Пользовательского поиска
Экология
Новости
Библиотека
Законодательство
Эко словарь
Заповеди экологии
Ваш вклад в дело
Вы не поверите!
О проекте




http://sigarety-import.com/ ким чен запретил импортные сигареты.




предыдущая главасодержаниеследующая глава

§ 5. Загрязнение атмосферы выбросами машиностроительных предприятий

Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий, а в ряде случаев и крупное литейное производство. В состав предприятий также входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства машин и оборудования широко используются сварочные работы, механическая обработка металлов, переработка неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т. п.

Литейные цехи состоят из электродуговых и индукционных печей, вагранок и др. Они являются наиболее крупными источниками пылегазовыделения на машиностроительных предприятиях. При производстве тонны чугунных отливок выделяется 150-330 кг СО, около 1,5 кг SO2, 25-60 кг пыли, оксиды азота, фенол, аммиак и другие вредные вещества.

В табл. 2 приведен состав газов, выделяющихся при работе электродуговых печей.

Таблица 2
Показатели Период работы печи
плавление окисление восстановление
Количество газов на 1 т стали, м3 10-35 100-250 25-50
Состав газов, %
СО2 8-14 14-20 7-20
СО 8-14 11-18 30-70
О2 0,5-2,0 0-0,5 0-0,08
NO2 75-79 66-70 18-57
Вынос пыли на 1 т стали, кг/ч 0,15-0,6 2,3-3,6 0,3-1,3

Состав пыли зависит от сорта выплавляемой стали. Примерный химический состав пыли, %: Fe2О3 - 56,8; Мn2O3 - 10,0; А12О3 - 5,0; SiO2 - 6,9, СаО - 6,9; MgO - 5,8; остальное - хлориды, оксиды хрома и фосфора. Средний фракционный состав пыли:

Средний фракционный состав пыли
Размер частиц, мкм 0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 >10
Фракционный состав, % 52,2 22,5 6,2 7,3 2,5 9,3

При плавке стали в индукционных печах выделяется незначительное количество газов и более крупная пыль в количестве в 5-6 раз меньшем, чем при работе электродуговых печей. Наибольшее количество пыли и газов выделяется при плавке металла в вагранках. Удельные выделения загрязнений от вагранок в пересчете на 1 т плавки составляют: 15-20 кг пыли и 200 кг оксида углерода. Выбросы диоксида серы зависят от содержания серы в шихте и коксе и составляют 1,3-1,7 кг на 1 т плавки. Пыль вагранок содержит оксиды железа, кремния, кальция и др. Дисперсный состав пыли:

Дисперсный состав пыли
Размер частиц, мкм 0-5 5-10 10-25 25-50 50-75 75-150 >150
Фракционный состав, %
при горячем дутье 16,6 13,3 16,0 13,2 12,5 18,4 10
при холодном дутье - 2,4 6,2 21,8 26,4 29,9 13,3

При литье под действием теплоты жидкого металла из формовочных смесей выделяются бензол, фенол, формальдегиды, метанол и другие токсичные вещества. Ниже приведены выделения в мг вредных веществ за 3 ч из формовочной смеси (200 г кварцевого песка и 4 г смолы):

Выделения в мг вредных веществ за 3 ч из формовочной смеси
Смола Марка Фенол Формальдегид Метанол Формурол Ацетон
Формальдегидная ОФ-1 0,45 0,85 2,77 - 87,26
Фенолфурановая ФФ-1Ф 0,41 0,46 4,05 0,36 -
Карбамидная УКС-Л - 0,49 86,9 0,36 -

Много вредных веществ (пыль, СО, SO2, NOх и др.) поступает в атмосферу от переработки шихтовых и формовочных материалов. Запыленность воздуха достигает 5-15 г/м3.

Термические цехи. Вентиляционный воздух, выбрасываемый из термических цехов, загрязнен парами масла, аммиаком, цианистым водородом и др. Источниками загрязнений окружающей среды в термических цехах являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе. Продукты сгорания топлива из печей обычно выбрасываются в атмосферу через трубы без специальной очистки. Концентрация пыли в воздухе, удаляемом из дробеструйных и дробе-метных камер, где металл очищается после термической обработки, достигает 2-7 г/м3.

Прокатные и кузнечно-прессовые цехи. В процессе обработки металла в этих цехах выделяется много пыли, туманов кислот и масел. В среднем общий выброс пыли из цеха составляет 200 г на 1 т товарного проката. Пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины валками, при этом около 20% пыли имеют размер частиц менее 10 мкм. Если при прокатке 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 (до 3-12 г/м3) мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-90% из оксидов железа. Распределение пыли по фракциям:

Распределение пыли по фракциям
Размер частиц, мкм <0,5 0,5-1 >1
Фракционный состав, % 20-25 60-65 10-20

Для удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы применяют травление в серной или соляной кислоте. Суммарное количество воздуха, отсасываемого из агрегата непрерывного травления, составляет 14000-18000 м3/ч, при этом среднее содержание кислоты в удаляемом из агрегата воздухе достигает 2,5-2,7 г/м3. Если для очистки воздуха от кислот применяют высокоэффективные пенные аппараты (эффективность улавливания кислот 0,95-0,99), то и в этом случае содержание кислот в воздухе после очистки составляет 0,05 г/м3, что значительно превышает санитарные нормы.

Сварочные цехи. При проведении сварочных работ в атмосферу попадают токсичные газы и пыль. Ручная электродуговая сварка электродами с покрытиями и сварка в защитных газах плавящимся электродом сопровождается выделением мелкодисперсной пыли. Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 10-3 до 1 мкм, около 1% пыли имеет размер частиц 1-5 мкм, а частиц размером более 5 мкм всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от химического состава свариваемых металлов. Валовые выделения вредных веществ [4] при сварке (на 1 кг расходуемых сварочных материалов) приведены в табл. 3.

Таблица 3
Вид сварки Наименование и марка сварочных материалов Пыль, г/кг Газы, г/кг
Среднее количество в том числе фториды прочие NO2 CO NF
Mn CrO3 Cr2O3
Ручная штучными электродами Электроды: - - - - - - - - -
- УОНИ 13/15 18 1,1 - - - - - - 2,3
- АНО-3 6 0,85 - - - - - - -
- ЭА 606/11 11 0,7 0,3 0,2 1,8 - 1,3 1,4 0,004
Полуавтоматическая в СО2 Проволока: - - - - - - - - -
- Св-08Г2С 8 0,5 - - - - - 14 -
- Св-Х19Н9Ф2С3 7 0,4 0,3 - - - - - -
Автоматическая в СО2 Проволока: - - - - - - - - -
- 08ХГН2МТ 6,5 - - 0,03 - Ti=0,4 0,8 11 -
Полуавтоматическая плавящимся электродом в инертных газах Сплавы: - - - - - - - - -
- алюминиево-магниевые 20 0,7 - - - Аl=15 - - -
- титана 4,7 - - - - - - - -
- меди 18 0,3 - - - Cu=11 Ni=0,5 - - -
Ручная вольфрамовым электродом в инертных газах Сплавы: - - - - - - - - -
- алюминиево-магниевые 5,0 - - - - Al=2,0 - - -
- титана 3,6 - - - - - - - -
Сварка под флюсом Флюсы: - - - - - - - - -
- ОСЦ-45 - 0,03 - - - - - - 0,2
- АН-348А - 0,02 - - - - - - 0,03
Сварка порошковой проволокой Проволока: - - - - - - - - -
- ПП-ДСК-1 11,7 0,77 - - - - - - -
- ПП-АН-3 13,7 1,36 - - - - - - 2,7

Относительно небольшим пылевыделением характеризуется, процесс сварки под флюсом, поскольку флюс препятствует непосредственному контакту расплавленного металла с кислородом воздуха, тормозит процессы окисления и испарения. Однако процессу сварки под флюсом свойственно значительное выделение пыли при засыпке флюса в бункер и при сборе остатков флюса после сварки.

Газовая и плазменная резка металлов сопровождается выделением пыли и вредных газов. В табл. 4 приведены сведения о валовом выделении вредных веществ при резке металлов в пересчете на 1 м реза [4]. Пыль представляет собой конденсат оксидов металлов, размер частиц которого не превышает 2 мкм. Химический состав пыли определяется главным образом маркой разрезаемого материала. При резке обычно выделяются токсичные соединения хрома и никеля, марганец, вредные газы - СО, NОх, а при плазменной резке образуется еще и озон.

Таблица 4
Процесс резки и марка металла Толщина разрезаемого металла, мм Пыль, г/м Газы, г/м
СО NOx
Газовая резка стали 45Г17ЮЗ 5 2,5 1,4 1,1
- 20 10,0 2,7 2,2
Газовая резка сплавов титана 4 5,0 1,0 0,5
- 30 30,0 2,7 1,5
Плазменная резка сплава АМГ 8 2,5 0,6 2,5
- 80 6,0 1,8 8,0
Плазменная резка стали 09Г2 14 5,0 2,0 10
- 20 10,0 2,5 14

Для приближенной оценки количества пыли, выделяющейся при резке, в работе [4] рекомендованы соотношения:

Таблица соотношений
Вещества, входящие в состав пыли, г на 1 м реза Формула
Оксиды алюминия при плазменной резке сплавов алюминия 1,43√δ
Оксиды титана при газовой резке титановых сплавов 6√δ
Оксиды железа при газовой резке легированной стали 0,5δ
Марганец 0,5δMn/100
Оксиды хрома при резке высоколегированной стали 0,13δСr/100

(δ - толщина разрезаемого листа металла, мм; Mn, Cr - процентное содержание марганца и хрома в стали)

Гальванические цехи. Изделия перед нанесением защитных покрытий подвергают травлению растворами серной, соляной, азотной и плавиковой кислот. Концентрация туманов кислот в вентиляционном воздухе ванн травления составляет 30-500 мг/м3. Операции воронения, фосфатирования и т. п. сопровождаются выделением в воздух помещения различных вредных веществ. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот и др. Концентрации вредных веществ (НСl, H2SO4, HCN, Cr2O3, NO2, NaOH и др.) в удаляемом от гальванических ванн воздухе колеблются иногда в довольно значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. Анализ дисперсного состава туманов показал, что размер частиц находится в пределах 5-6 мкм при травлении, 8-10 мкм при хщжи-ровании и 5-8 мкм при цианистом цинковании.

Цехи производства неметаллических материалов. В современном машиностроении широкое применение находят стеклопластики, которые содержат стеклово-локнистый наполнитель и связующие смолы (ненасыщенные полиэфирные, фенолформальдегидные, эпоксидные). Выделение вредных паров веществ [4] при формовании и полимеризации для различных смол (г/кг) приведено в табл. 5.

Таблица 5
Выделяющиеся вредные вещества Марка смолы
НПС-609-21м НПС-609-26с ПН-3
Температура формирования и полимеризации, °С
5-15 20-30 40-50 70 5-15 20-30 40-50 70 5-15 20-30 40-50 70
Стирол 25,0 32,0 40,0 47,0 20,0 25,0 32,0 40,0 215,0 250,0 290,0 340,0
Толуол 9,0 11,0 14,0 16,0 3,6 4,5 5,7 7,0 - - - -
Малеиновый ангидрид 0,9 1,1 1,4 1,6 0,07 0,09 0,11 0,14 4,4 5,2 6,0 7,0
Гипериз 0,05 0,07 0,08 0,10 0,07 0,09 0,11 0,14 0,3 0,4 0,5 0,5
Ацетофенон 0,04 0,05 0,06 0,07 0,05 0,04 0,05 0,06 0,07 0,22 0,26 0,30

При производстве эбонитовых изделий в вентиляционную систему попадают SO2, CO, H2S, пары бензина, толуола, глицерина, пыль. Особенно много вредных выбросов происходит в процессе производства пластмасс, синтетических волокон и т. п.

Цехи механической обработки. Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений. Ниже приведено количество (г) паров воды, тум,анов масел и эмульсии, выделяющихся в 1 ч при работе станков в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей:

Количество (г) паров воды, тум,анов масел и эмульсии, выделяющихся в 1 ч при работе станков в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателей
Оборудование Пары воды Масляный туман Туман эмульсола
Металлорежущие станки при масляном охлаждении - 0,02 -
Металлорежущие станки при эмульсионном охлаждении 150 - 0,0063
Шлифовальные станки при охлаждении эмульсией и содовым раствором 150 - 0,165
Шлифовальные станки при охлаждении маслом - 30 -

В процессах шлифования и полирования выделяется большое количество тонкодисперсной пыли. Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, на 30-40% состоит из материала абразивного круга, на 60-70% - из материала обрабатываемого изделия. Количество выделяющейся пыли зависит от размеров и твердости обрабатываемого материала, диаметра и окружной скорости круга, а также способа подачи изделия. При зачистке и шлифовке изделий выделяется более 50 г/ч пыли с одного станка. При заточке инструмента пыль имеет следующий фракционный состав:

При заточке инструмента пыль имеет следующий фракционный состав
Размер частиц, мкм 0-5 5-10 10-20 20-40 40-60 >60
Фракционный состав, % 13 12,1 22,8 22,9 21,8 7,4

Вредные выбросы цехов механической обработки древесины состоят в основном из опилок, стружки и древесной пыли.

Лакокрасочные цехи. Вредные вещества выделяются как в период нанесения покрытий на изделия, так и при высыхании. При механизированных способах нанесения покрытий, например при использовании аппарата «Факел», в воздух помещения выделяются до 8-18% паров растворителя и 1-7% аэрозоля; при работе с аппаратом «Луч» - соответственно 7-60 паров растворителя и 3-12% аэрозоля. Потери на туманообразование при работе пневматических распылителей составляют 15-40%. Количество паров растворителя, выделяющихся при высыхании с 1 м2 поверхности к моменту времени τ, можно найти [4] по формуле mτ=m*(l-e1-kτ), где m* - масса растворителя, выделяющаяся при полном высыхании покрытия, нанесенного на единицу поверхности, г/м2; k1 - коэффициент, характеризующий интенсивность испарения растворителя при высыхании, мин-1; τ - время высыхания, мин. Продолжительность высыхания лакокрасочных материалов при температуре 18-22° С обычно дается в ГОСТах на эти материалы. Значения коэффициента k1 для условий испарения растворителя в неподвижном воздухе при температуре 20° С приведены в табл. 6.

Таблица 6
Лакокрасочные материалы Марка k1, мин-1 Лакокрасочные материалы Марка k1, мин-1
Грунтовки: - - Лаки - -
глифталевые ГФ-020 0,10 бакелитовые АВС-1 0,12
поливинил-ацетатные ВЛ-023 0,16 глифталевые 0,05
- - - Краски эмали - -
- - - пентафталевые ПФ-115 0,01
сополимерполивинилхлоридные ХС-010 0,25 перхлорвиниловые ХВ-125 0,16
фенольные ФЛ-03ж 0,04 зпоксидные ЭП-755 0,11
- - - Шпаклевки эпиксидные ЭП-00-10 0,10

Из производственных помещений пары растворителей, а в некоторых случаях и лакокрасочные туманы выбрасываются через высокие трубы без предварительной очистки.

Анализ состава загрязнений, выбрасываемых в атмосферу машиностроительным предприятием, показывает, что кроме основных примесей атмосферы (СО, SO2, NOx, CnHm, пыль) в выбросах содержатся токсичные соединения, которые почти всегда оказывают более значительное отрицательное воздействие на окружающую среду, чем выбросы установок, сжигающих минеральные топлива. Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах, как правило, невелика, но объемы вентиляционного воздуха большие, поэтому валовые количества вредных веществ, поступающих в атмосферу, значительны. Выбросы производятся неполные сутки и с переменной интенсивностью, но ввиду небольшой высоты их выброса, рассредоточенности и, как правило, плохой очистки сильно загрязняют воздух на территории предприятий. Это обстоятельство имеет важное значение, поскольку ширина санитарно-защитных зон для машиностроительных заводов обычно не превышает 100 м даже при наличии в составе завода литейных цехов, а для машиностроительного завода, в состав которого входят только Цехи термо- и металлообработки, ширина зоны 50 м. При такой малой ширине санитарно-защитных зон возникают большие трудности в обеспечении чистоты воздуха в селитебных зонах.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич - подборка материалов, оцифровка, статьи, разработка ПО 2001-2017
Вдохновитель и идеолог проекта: Злыгостева Надежда Анатольевна
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу первоисточник:
http://ecologylib.ru "EcologyLib.ru: Экология"