Инвентаризация выбросов в атмосферу загрязняющих веществ гальванических цехов машиностроительных предприятий

С целью придания металлическим изделиям защитных, защитно-декоративных и особых функциональных свойств, обеспечивающих их надежную и долговечную эксплуатацию в различных условиях, в машиностроении широко используются химические и электрохимические процессы нанесения покрытий. Перед нанесением покрытий поверхности деталей необходимо подготовить. С этой целью их подвергают механической и химической очистке.

Электрохимическим способом стальные изделия покрывают цветными металлами: цинком, кадмием, медью, никелем, хромом. Кроме того, в приборостроении контактные поверхности деталей часто покрывают тончайшим слоем благородного металла (серебра или золота).

Химическим способом нанесение покрытий осуществляют при воронении, фосфатировании и химическом оксидировании.

В качестве электролитов и растворов для нанесения покрытий применяются концентрированные и разбавленные растворы минеральных кислот: серной, соляной, азотной, ортофосфорной, хромовой, их солей и др. В ваннах химического обезжиривания часто используются растворы щелочей.

Таким образом, с учетом большого разнообразия химических и электрохимических процессов, применяемых в гальванических производствах, используемой номенклатуры химических веществ, различия температурных режимов не удивляет широчайший спектр состава выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.

Технологические процессы нанесения покрытий электрохимическим способом достаточно сложны, они включают в себя ряд последовательных операций:

  • • электрохимическое или химическое обезжиривание;
  • • травление;
  • • рыхление;
  • • шлифование и полирование;
  • • декапирование;
  • • нанесение покрытий.

Почти каждая из этих операции сопровождается выделением в воздух помещения цеха и в атмосферу различных загрязняющих веществ (особо токсичны растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот).

Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ от гальванического цеха может быть выполнена любым из способов:

  • • инструментальным (или инструментально-лабораторным);
  • • балансовым;
  • • расчетным.

Расчетный способ, основан на «Методике расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при производстве металлопокрытий гальваническим способом»[1]. Данная «Методика...» основана на использовании удельных показателей выбросов, отнесенных к единице площади зеркала гальванической ванны и поправочных коэффициентов. Один из этих коэффициентов учитывает агрегатное состояние загрязняющих веществ, которые могут пребывать либо в газообразной, либо — в аэрозольной фазе. В последнем случае из-за действия гравитации часть аэрозолей будет оседать на стенках вентиляционных каналов и воздуховодов.

Массовое выделение загрязняющих веществ М'ш, г/с (кроме операции обезжиривания деталей в органических растворителях) рассчитывается по соотношению

где jj — величина удельного выделения загрязняющего вещества с единицы поверхности ванны, мг/(с • м2) (табл. 4.44 и 4.48); F — площадь зеркала ванны, м2; Кх коэффициент укрытия ванны. При наличии в составе раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) Кх = 0,5, при отсутствии ПАВ К{ = 1; К2 коэффициент загрузки ванны, рассчитываемый по формуле F2 = /дет / Fjxejf где /дет — суммарная площадь поверхности фактически обрабатываемых в течение одного часа деталей, м2, /дст — паспортная производительность ванны, м2/ч; К3 коэффициент заполнения объема ванны раствором: при заполнении ванны на 70% /С3 = 1, при заполнении ванны на 100% Ks = 1,47. В общем случае К3 определяется из соотношения: К3 = Х/70, где X — фактический процент заполнения объема ванны; КА — повышающий коэффициент, учитывающий размер обрабатываемых деталей. В случае нанесения покрытий на мелкие детали насыпью в колокольных и барабанных ваннах КА равен 1,5, для крупных деталей К4 = 1,0.

Массовое выделение паров органических растворителей, г/с, в процессе обезжиривания деталей рассчитывается по формуле

где со, — величина удельного выделения паров органических растворителей с единицы поверхности ванны в процессе обезжиривания, мг/(с • м2), (табл. 4.45), при скорости воздушного потока в помещении 0 м/с и температуре 20°С; К6 коэффициент, зависящий от площади испарения (табл. 4.46); К7 коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (табл. 4.47).

Следует отметить, что в табл. 4.44 и 4.48 приведена только малая часть операций подготовки поверхности деталей и нанесения покрытий электрохимическим способом.

Как уже было отмечено выше, массовый выброс загрязняющего вещества в атмосферу Мш будет отличаться от его выделения ЛГш на величину потерь, вызванных:

  • а) тем обстоятельством, что не все количество выделяющихся веществ поступает в вытяжную вентиляционную систему (эффективность местного отсоса меньше 1,0);
  • б) оседанием загрязняющих веществ в воздуховоде (только для аэрозолей);
  • в) поглощением веществ в газоочистном устройстве (при наличии такового).

Следовательно, величина массового выброса загрязняющего вещества, находящегося в газовой (паровой) фазе, составит:

где &()ТС — эффективность местного отсоса (доли единицы); г|г — эффективность газоочистного устройства но очистке выбросов от газов (доли единицы).

Величина массового выброса /-го загрязняющего вещества, являющегося аэрозолем:

где r|a — эффективность газоочистного устройства по очистке выбросов от аэрозолей (доли единицы); К5 — коэффициент, учитывающий снижение относительного содержания аэрозолей в удаляемом воздухе по пути его движения. Коэффициент К5 может быть оценен по эмпирической формуле

где L — длина воздуховода в метрах.

Итого, массовый выброс /-го загрязняющего вещества, г/с:

Валовый выброс /’-го загрязняющего вещества, т/год, может быть рассчитан по величине массового выброса и продолжительности работы ИЗА в течение года:

где t — продолжительность работы оборудования, ч/год.

Таблица 4.44

Величина удельных выделений загрязняющих веществ в атмосферу на участках подготовки деталей

Наименование

технологической

операции

Наименование

материалов

Наименование выделяющегося загрязняющего вещества (ЗБ)

Величина удельного выделения V|lj, мг/(с • м2)

Аэрозоль

Газовая

фаза

Активация деталей из коррози- онно-стойких сталей

Кислота

фтористоводородная

Водород фтористый

-

4,97

Кислота соляная

Водород хлористый

3,00

8,52

Активация деталей из сталей и сплавов

Кислота соляная

Водород хлористый

3,00

8,49

Нейтрализация

Кислота лимонная или

Кислота лимонная

2,00

Кислота винная

Кислота винная

2,00

Обезжиривание деталей из стали и сплавов

Натрия гидроксид

Натрия гидроксид

1,00

Наименование

технологической

операции

Наименование

материалов

Наименование выделяющегося загрязняющего вещества (ЗВ)

Величина удельного выделения V|Ij, мг/(с • м2)

Аэро

золь

Газовая

фаза

Сода кальцинированная

Натрия карбонат

2,00

-

Три I штрийфосфат

Натрия фосфат

2,10

Синтанол ДС-10

Пассивирование деталей из стали и сплавов

Натрий азотнокислый

Натрия нитрит

7,50

Сода кальцинированная

Разрыхление ока- липы на деталях из коррозионно- стойких сталей

Натрия гидроксид

Натрия гидроксид

55,0

-

Натрий азотнокислый

Натрия нитрат

0,90

Травление дета- лей из коррозионно-стойких сталей

Кислота азотная

Кислота азотная

1,40

Натрий фтористый

Натрий хлористый

Азота диоксид

-

7,56

Таблица 4.45

Величина удельных выделений паров органических растворителей с поверхности ванны в процессе обезжиривания деталей

Наименование технологической операции

Наименование

материалов

Наименование выделяющегося загрязняющего вещества (ЗВ)

Величина удельного выделения a>мг/(с • м2)

Аэрозоль

Газовая фаза

Удаление жиро- вых загрязнений с поверхности деталей

Ацетон или

Ацетон

-

151,2

Бензин или

Бензин

-

89,3

Спирт этиловый или

Спирт этиловый

-

31,7

Тетрахлорэтилен или

Тетрахлорэтилен

-

20,8

Трихлорэтилен или

Трихлорэтилен

-

74,1

Уайт-спирит

Уайт-спирит

-

3,6

Таблица 4.46

Зависимость коэффициента К(- от площади испарения

Площадь зеркала ванны, м2

Коэффициент

Кь

Площадь зеркала ванны, м2

Коэффициент KG

0,05

2,89

0,55

1,39

0,10

2,56

0,60

1,33

0,15

2,35

0,65

1,27

Площадь зеркала ванны, м2

Коэффициент

*6

Площадь зеркала ванны, м2

Коэффициент К6

0,20

2,17

0,70

1,22

0,25

2,0

0,75

1,18

0,30

1,85

0,80

1,13

0,35

1,72

0,85

1,09

0,40

1,6

0,90

1,06

0,45

1,52

0,95

1,03

0,50

1,45

1,0 и более

1,0

Таблица 4.47

Зависимость коэффициента /С7 от скорости воздушного потока над поверхностью испарения и температуры воздуха

Скорость воздушного потока над поверхно- стыо испарения, м/с

Значение коэффициента К7 в зависимости от температуры воздуха в помещении, в °С

10”

15”

20”

25”

30”

35°

0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3,6

2,6

2,4

2,0

1,8

1,6

0,2

4,6

3,8

3,5

3,0

2,4

2,3

0,3

5,5

4,5

4,3

3,5

2,9

2,7

0,4

6,2

5,1

4,9

4,0

3,3

2,9

0,5

6,6

5,7

5,4

4,1

3,6

3,2

1,0

10,0

8,7

7,7

6,5

5,6

4,6

Таблица 4.48

Величина удельных выделений загрязняющих веществ в атмосферу на участках нанесения покрытий

Наименование технологической операции

Наименование

материалов

Наименование выделяющегося загрязняющего вещества (ЗВ)

Величина удельного выделения р/, мг/(с • м2)

Аэрозоль

Газовая

фаза

Нанесение покрытия из сплава висмут-олово на детали из стали

Олово (II) сернистое

Олова сульфат

0,23

Кислота серная

Висмута (III) хлороксид

Натрий хлористый

Кислота серная

0,4

Синтанол ДС-10

Наименование технологической операции

Наименование

материалов

Наименование выделяющегося загрязняющего вещества (ЗВ)

Величина удельного выделения у.-, мг/(с • м2)

Аэрозоль

Газовая

фаза

Никелирование деталей из коррозионно-стойких сплавов (предварительное)

Никель дву хлористый

Никеля хлорид

0,05

-

Кислота соляная

Водород хлористый

3,0

8,13

Никелирование деталей из стали, меди и ее сплавов

Никель сернокислый

Никеля сульфат

0,15

-

Магний сернокислый

Магния сульфат

0,15

Натрий сернокислый

Натрия сульфат

0,20

Кислота борная

Кислота борная

0,50

Натрий хлористый

Оксидирование деталей из стали

Натрий серноватистокислый

Натрия сульфит

0,25

Аммоний хлористый

Кислота азотная

Аммония хло- рид

0,25

Кислота ортофосфорная

Оловяниро- вание деталей из стали, меди и ее сплавов

Олово сернокислое

Олова сульфат

0,23

Кислота серная

Синтанол ДС-10

Формалин

Кислота серная

0,40

Ацетил ацетон

Пассивирование деталей из коррозионно-стойких сталей

Ангидрид хромовый

Хрома (VI) оксид

1,00

Кислота серная

Серебрение деталей из стали, меди

Серебро азотнокислое (в пересчете на металл)

Калия цианид

1,50

Калий углекислый

Калий цианистый

Водород циани- стый

0,30

0,10

Эльдин

Хромирование

Ангидрид хромовый

Хрома (VI) оксид

5,00

Кислота серная

Препарат «Хромин»

Цинкова- ние деталей из стали, меди и ее сплавов

Цинк хлористый

Водород хлори- стый

0,80

17,81

Калий хлористый или

Аммоний хлористый

Аммиак

1,29

Кислота борная

Наименование технологической операции

Наименование

материалов

Наименование выделяющегося загрязняющего вещества (ЗВ)

Величина удельного выделения у,-, мг/(с • м2)

Аэрозоль

Газовая

фаза

Блескообразователь «Лимела ОЦ-1»

Кислота борная

0,50

Блескообразователь «Лимеда ОЦ-2»

Нанесение покрытия из сплава олово-свинец на детали из стали, меди и ее сплавов

Олово (II) борфтори- стос

Олово борфто- ристое

0,15

-

Свинец борфтористый

Кислота борная

0,50

-

Кислота борфтористово- дородная (свободная)

Кислота бор- фтористоводо- родная (в пересчете на бор фтористый)

0,07

Добавка ДС-натрий

Синтанол ДС-10

Практические задания

Исходные данные, необходимые для выполнения работы, приведены по вариантам в табл. 4.50.

Отчет о выполнении работы должен содержать:

  • а) исходные данные своего варианта;
  • б) ход вычислений;
  • в) результаты расчетов в форме итоговой табл. 4.49.

Таблица 4.49

Результаты инвентаризации выбросов в атмосферу загрязняющих веществ гальванического цеха

Наименование ЗВ

Величина выброса

массового, г/с

валового, т/год

Подготовка поверхности детали

Процесс нанесения покрытия

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта

Т ехнологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

Кпс

Эффективность

ГОУ

Лг/Ла

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

1

Активация деталей из коррозионно-стойких сталей фтористоводородной кислотой

96

1,0

1,23

0,9

80/92

17

2510

Сплав

висмут-

олово

ПАВ

0,78

84

1,5

1,52

0,86

77/90

12,4

2120

2

Удаление жировых загрязнений с поверхности деталей трихлорэтиленом

82

0,76

0,3

27

0,96

-/80

710

-

Хромирование

ПАВ

0,56

90

1,5

1,8

-

-

0,77

94/72

8,7

1970

3

Активация деталей из сталей и сплавов

92

1,0

1,34

0,8

75/88

10,5

1950

№ варианта

Технологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

ь

'vOTC

Эффективность

ГОУ

Лг/Ла

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

11икелирова- ние (предварительное)

ПАВ

0,75

80

1,0

i,6

0,75

76/91

9,3

2060

4

Нейтрал изация

85

1,5

1,52

0,92

81/91

11,2

2340

Никелирование

0,68

75

1,0

1,12

0,72

75/82

8,4

1870

5

Пассивирование деталей из стали и сплавов

90

1,0

1,9

0,93

83/90

13,1

2320

Оксидирование

ПАВ

0,88

85

1,5

1,34

0,76

71/84

11,5

1290

6

Разрыхление окалины на деталях из коррозионно- стойких сталей

87

1,5

1,8

0,8

82/87

15,5

2150

Оловнпровал ие

ПАВ

0,82

79

1,5

U2

0,78

80/85

9,2

1420

7

Т равленис деталей из коррозионно-стойких сталей

93

1,0

1,23

0,9

78/82

12,1

2450

№ варианта

Технологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

ь

'vOTC

Эффективность

ГОУ

Лг/Ла

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

Пассивирование

0,87

90

1,5

1,34

0,85

85/90

7,7

1840

8

Активация деталей из коррозионно-стойких сталей

88

1,0

1,12

0,82

71/80

8,5

2050

Серебрение

ПАВ

0,9

92

1,0

1,8

0,95

82/91

12,3

2340

9

Активация деталей из сталей и сплавов

86

1,5

1,52

0,8

77/82

10,2

1890

Хромирование

ПАВ

0,79

87

1,0

1,9

0,7

71/82

13,5

1260

10

Нейтрал иза1 доя

90

1,5

1,34

0,82

81/92

9,7

1720

Цинкование

ПАВ

0,85

83

1,5

1,6

0,9

83/95

11,3

2180

11

Удаление жировых загрязнений с поверхности

80

1,12

0,4

26

0,85

-/90

900

Сплав олово- свинец

0,82

85

1,0

1,34

0,78

74/83

14,7

1860

№ варианта

Технологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

ь

'vOTC

Эффективность

ГОУ

Лг/Ла

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

12

Пассивирование деталей из стали и сплавов

88

1,0

1.9

0,81

76/87

9,2

830

Сплав

висмут-

олово

ПАВ

0,75

91

1,5

1,54

0,83

75/82

12,1

1710

13

Разрыхление окалины на деталях из коррозионно-стойких сталей

82

1,5

1,12

0,79

83/91

10,2

2300

Никелирование

(предварительное)

ПАВ

0,83

95

1,0

1,9

0,9

80/88

7,1

2210

14

Травление деталей из коррозионно-стойких сталей

84

1,5

1,72

0,82

70/80

11,2

1700

Никелирование

ПАВ

0,77

91

1,0

1,23

0,77

77/82

8,9

2010

№ варианта

Технологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

ь

'vOTC

Эффективность

ГОУ

Л г/Л а

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

15

Активация деталей из коррозионно-стойких сталей

86

1,0

1,12

0,72

81/90

13,3

1030

Оксидирование

0,9

85

1,0

1,54

0,88

81/93

10,1

2400

16

Активация деталей из сталей и сплавов

92

1,5

1,8

0,75

78/87

9,8

950

Оловниро-

вание

ПАВ

0,88

87

1,5

1,9

0,89

83/89

12,4

1700

17

Нейтрализация

90

1,0

1,23

0,73

76/90

13,3

1030

Пассирование

ПАВ

0,9

85

1,0

1,54

0,88

81/88

7,2

1780

18

Удаление жировых загрязнений с поверхности

82

1,34

0,5

28

0,89

-/88

1400

Серебрение

0,79

81

1,5

1,12

0,73

70/81

12,1

1870

19

Пассивирование деталей из стали и сплавов

80

1,0

1,4

0,9

82/91

15,7

2190

№ варианта

Технологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

ь

'vOTC

Эффективность

ГОУ

Лг/Ла

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

Хромирование

ПАВ

0,92

87

1,0

1,8

0,88

75/83

8,6

1300

20

Разрыхление окалины на деталях из коррозионно-стойких сталей

80

1,5

1,9

0,7

70/76

9,9

1750

Цинкование

ПАВ

0,79

75

1,5

1,54

0,78

84/90

7,6

2100

21

Травление деталей из коррозионно-стойких сталей

90

1,5

1,23

0,82

76/81

12,2

2430

Сплав олово- свинец

ПАВ

0,86

81

1,0

1,34

0,84

76/93

13,7

1150

22

Активация деталей из коррозионно-стойких сталей

93

1,0

1,8

0,86

82/91

10,2

1730

№ варианта

Технологически й процесс

Наличие

укрытия

ванны

Коэффициент К2

Заполнение

ванны,

%

Коэф- фици- ент КА

Сведения о гальванической ванне

Эффективность

местного

отсоса

ь

'vOTC

Эффективность

ГОУ

Л г/Л а

Длина воздуховода /, м

Продолжительность работы t, ч/год

Подготовка

поверхности

детали

Панесение

покрытия

Площадь ванны F, м2

Скорость

движения

воздуха,

м/с

Температура

воздуха,

°С

Сплав

висмут-

олово

0,76

77

1,5

1,12

0,85

75/78

9,8

1650

23

Активация деталей из сталей и сплавов

91

1,5

1,54

0,81

71/82

11,2

1980

Никелирование

(предварительное)

ПАВ

0,86

81

1,0

1,34

0,9

73/92

8,6

980

24

Нейтрализация

90

1,5

1,23

0,82

76/81

12,2

2360

Никелирование

ПАВ

0,81

91

1,5

1,9

0,88

78/82

11,7

1800

25

Пассивирование деталей из стали и сплавов

77

1,0

1,54

0,8

80/89

8,3

2100

Оксидирование

0,8

78

1,0

1,12

0,86

77/80

14,9

1550

  • [1] Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при производстве металлопокрытий гальваническим способом (по величинам удельных показателей). СПб.: ОАО «НИИ Атмосфера», 1998.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >