отражают корректировки
на инфляцию и ставки дисконтирования, информацию о которых можно
найти в полной версии отчета..
Для реально существующего пирса Прогресо по сравнению с
альтернативным проектом экологические преимущества, связанные с
использованием арматуры из никельсодержащей нержавеющей стали,
обнаруживаются скорее и в большем объеме, чем экономические
преимущества. График 1, на котором реально существующий пирс
Прогресо взят за 100%, иллюстрирует, насколько альтернативный проект
превышает экологическое воздействие (показатели варьируются от 18%
(озоновое истощение) до 71% (спрос на первичную энергию)).
8 СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПРОЕКТ
10000
20000
30000
40000
КОМПАНИЯ PE INTERNATIONAL
приблизительно на 14% меньше. Однако, как только начинаются расходы на переоснащение и перестройку, баланс преимуществ
смещается.
Год
РЕАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
200 %
Воздействие, относящееся к
реальному проекту
За 79 лет, то есть за расчётный
период, охваченный ОЖЦ (до
2020 г.), стоимость ЖЦ «дешевой»
альтернативной конструкции
стала на 44% выше фактической
себестоимости пирса Прогресо
Пирс на века
ОЖЦ пирса Прогресо указывает на очень значительную финансовую
и экологическую выгоду, полученную вслед за принятым более 75 лет
назад решением использовать никельсодержащую нержавеющую сталь.
Это проявляется в том, что добывалось и продолжает добываться
меньше известняка, меньшее количество камня перемалывается для
производства наполнителя, меньше углеродистой стали отвлекается
от использования на другие нужды, меньше химических веществ
добавляется в цемент для защиты арматуры из углеродистой стали от
неизбежной хлоридной атаки, а также реже прерывается работа пирса
из-за меньшей необходимости в ремонте, переоснащении или замене
частей пирса.
Капитал, труд и материалы, которые потребовались бы для того, чтобы
содержать эту единицу инфраструктуры в рабочем состоянии в течение
десятилетий, высвободились для использования в других областях
промышленности.
Полная история успеха всё ещё не рассказана, поскольку пирс до
сих пор остается в рабочем состоянии, несмотря на непрерывное
промышленное использование и климатические и экологические
перепады. Для жителей полуострова Юкатан пирс Прогресо оказался
выгодным экономическим и экологическим вложением.
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
ИЗ ВИКИМЕДИИ КОММОНС
ИНСТИТУТ НИКЕЛЯ
r Вверху: В 1969 г. рядом с существующим с 1941 г. пирсом Прогресо (справа) был построен другой пирс (слева) намного меньших размеров с использованием
арматуры из углеродистой стали. Пирс 1969 г. постройки не выдержал испытания временем.
r Внизу: Даже не смотря на то, что они были удобно расположены рядом друг с другом и находились в одинаковых условиях — подвергались агрессивному
воздействию соленой морской воды, высокой влажности и перепадов температур (а иногда и воздействию ураганных ветров и волн); различия дизайна
и функций сделали этот меньший по размерам безымянный пирс непригодным для корректного сравнения с пирсом Прогресо. Подход с использованием
гипотетического альтернативного проекта позволил полностью контролировать расчётные функции путём использования только одной,
единственно существенной, переменной — наличия либо отсутствия в конструкции никельсодержащей нержавеющей стали.
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА 9
Валовый внутренний продукт (ВВП) и эффективность
Давайте представим, что в пирсе Прогресо вместо арматуры из нержавеющей стали
был использован арматурный стержень из углеродистой стали.
Валовый внутренний продукт (ВВП) Мексики отразил бы неоднократные строительные
работы и ремонт пирса, сделанного из арматуры из углеродистой стали, как
положительную экономическую деятельность. Вместе с такого вида деятельностью
отразились бы дополнительные горнодобывающие работы, производство цемента и
арматуры, транспортировка, заполнение территории щебнем и сопутствующие
занятость населения и зарплата. Все это внесло бы вклад в рост ВВП Мексики.
s Металлолом бывает разных видов.
Это – промышленные отходы лома:
после того, как из листа металла были
штампами вырезаны необходимые формы,
остатки возвращаются в производство
и из них изготавливаются новые
листы металла. Другим значительным
источником металлолома являются
материалы с истёкшим сроком годности.
На изготовление новой нержавеющей стали
идет все – от горшков и сковородок до
лопастей турбин.
СПУТНИКОВЫЕ СНИМКИ ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНЫ GOOGLE MAPS
Эта особенность, заключающаяся в том, что ВВП измеряет урон, нанесенный коррозией,
как экономически положительную величину, вовсе не означает, что финансовый и
экологический выбор арматуры из нержавеющей стали в 1941 г. сдерживал экономику
Мексики. Как раз наоборот, это означает, что ресурсы, которые потребовались бы, чтобы
поддерживать в рабочем состоянии пирс, построенный с использованием арматуры из
углеродистой стали, высвободились для использования в других проектах, таких,
например, как построенный в 1980х годах дополнительный участок пирса длиной 4,4 км.
Замы
Где находится пирс Прогресо
Прогресо – это портовый город в Мексике,
штат Юкатан, а его пирс, видимый даже
из космоса, - самый длинный в мире.
Необходимость иметь пирс большой
длины диктуется геологией района:
известняковый шельф, сформировавший
полуостров Юкатан, переходит с суши в
море при таком небольшом угле уклона,
что тянется буквально многие километры, пока не достигнет глубины, необходимой для прохода грузовых судов.
В 1941 г. сначала был построен пирс протяженностью 2,1 км. Именно эта констукция
была объектом оценки жизненного цикла.
10 СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА
С ростом торговой деятельности и увеличением размеров торговых судов, контейнеровозов, а также и пассажирских
лайнеров протяженность пирса была в
1980-х годах увеличена до его нынешней
длины в 6,5 км.
r Слева: Подводная часть косы Кампече,
из-за которой и возникла необходимость в строительстве пирса Прогресо.
r Справа: Вид пирса сегодня. Первоначально
построенная часть обведена кружком
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
Как никель возвращается на службу
Н
икель может перерабатываться разными способами. Никель, содержащийся в аккумуляторах, (раньше это были в основном никель-кадмиевые (NiCd) батареи, но с каждым годом все
чаще встречаются никель-металлгидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы)
тоже вносит свой вклад. Дорогу обратно на металлургические заводы находят и некоторые
никельсодержащие материалы, такие как обедненные никелевые катализаторы.
Однако в подавляющем своём объёме столь важная и нужная вторичная переработка
никеля вовсе не заключается в извлечении собственно никеля. С точки зрения
коммерческой и экологической целесообразности, плавка ломов нержавеющей стали для
производства из них новой нержавеющей стали, обладающей свойствами, ничем не
уступающими первичной нержавейке, — наиболее распространенный способ вторичной
переработки никеля.
Пример компании «Оутокумпу» (Outokumpu)
Производство нержавеющей стали – это промышленность мирового масштаба. При всех
технологических различиях исходный процесс – плавка ингредиентов в электродуговых
печах – универсален.
Одним из крупнейших производителей аустенитных (никельсодержащих) нержавеющих сталей
является финская компания Outokumpu Group, чьи производственные подразделения находятся
в Китае, Финляндии, Германии, Мексике, Швеции, Великобритании и США. В 2012 г. она произвела 2,2 млн. тонн никельсодержащих нержавеющих сталей (около 10% всего мирового производства), и эти стали составляют более 80% всего производства Outokumpu Group. Поэтому
«Оутокумпу» служит великолепным примером компании по вторичной переработке никеля.
Возможность каждого конкретного производителя нержавеющей стали утилизировать никель
зависит от наличия (и цены) подходящего для его печей лома. На это сильно влияет географическое положение. Для производителей из Европы и Северной Америки, где существует многолетняя история использования нержавеющей стали, предложение лома широкодоступно. В случае
«Оутокумпу» это означает, что около 80% идущего в печь материала составляет лом из нержавеющей и углеродистой стали.
Возможность каждого конкретного производителя нержавеющей стали утилизировать никель
зависит от наличия (и цены) получения подходящего для печей лома. На это значительно влияет
разница в географическом положении. Для производителей из Европы и Северной Америки с
многолетней историей использования нержавеющей стали существуют запасы металлолома. В
случае с «Оутокумпу» это означает, что около 80% идущего в печь материала составляет лом из
нержавеющей и углеродистой стали.
Доля ломов в переработке
В остальной части земного шара, где таких запасов ломов нет, эта цифра может оказаться значительно меньше. Поэтому в среднем в мире доля ломов в переработке оказывается ближе к
60%.
Важно понимать, что ограничением доли ломов в переработке является наличие или отсутствие физического лома. Тогда как эксплуатационный цикл алюминиевой банки из-под напитков составляет 6 месяцев, срок службы продукции из нержавеющей стали может быть 60 лет.
Материал будет утилизирован, но срок ожидания можно измерять десятилетиями, пока нержавеющая сталь остается на службе. В то же время благодаря качеству и экологичности нержавеющей стали потребность в ней растет.
Ожидается, что доля ломов в производстве нержавеющей стали со временем вырастет, но
важно понимать, что ограничения не связаны ни с техническими аспектами, ни с экологией.
Дело в простой нехватке физических ломов.
Взаимосвязь между спросом на нержавеющую сталь и наличием металлолома показана в научно-исследовательской работе Йельского университета «Металлы. Запасы и потоки» (“Stocks
Ni
and Flows”) (помещенной на стр. 12).
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
r На переднем плане - материал для
следующей плавки. В основном это лом,
но с разными добавками, внесенными для
того, чтобы добиться правильного
соотношения ингредиентов и обеспечить
соответствие полученной нержавеющей
стали конкретным спецификациям.
Дорога к восстановлению
И в самых маленьких городках и
деревнях, и в огромных мегаполисах
работа по сбору, сортировке,
накоплению и подготовке
металлических материалов к
утилизации является прибыльным
бизнесом, в котором работают
миллионы. А никельсодержащая
нержавеющая сталь ценна и
пользуется повышенным спросом:
почти 90% готовой к утилизации
нержавеющей стали собирается и
пускается в повторный оборот.
Сортировка - ключ к извлечению
стоимости. Поскольку
большинство никельсодержащих
нержавеющих сталей не являются
ферромагнетиками, их легко
отделить от других нержавеющих и
углеродистых сталей.
Затем компании покрупнее
консолидируют маленькие партии
ломов, сортируют их ещё раз,
и продают этот лом крупным
производственным компаниям мира.
В процессе разрезания и прессования
большие или громоздкие лома
приобретают формы, легко
поддающиеся транспортировке.
Лом нержавеющей стали затем
переплавляется и отливается в
«новую» нержавеющую сталь.
Эта «новая» нержавеющая сталь
состоит приблизительно на 60%
из пущенного в повторный оборот
материала.
Экономия на тонне нержавеющей
стали:
• 1100 кг железной руды
• 55 кг известняка
• 100 кг хрома
• 45 кг никеля
Снижение потребления электричества
на 1/3
СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА11
ФОТОГРАФИИ ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНЫ КОМПАНИЕЙ «ОУТОКУМПУ»
ыкая Круг
ИСПОЛЬЗУЕМОЕ
СЕГОДНЯ КАК
РЕСУРС БУДУЩЕГО
В
от уже больше десяти лет д-р Барбара Рекк (Dr. Barbara Reck) связана с научным проектом Йельского университета «Металлы. Запасы и потоки» (“Stocks and
Flows”). Она является главным исследователем никеля. Журнал «Никель» обратился к
ней с рядом вопросов:
Привнесение в обсуждение проблемы «ресурсов
будущего» необходимых начальных знаний
Г
На эту тему ведутся споры, и взгляды представителей обеих сторон полны и умозрительных
заключений, и преувеличений. Неправомерным страхам или беспечности могут эффективно
противостоять объективно представленные и полные данные жизненного цикла. Они помогают
провести основанное на достоверной информации исследование о наличии металлов и разработать
количественные проектные показатели извлечения металлов. Конечно, они привлекут внимание к
существующим проблемам, но все вопросы будут рассматриваться в обстановке информационной
осведомленности.
И прогресс в этом направлении уже достигнут.
Серьёзно помогла делу инициатива «Металлы. Запасы и потоки» (“Stocks and Flows” (STAF) Центра
промышленной экологии при Йельском университете. С 2000 г. исследователи, занимающиеся
проектом STAF при поддержке правительства и промышленных кругов, в том числе представителей
никелевой промышленности, разработали, создали и отладили ряд методик, отслеживающих потоки
металлов от места добычи до места их конечного использования, их судьбу в конце срока службы и
их последующий пуск в повторный оборот.
Что очень важно, исследование STAF измеряет не только собственно движение металлов, но и
объёмы их потоков, а также длительность их использования (то есть запас металлов в обществе) и
количество возвращаемого в повторный оборот металла (за счет сбора и переработки металлолома).
В то же время оно показывает, где и в каких объемах металл теряется навсегда и ни при каких
обстоятельствах уже не может использоваться повторно.
Пример никеля
Мы знаем, что никель – жизненно важная составляющая здорового и эффективного общества. Он
придает крепость, пластичность (пригодность к формованию), ударную вязкость и сопротивляемость
коррозии — лучшие марки нержавеющей стали являются самой известной никельсодержащей
продукцией. Растет значение каталитических и электрохимических свойств никеля. Никель является
существенным компонентом аккумуляторов разных типов, в том числе и литий-ионных.
Но никель – это невозобновляемый источник. Однако за время его использования он не расходуется,
поэтому полное количество имеющегося в наличии никеля не изменяется. Но в результате
человеческой деятельности изменились следующие обстоятельства: место нахождения никеля,
форма его существования и легкость или сложность его извлечения для использования в будущем.
Итак, откуда весь этот никель? Куда он поступает? Когда его можно будет накопить и переработать?
В каких масштабах это происходит? Проект STAF является той основой, которая даёт ответам на эти
вопросы научность и методы количественной оценки.
Цифры на соседней странице наглядно показывают движение никеля в мировом сообществе от
момента его добычи на рудниках до его утилизации и пуска в повторный оборот. Они обобщают
циклы движения никеля в основных странах мира, выявляя иногда существующие между ними
поразительные различия. Например, исторически никель в США добывался в незначительных
количествах. Однако потому, что в этой стране с передовой экономикой скопились большие запасы
никельсодержащих материалов, теперь она вносит значительный вклад в ежегодное удовлетворение
мировой потребности в никеле. И наоборот, Китай только вступает в период его накопления.
По мере того, как общество становится все осведомленнее о важности эффективного использования
природных ресурсов и об ограниченности запасов природной ресурсной базы нашей планеты,
спрос на никель, обладающий целым набором уникальных качеств, будет расти с каждым годом.
Аналитические инструменты проекта STAF помогают измерить и отследить источники никеля в
будущем, которые помогут удовлетворить спрос на этот металл. Все чаще «никелевыми рудниками»
завтрашнего дня будут становиться его запасы, накопленные обществом.
Дополнительную информацию о проекте STAF и всех исследованных в его рамках металлах можно
найти на сайте: http://cie.research.yale.edu/research/stocks-and-flows-project-staf
12 СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА
Д-Р БАРБАРА РЕКК
де находятся ресурсы завтрашнего дня? Где придется брать материалы, необходимые для
обеспечения крова и продовольствия для будущих поколений? Может быть, технология принесет
ответы на эти вопросы, и мы зря беспокоимся по поводу истощения ресурсов?
Ni: Как вы считаете, почему проект «Металлы.
Запасы и потоки» так важен?
Барбара Рекк: Наш проект цифрами подтверждает то, что большинство людей
понимает на интуитивном уровне: извлечение
путём вторичной переработки ценных материалов, таких как металлы, в конце срока
использования сделанной из них продукции является ценным источником будущего предложения
этих металлов.
Ni: Вы говорите, что это важно, но важно для
кого?
БР: Это важно государственным структурам,
предприятиям, человеческому сообществу: все
должны понимать, почему мы делаем то, что
делаем, и насколько это важно для будущего.
Каковы ваши возможные действия в отношении того, что вы понимаете интуитивно?
Как донести эту важность до людей? Если вы
член правительства или законодатель, каким
образом, вы можете обосновать принимаемые
решения, которые будут содействовать или
принуждать к экономии металлов? И, что важно,
как разработать экономическое обоснование
эксплуатации этих очень больших запасов металлов, накопленных обществом? Ответы на
такие вопросы требуют численной меры, и наш
проект предоставляет методологию и цифры,
нужные для принятия обоснованных решений.
Ni: Таким образом, дело сделано?
БР: Работа только начинается, и другие люди за
пределами Йельского университета подхватывают ее и на деле применяют усвоенные знания.
Работа еще не закончена, но уже существует
огромный пласт знаний, ранее не имевшихся в
пригодной к использованию форме.
Ni: : Почему с вопросом о никеле мы обратились
именно к Барбаре Рекк, а не к кому-то другому?
БР: Мне просто повезло. Финансирование Института никеля пришло вскоре после того, как
я поступила на работу в Йельский университет,
и я смогла заняться этим проектом. Учиться
надо было многому, но оно того стоило и в личном, и в профессиональном плане.
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
Объяснение проекта «Запасы и потоки»
Внешний круг очерчивает границы системы, внутри которой никель
добывается, обогащается, производится, используется и пускается в
повторный оборот. В эту систему не входят неэксплуатируемые залежи
никеля (и те, которые, возможно, еще не разведаны).
Внутри системы всегда происходит движение: никель добывается,
продается, теряется и пускается в повторный оборот. Стрелки указывают
на то, что никель входит в систему или покидает ее. Размер стрелки
соответствует объёму потока. Никель, как правило, выступает в форме
сплавов (это, в основном, нержавеющая сталь), но сюда также входят
никелевые катализаторы, аккумуляторы, никелированные поверхности и
множество менее значимых (по объёмам потоков) продуктов.
При наличии четкого представления о том, откуда поступает и куда
уходит используемый нами никель, самое сложное – определить
численные характеристики объемов потоков металла.
Проект STAF помогает законодателям и бизнесменам понять, с чего надо
начинать поиск никеля для дня завтрашнего.
Ключевая информация для всех диаграмм:
Min: Добыча и обогащение
Mfg: Производство
S: Металлургический завод
U: Использование
R: Завод по переработке
W: Обработка отходов и утилизация
F: Изготовление
Все величины в гигаграммах (1 гигаграмм = 1000 тонн). Масштаб стрелок приблизителен.
: Добыча никеля
: Производство и изготовление
: Использование
: Конец срока службы/пуск в
повторный оборот
Жизненный цикл никеля
Жизненный цикл никеля с точки зрения
методологии проекта «Металлы. Запасы
и потоки», разработанного Йельским
университетом
loss
imp
ort/
Аггрегированные потоки
никеля в мире, 2010 г.
exp
lo
po
rt
ort
rt/
ex
ss
intermediate
nickel
ort/e
imp
im
po
refined
nickel
slag
rt
xpo
nickel
in final
goods
nickel
matte
stock
end
of life
ort
xp
rt/e
po
im
blended or
concentrated
nickel ore
ore
lith
tailings
osp
he
re
nickel to
other scrap
markets
imp/exp
l
dfil
lan
Цифр много, а за ними – трудоемкое
исследование. Однако даже короткое
наблюдение показывает, где теряется
никель (преимущества для
повышения извлечения металла/
снижения потерь) и где он
накапливается (где можно будет
найти растущее предложение
никеля). Это – просто общая
картина. Детали можно найти
в многочисленной технической
литературе. Эти детали лягут в
основу выбора технологических
решений и стратегий роста собираемости
лома, которые обеспечат поступательный
возврат никельсодержащих материалов в
производство.
CHATARRA
existencias
Китай: аггрегированные потоки никеля в 2005 г. и 2010 г.
Эти две диаграммы, иллюстрирующие использование
никеля (в нержавеющих сталях, суперсплавах,
катализаторах, и т.п.) в Китае, выглядят удивительно похожими. 43%-й рост (с 472 тыс. тонн
до 673 тыс. тонн) использования никеля за
пятилетний период – яркий показатель
необыкновенной трансформации Китая.
CHATARRA
existencias
CHATARRA
existencias
Существующие запасы используемого в
Китае никеля не показаны, однако, они
все еще значительно меньше, чем в Европе
промышленная история Китая, так и современный рост использования никеля в этой стране, ведь
жители Китая покупают все больше качественных товаров,
в которых используется все большее количество никеля.
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
2005
2010
ЙЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
и Северной Америке. В этом отражается как
СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕМА ВЫПУСКА 13
СТЕН ТЕЙЛОР, КОМПАНИЯ VALBRUNA UK LTD
ГОРОДСКОЙ СОВЕТ Г. БЛЭКПУЛ
ВОЛНОРЕЗ В ГОРОДЕ БЛЭКПУЛЕ
В
о многих частях света береговые линии приходится укреплять
сооружениями повышенной прочности для борьбы с уроном,
наносимым плохой погодой. Одним из примеров может служить
трехкилометровый волнорез, построенный компанией Birse Coastal
в популярном приморском городке Блэкпул на северо-западном
побережье Англии. Никельсодержащая нержавеющая сталь сыграла
важную роль в этом сооружении.
Волнорез состоит из больверков (обкладки земляной насыпи) – целого
ряда ступеней, предназначенных для разбивания бьющих о берег волн. За
ними специальной формы волнолом разбивает и заворачивает бегущие
волны обратно в море. Поскольку это побережье многолюдно, важно
было создать такой эстетически привлекательный дизайн с открытым
доступом к больверкам, где люди могли бы сидеть во время отлива и
укрываться за волнорезом от ветра. В состав цемента был добавлен
краситель, чтобы теплый цвет гармонировал с окружающим морским
пейзажем.
За пять лет были изготовлены 720 секций волнореза и больверков. В
них использовано более тысячи тонн нержавеющей стали: 340 тыс.
разрезанных и изогнутых арматурных стержней диаметром от 6 мм до
32 мм. Эти секции были отлиты недалеко от места установки и привезены
на пляж.
Нержавеющая сталь была выбрана для тех частей конструкции, которые
больше всего подвергаются воздействию морской воды, а для глубже
утопленных в бетон частей использовался обычный арматурный стержень
из углеродистой стали. Благодаря этому дизайн стал экономичен, в
нем используется меньше бетонного покрытия, при этом в течение
всего эксплуатационного периода прогнозируемый ресурс стойкости
остается большим, а эксплуатационные затраты меньше. Использован
сорт нержавеющей стали 1.4301 (марка 304, UNS S30400), произведенной
согласно стандарту BS 6744.
Волнорез не только защищает Блэкпул от ущерба, наносимого
наводнениями, он ещё и значительно улучшил внешний вид всего
побережья.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ никельсодержащих сплавов, нержавеющих сталей и соединений, упомянутых в данном выпуске журнала «Никель»
UNS No.
C
Co
Cr
Cu
Fe
Mn
Mo
N
Nb
Ni
P
S
Si
V
S30400
p. 7, 14, 16
0.08
max.
-
18.0020.00
-
bal.
2.00
max.
-
-
-
8.0010.50
0.045
max.
0.030
max.
1.00
max.
-
S31600
p. 15
0.08
max.
-
16.0018.00
-
bal.
2.00
max.
2.003.00
-
-
10.0014.00
0.045
max.
0.030
max.
1.00
max.
-
S32205
p. 2, 4
0.030
max.
-
22.023.0
-
bal.
2.00
max.
3.003.50
0.140.20
-
4.506.50
0.030
max.
0.020
max.
1.00
max.
-
S32304
p. 4
0.03
max.
-
21.524.5
0.050.60
bal.
2.50
max.
0.050.60
0.050.20
-
3.05.5
0.040
max.
0.040
max.
1.00
max.
-
14 НИКЕЛЬ: КОРОТКО О РАЗНОМ
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
ФОТОГРАФИИ ISTOCK: © ПЕЕТЕР ВИИСИМАА (PEETER VIISIMAA)
Питьевая вода в Токио
Правильные трубы снижают потери воды на 90%
Б
езопасная, чистая, вкусная вода обходится дорого. Протечки вызывают дополнительные затраты, так как из-за них требуется подать и очистить больше воды. Борьба с протечками – обычная для
всех городов проблема, но нигде еще так эффективно с ней не справлялись, как в Токио.
Начиная с 1980-х годов прошлого века, столичный отдел водного хозяйства Токио решил использовать в водораспределительных системах, подающих воду из основных водных магистралей к конечному
месту назначения в домах, офисах и промышленных предприятиях,
трубы из никельсодержащей нержавеющей стали марки 316 (UNS
S31600). Процесс замены труб проходил постепенно и занял 24 года,
но теперь, после двух десятилей использования этой системы, можно
подсчитать принесенную ею пользу.
Протечки и их стоимость
Раньше соединительные муфты и патрубки, особенно для последних
метров трубопровода, ведущего в офисы и квартиры, предпочитали делать из свинца, так как он мягок и ковок. Однако, когда труба из свинца
оказывается в земле, на нее действуют различные силы. Сочетание таких факторов деятельности человека, как напряженное уличное движение, вибрация или строительные работы, и природных сил, таких как
неравномерная просадка грунта и землетрясения, приводит к деформации мягких свинцовых труб, их разъединению или даже поломке.
ФОТОГРАФИИ ISTOCK: © СТУДИЯ HOCUS FOCUS STUDIO
ФОТОГРАФИИ ISTOCK: © МОНШЕРИ (MONCHERIE), © ПЕТАР ЧЕРНАЕВ (PETAR CHERNAEV)
В результате в начале шестидесятых годов прошлого века более 20%
всей пригодной для человеческого потребления воды в токийской
водораспределительной системе терялось из-за протечек. Нехватка
воды приобрела хронический характер, и порой требовалось ограничивать её подачу в почти миллион токийских домов.
Исторически около 3% ремонтных работ по удалению протечек выполнялись отделом водного хозяйства Токио на главных магистралях, а остальные 97% работ — на распределительных линиях диаметром не более 50 мм, подававших воду от центральной водораспределительной системы до внутренних систем зданий.
r Легко гнущиеся гофрированные трубы из нержавеющей стали
являются ключевым элементом системы, снизившей количество утечек
в водораспределительной системе Токио на 90%.
Польза для здоровья и финансов
Перейдя на трубы из нержавеющей стали, мэрия Токио произвела существенную инвестицию в здоровье своих граждан. Возросла надежность подачи воды, был снижен процент утечек с 20% до 2% (в 2012 г.), который стал,
наверное, самым низким показателем в мире для городской местности.
Поставка и подача воды в Токио всегда будет оставаться сложной
проблемой из-за ограниченных водных ресурсов. Значительное сокращение протечек из системы позволяет наиболее эффективно использовать скудные водные ресурсы и управлять ими, так как количество воды на душу населения, поступающее из резервуаров и проходящее через водоочистные станции, сократилось. И хотя следующий довод и не является формальным доводом, использовавшимся
в кампании против утечек, применение труб из нержавеющей стали
имеет ещё одно дополнительное преимущество, так как уменьшает
пребывание под воздействием свинца.
Много наград было роздано за претворение в жизнь этого образца
инженерного искусства и долгосрочного планирования, но самым
главным в этом проекте стали те преимущества, которые он принес
жителям Токио.
Журнал
«Никель»
- новое мобильное приложение.
Вы можете
загрузить
бесплатное
приложение
для мобильных
устройств
Android™ и Apple®
Бесплатное мобильное приложение
- журнал «Никель» для мобильных
устройств iPhone®, iPad® и iPad-mini® теперь доступно в онлайн-магазине App
StoreSM. Просто введите в поисковую
систему слова «журнал «Никель» и
следуйте указаниям командных строк в
диалоговых окнах.
Установите мобильное приложение
- журнал «Никель» - на мобильном
телефоне Android™ или планшете
Android™. Просто зайдите в онлайн-магазин Google Play™Store, введите в поисковую систему слова «журнал «Никель»
и следуйте указаниям командных строк
в диалоговых окнах.
Журнал «Никель» - где хотите и когда хотите.
Слово Apple, логотип Apple, а также обозначения iPhone и iPad являются торговыми марками, зарегистрированными в США и
других странах.
Слово Android – это торговая марка компании Google Inc. Андроидный робот воспроизведен или реконструирован из модели,
созданной и опубликованной компанией Google, и использован в соответствии с положениями лицензии организации Creative
Commons 3.0 «Право пользования с указанием авторства». Google Play – это торговая марка компании Google Inc
«НИКЕЛЬ», т. 29, № 1, март 2014 г.
Журнал
«НИКЕЛЬ» ОНЛАЙН
www.nickelinstitute.org
ПОДПИШИТЕСЬ бесплатно на журнал
«Никель». При появлении нового выпуска
на сайте вы будете получать уведомление по
электронной почте
НА 7 ЯЗЫКАХ. Читайте журнал «Никель»
онлайн на английском, китайском,
японском, русском, французском, немецком
и испанском. www.nickelinstitute.org/NickelMagazine/MagazineHome
ИЩИТЕ ПРЕДЫДУЩИЕ НОМЕРА журнала
«Никель» в архиве онлайн, начиная с июля
2002 г. www.nickelinstitute.org/en/Nickel Magazine/MagazineHome/AllArchives
СЛЕДИТЕ ЗА НОВОСТЯМИ О НАС в
Твиттере Twitter @NickelInstitute
ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ к нам на сайте LinkedIn
(ЛинкдИн) - зайдите на страничку
Института никеля
СМОТРИТЕ видеоролики о никеле на канале
Института никеля на YouTube.
НИКЕЛЬ: КОРОТКО О РАЗНОМ 15
СОБЕРИ, УТИЛИЗИРУЙ,
ПУСТИ В ПОВТОРНЫЙ ОБОРОТ,
ВДОХНИ НОВУЮ ЖИЗНЬ
Вторая жизнь никельсодержащей нержавеющей стали
Б
ольше всего Брюсу Тейлору нравится копаться в оставленном на свалке металлоломе. Именно
там он находит вдохновение для своих скульптур, которые он делает из нержавеющей стали.
«Моя ниша – это доступное широкому кругу зрителей искусство и скульптура, установленная на
открытом воздухе. Я всегда ношу с собой магнит, чтобы отделить никельсодержащие нержавеющие
стали, не обладающие магнитными свойствами. Таким образом материалы, которые я использую,
смогут противостоять суровым погодным условиям».
Тэйлор, сам родом из Денвера, штат Колорадо, США, теперь проживает в Техасе. Он начинал как
художник, но потом увлекся скульптурой и стал знаменитым в середине восьмидесятых годов
прошлого века после того, как выиграл контракт на инсталляцию в Концерт-Холле Денвера.
В последние годы он всерьёз занялся нержавеющей сталью. «Долговечность – одна из причин
выбора нержавеющей стали. Ее легко сваривать, она противостоит плохим погодным условиям.
Скульптуры из этого металла выглядят современно: у него высокая отражающая способность,
высокое качество поверхностной обработки после прокатки, а иногда можно использовать
финишное покрытие. Свои работы я делаю в основном для публичного обозрения, поэтому мне
важно, чтобы им требовался минимальный ремонт и уход. Это ещё и соображения эстетики: если
бы мои произведения существовали долго, но потеряли вид, это бы не пошло на пользу моей
репутации художника!»
В недавнем своем произведении Тэйлор берет лом нержавеющей стали – выбор пал на марку
304 – и работает над новой формой. В причудливых очертаниях зритель может разглядеть нечто
знакомое. «Используемые мной предметы, найденные на свалке, заставляют зрителя поломать
голову над вопросами: что это такое, как это когда-то использовалось?»
ФОТОГРАФИИ ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНЫ БРЮСОМ ТЕЙЛОРОМ
В 2013 г. Брюс Тэйлор создал скульптуру для одного из пяти железнодорожных мостов города
Эль-Пасо, штат Техас. Вдохновение для этого оригинального образца городского искусства он
почерпнул в кусках металлолома. «Речь идет о дизайне из утиля с низким фактором воздействия
на окружающую среду. Это доставляет мне удовольствие. Я показываю, как можно пустить
материал в повторный оборот. Хотя утилизация не является превалирующей целью моих работ,
она является важной составляющей моего эстетического процесса».
rs Проект моста Батаан в Эль-Пасо http://brucetaylorsculpture.blogspot.be/
w Художник Брюс Тейлор
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа