ОБРАЗОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ И ОТХОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ

Технологические процессы и оборудование - источники образования выбросов

сточный промышленный выброс загрязнение

Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включая заготовительные и кузнечные цехи, термической обработки, механической обработки, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятия входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. Используются сварочные работы, механическая обработка металла, переработка неметаллических материалов, лакокрасочные операции.

Литейные цехи.

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделений в атмосферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья.

В современных чугунолитейных цехах в качестве плавильных агрегатов применяют водоохлаждаемые вагранки закрытого типа, индукционные тигельные печи повышенной и промышленной частоты, дуговые печи типа ДЧМ, установки электрошлакового переплава, вакуумные печи различных конструкций и т.п.

Выбросы загрязняющих веществ при плавке металлов зависят от двух составляющих:

состава шихты и степени ее загрязнения;

от выбросов самих плавильных агрегатов в зависимости от используемых видов энергии (газ, кокс и т.п.) и технологии плавки.

По вредному воздействию на человека и окружающую среду пыль делят на 2 группы:

минерального происхождения;

аэрозоли паров металлов.

Высокую опасность представляют собой пыли минерального происхождения, содержащие диоксид кремния ( ), а также оксиды хрома (VI) и марганца, которые являются канцерогенными веществами.

Мелкодисперсная пыль является аэрозолью. По степени дисперсности аэрозоли делятся на 3 категории:

грубая: 0,5 мкм и более (визуально);

коллоидная: 0,05 - 0,5 мкм (с помощью приборов);

аналитическая: менее 0,005 мкм.

В литейном производстве имеют дело с грубой и коллоидной аэрозолями.

Диоксид кремния вызывает развитие силикоза, заболевание является профессиональным в формовочном отделении литейного цеха.

Ряд металлов вызывает «литейную лихорадку» (Zn, Ni, Cu, Fe, Co, Pb, Mn, Be, Sn, Sb, Cd и их оксиды). Некоторые металлы (Cr, Ni, Be, As и др.) обладают канцерогенным действием, т.е. вызывают раковые заболевания органов.

Многие металлы (Hg, Co, Ni, Cr, Pt, Be, As, Au, Zn и их соединения) вызывают аллергические реакции организма (бронхиальную астму, некоторые заболевания сердца, поражения кожи, глаз, носа и др.). В табл. 1 представлены ПДК для ряда металлов.

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации металлов

Металл

ПДК, мг/м3

Наименование

ПДК, мг/м3

Цинк (Zn)

6 (для ZnO2 )

Бериллий (Be)

0,001

Никель (Ni)

0,5

Олово (Sn)

не уст.

Медь (Си)

1

Сурьма (Sb)

0,5

Железо (Fe)

4-6

Кадмий (Cd)

Кобальт (Со)

0,5

Хром (Сг)

0,01

Свинец (РЬ)

0,01

Ртуть (Hg)

0,01

Марганец (Мп)

0,3

Мышьяк (As)

не уст.

Модификации вагранок различаются типом дутья, видом используемого топлива, конструкцией горна, шахты, колошника. Это определяет состав исходных и конечных продуктов плавки, а следовательно, количество и состав отходящих газов, их запыленность.

В среднем при работе вагранок на каждую тонну чугуна приходиться 1000 м3 выбрасываемых в атмосферу газов, содержащих 3...20 г/м3 пыли: 5...20 % оксида углерода; 5... 17 % углекислого газа; до 2 % кислорода; до 1,7 % водорода; до 0,5 % сернистого ангидрида; 70...80 % азота.

Значительно меньшее количество выбросов из вагранок закрытого типа. Так, в дымовых газах отсутствует окись углерода, а к.п.д. очистки от взвешенных частиц достигает 98.. .99 %. В результате обследования вагранок горячего и холодного дутья был установлен диапазон значений дисперсного состава пыли в ваграночных газах.

Ваграночная пыль отличается широким спектром дисперсности, но основу выбросов составляют высокодисперсные частицы. Химический состав ваграночной пыли различен и зависит от состава металлозавалки, шихты, состояния футеровки, вида топлива, условий работы вагранки.

Химический состав пыли в процентах от массовой доли: SiO2 - 20 -50%; CaO - 2 - 12 %; A2O3 - 0.5 - 6%; (FeO+F2O3) - 10 -36 %; C - 30 - 45%.

При выпуске чугуна из вагранки в заливочные ковши выделяется 20 г/т графитовой пыли и 130 г/т оксида углерода; из других плавильных агрегатов вынос газов и пыли менее значителен.

В процессе эксплуатации газовой вагранки (ГВ) выявлены следующие их преимущества перед коксовыми вагранками:

возможность стабильно выплавлять чугуны широкого диапазона с различным содержанием С и низким содержанием S, в том числе и ЧШГ;

выплавленный чугун имеет перлитную структуру с большойдисперсностью металлической матрицы, обладает меньшим эвтектическим зерном и величиной графитных включений;

механические свойства чугуна, полученного в ГВ, выше; его чувствительность к изменению толщины стенки меньше; обладает хорошими литейными свойствами при явной тенденции к уменьшению суммарного объема усадочных пустот и преобладанию концентрированной усадочной раковины;

в условиях трения со смазкой чугун имеет большую износостойкость;

выше его герметичность;

в ГВ возможно применять до 60% стального лома и иметь температуру чугуна до 1530°С 3,7...3,9%С;

одна ГВ может работать без ремонта 2... 3 недели;

экологическая ситуация при переходе с кокса на природный газ изменяется: выделение пыли в атмосферу уменьшается в 5-20 раз, содержание СО - в 50 раз, SO2 - в 12 раз.

Сравнительно большой выход технологических газов наблюдается при плавке стали в электродуговых печах. В данном случае состав газов зависит от периода плавки, марки выплавляемой стали, герметичности печи, способа газоотсоса и наличия кислородной продувки. Принципиальными преимуществами плавки металла в электродуговых печах (ЭДП) являются невысокие требования к качеству шихты, к размерам и конфигурации кусков, что снижает стоимость шихты, высокое качество выплавленного металла. Расход энергии колеблется от 400 до 800 кВт-ч/т, в зависимости от размеров и конфигурации шихты, необходимой температуры жидкого металла, его химсостава, стойкости огнеупорной футеровки, метода рафинирования, типа установок для пыле- и газоочистки.

Источники выделений при плавке в ЭДП можно разделить на три категории: шихта; выбросы, образующиеся в процессе плавления и рафинирования; выбросы при выпуске метала из печи.

Отбор проб пылевыделений из 23 ЭДП в США и их анализ активационным и атомно-адсорбционным методами на 47 элементов показал наличие в них цинка, циркония, хрома, железа, кадмия, молибдена и вольфрама. Количество других элементов было ниже предела чувствительности методов. По данным американских и французских изданий количество выделений из ЭДП колеблется от 7 до 8 кг на тонну металлической шихты при нормальном ведении плавки. Есть сведения, что эта величина может возрастать до 32 кг/т, в случае загрязненной шихты. Отмечается линейная зависимость между скоростями выделения и обезуглероживания. При выгорании 1% С в минуту выделяется 5 кг/мин пыли и газа на каждую тонну обрабатываемого металла. При рафинировании расплава железной рудой количество выделений и время, в течение которого происходит это выделение, заметно выше, чем при рафинировании кислородом. Поэтому с экологической точки зрения при установке новых и реконструкции старых ЭДП целесообразно предусматривать продувку кислородом для рафинирования металла.

Отходящие газы из ЭДП в основном состоят из монооксида углерода, образующегося в результате окисления электродов и удаления углерода из расплава при продувке его кислородом или добавке железной руды. Каждый м3 кислорода формирует 8-10 м3 отходящих газов, и в этом случае 12-15 м3 газов должно пройти через систему очистки. Наивысшая скорость выделения газов отмечается при продувке металла кислородом.

Основной составляющей пыли при плавке в индукционных печах (60 %) являются окислы железа, остальное - окислы кремния, магния, цинка, алюминия в различном соотношении в зависимости от химического состава металла и шлака. Выделяемые при плавке чугуна в индукционных печах частицы пыли имеют дисперсность от 5 до 100 мкм. Количество газов и пыли в 5...6 раз меньше, чем при плавке в электродуговых печах.

Таблица 2 - Удельное выделение загрязняющих веществ (q, кг/т) при выплавке стали и чугуна в индукционных печах

Вредные выбросы

Выплавка стали

Выплавка чугуна

Пыль

0,64-2,12

0,75-1,5

Оксид углерода

0,1 - 0,16

0,1-0,13

Оксиды азота

0,06 - 0,09

0,06 - 0,08

Прочие

0,15-0,26

0,12-0,21

При литье, из формовочных смесей под действием теплоты жидкого металла, выделяются: бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие токсичные вещества, которые зависят от состава формовочных, смесей, массы и способа получения отливки и других факторов.

От участков выбивки на 1 м2 площади решетки выделяется 46 - 60 кг/ч пыли, 5 - 6 кг/ч СО, до 3 кг/ч аммиака.

Значительные выделения пыли наблюдаются на участках очистки и обрубки литья, участке приготовления и переработке шихты, формовочных материалов. На стержневых участках - средние газообразные выделения.

Кузнечно-прессовые и прокатные цехи.

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечно-прессовых и прокатных цехах выделяется пыль, кислотный и масляный аэрозоль (туман), оксид углерода, диоксид серы и др.

В прокатных цехах выброс пыли составляет приблизительно 200 г/т проката. Если применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500 - 2000 г/т. При этом, в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, на 75 - 90% состоящей из оксидов железа. Для удаления окалины с поверхности горячекатанной полосы применяют травление в серной или соляно кислоте. Среднее содержание кислоты в удаляемом воздухе составляет 2.5 - 2.7 г/м3. Общеобменной вентиляцией кузнечно-прессового цеха в атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы.

Термические цехи.

Воздух, выбрасываемый из термических цехов, загрязнен парами и продуктами горения масла, аммиаком, цианистым водородом и другими веществами поступающими в систему вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термообработки. Источниками загрязнения являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйная и дробеметная камеры. Концентрация пыли достигает 2 - 7 г/м3.

При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в отводимом от ванн воздухе содержится до 1% паров масла от массы металла.

Цехи механической обработки.

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов (капли жидкости размером 0.2 - 1.0 мкм, дымы - 0.001 - 0.1 мкм, пыль - > 0.1 мкм). Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоит на 30 - 40% из материала абразивного круга и на 60 - 70% из материала обрабатываемого изделия.

Значительные выделения пыли наблюдаются при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов.

При механической обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол), которые входят в состав обрабатываемых материалов.

Сварочные цехи.

Состав и масса выделяемых вредных веществ зависит от вида и режимов техпроцесса, свойств применяемых материалов. наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки. При расходе 1 кг электродов в процессе ручной дуговой сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1.5 г оксидов С и N, в процессе сварки чугунов - до 45 г пыли и 1.9 г фтористого водорода. При полуавтоматической и автоматической сварке масса выделяемых вредных веществ < в 1.5 - 2.0 раза, а при сварке под флюсом - в 4-6 раз.

Анализ состава загрязнений, выбрасываемых в атмосферу машиностроительным предприятием показывает, что кроме основных примесей (СО, SO2, NOx, CnHm, пыль) в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Концентрация вредных выбросов в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляции воздуха валовые количества вредных веществ весьма значительны.

Количественные характеристики выбросов от основного технологического оборудования. Расчет экологического налога

Качественными характеристиками выбросов загрязняющих веществ являются химический состав веществ и класс их опасности.

К количественным характеристикам относятся: валовый выброс загрязняющих веществ в тоннах в год (QB), значение максимального выброса загрязняющих веществ в граммах в секунду (QМ). Расчет валового и максимального выбросов проводят при:

- оценке воздействия на окружающую среду;

- разработке проектной документации на строительство, реконструкцию, расширение, техническое перевооружение, модернизацию, изменение профиля производства, ликвидацию объектов и комплексов;

- инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

- нормировании выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

- установлении объемов разрешенных (лимитируемых) выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

- контроле за соблюдением установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

- ведении первичного учета о воздействии на атмосферный воздух;

- ведении отчетности о выбросах загрязняющих веществ;

- исчислении и уплате экологического налога;

- при выполнении иных мероприятий по охране атмосферного воздуха.

Расчет ведется в соответствии с руководящим документом "Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при горячей обработке металлов" - РД 0212.3-2002. РД разработан лабораторией "НИЛОГАЗ" БГПА, утвержден и введен в действие постановлением Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ № 10 от 28 мая 2002 г.

РД предназначен для выполнения ориентировочных расчетов ожидаемых выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от основного технологического оборудования предприятий отрасли. В основу расчета положены удельные выбросы загрязняющих веществ от единицы технологического оборудования, планируемые или отчетные показатели основной деятельности предприятия; нормы расхода основных и вспомогательных материалов, графики и нормо-часы работы оборудования, степень очистки пылегазоочистных установок. РД позволяет осуществлять годовое и перспективное планирование объемов выбросов, а также намечать пути их сокращения.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >