Воздействие на окружающую среду металлообрабатывающих предприятий

КУРСОВАЯ РАБОТА Тема: «Воздействие на окружающую среду металлообрабатывающих предприятий»

Содержание Реферат Введение

1. Современное состояние металлообрабатывающих предприятий, динамика развития

1.1 Краткая историческая справка о возникновении металлообрабатывающих предприятий

1.2 Темпы роста производства

1.3 Применяемое оборудование, технология производства

2. Воздействие на окружающую среду

— на почву

— на воду

2.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сброс сточных вод

2.2 Загрязнение вод, почв

3. Влияние металлообрабатывающих предприятий на экологические системы и человека Выводы Список использованной литературы

Введение

Развитие металлообрабатывающей промышленности требует внимания специалистов к вопросам экологической безопасности процессов и технологий металлообрабатывающего производства.

Промышленная экология включает санитарно-гигиенические мероприятия посредством создания эффективных методов контроля вредных выделений, содержащихся в отходах металлообрабатывающего производства, широкого применения инженерных средств защиты окружающей среды от промышленных загрязнений.

Определяющая роль в реализации требований к воздуху рабочей зоны отводится инженерно-техническим средствам, обеспечивающим снижение концентрации вредных веществ до предельно-допустимой концентрации (ПДК). При этом немаловажная роль отводится методам и средствам контроля загрязнений, а также утилизации вредных выделений, исключающей их попадание в атмосферу в количествах, превышающих ПДК.

Организационные и инженерно-технические решения, направленные на устранение избыточного содержания вредных выделений в воздухе рабочей зоны и атмосфере, изложены с учетом требований ГОСТ 12.1.005.-76 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования». ГОСТ 17.2.4. 02−81 ОПА «Общие требования к методам определения загрязняющих веществ в воздухе населенных мест». ГОСТ 12.1.016−79 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Требования к методикам изменения концентрации вредных веществ»

1. Современное состояние металлообрабатывающих предприятий, динамика развития

1.1 Краткая историческая справка о возникновении металлообрабатывающих предприятий Обработка материалов резанием известна с древних времен: деталь вращали вручную, обработка велась кремниевым резцом. В XII веке появились токарные и сверлильные станки с ручным приводом.

Железные заводы — первые металлургические и металлообрабатывающие предприятия России, заложившие основы крупной русской промышленности. Существовали с глубокой древности, но развитие получили в XV—XVII вв. в связи с ростом заказов казны. Классическим железным заводом был Пушечный двор, возникший около 1479. Железные заводы делились на ручные, где все работы выполнялись вручную, и вододействующие, на которых ручные меха заменялись вододействующими, позволявшими поддерживать более высокую, равномерную температуру, необходимую для приведения железа в жидкое состояние.

Исторические источники доносят до нас довольно обрывочные сведения об этих заводах. Известно, например, Невьянское казенное предприятие, возникшее в к. 20_х годах XVII в. на р. Нейве в 15 верстах от Невьянского острога.

На заводе Дмитрия Тумашева (он был построен в 1682 близ впадения речки с характерным названием Железенки в Исеть) производилась не только первичная плавка руды, но и дальнейшая обработка получавшегося железа, о чем свидетельствует наличие кузницы, а в ней четырех молотов, из них двух больших. Последние употреблялись при изготовлении более крупных и тяжелых изделий и требовали обычно специальных молотобойцев. Наличие двух циклов — плавки руды и собственно обработки железа — говорит также о наличии более сложного разделения труда, чем в рудном и кузнечном производствах порознь.

Позднее русские ученые и изобретатели построили собственные оригинальные станки: граверные, копировальные, шлифовальные, гильотинные, а также создали первый в мире токарно-винторезный станок с механическим суппортом и сменными зубчатыми колесами (1738 год).

Основные промышленные типы металлообрабатывающих станков разрабатывались позднее в Великобритании. В дальнейшем конструкция их совершенствовалась в Германии, Франции, Швейцарии (точное станкостроение), а во второй половине XIX века лидерство перешло к США — в частности, в области автоматических станков для массового производства[2].

В СССР производственная политика на большинстве предприятий строилась по принципу полного цикла: предварительная обработка металла была неотделима от технологического процесса изготовления конечной продукции.

1.2 Темпы роста производства Рынок металлообработки с каждым годом растет и интенсивно развивается, появляются инновационные подходы в отрасли обрабатывающей промышленности России, наращивают объемы производства обрабатывающие отрасли. И до сих пор многие промышленные организации в производстве самостоятельно проводят первичную металлообработку с использованием мощностей, задействованных в основном производственном цикле. Прогноз развития металлообработки изображен на рисунке 1.

Рисунок 1

1.3 Применяемое оборудование, технология производства Методы обработки металлов.

Процессы механической обработки металлов делятся на две группы: обработка со снятием материала и обработка без снятия материала.

К методам обработки без снятия материала относятся прокатка, прессование, ковка и штамповка. Как правило, это черновые операции, предполагающие дальнейшую обработку заготовок резанием с целью получения детали требуемых размеров и класса шероховатости.

· Фрезерная — главное движение сообщается инструменту (фрезе), а движение подачи — заготовке.

· Токарная — обтачивание — заготовке сообщается вращательное главное движение, а инструментам (резцам) — движение подачи.

· Сверлильные и расточные — главное движение, так и движение подачи обычно сообщаются инструменту, однако в специальных станках это может не соблюдаться.

· Шлифование — главное движение всегда вращательное; оно выполняется инструментом (шлифовальным кругом).

· Давление — метод обработки, основан на использовании пластичности металлов, т. е. на их способности в определенных условиях воспринимать под действием внешних сил остаточную информацию без нарушения целостности материала заготовки.

· Строгание. При строгании на продольно-строгальных станках главное движение сообщается заготовке, а движение подачи — инструменту (резцу).При строгании на поперечно — строгальных станках и обработке заготовок на долбежных станках главное движение сообщается инструменту (резцу), а движение подачи — заготовке или резцу.

Зачастую для доведения металла до готового состояния в производство, возникает необходимость подвергнуть его обработки на не одном, а нескольких видах станках — универсальная обработка металла.

Резание — один из наиболее старых способов металлообработки. Несмотря на большое разнообразие вариантов, этот процесс с давних времен основан на использовании одного и того же принципа, когда лезвие инструмента, выполненное в виде неподвижного клина, скользит по обрабатываемой детали, снимая с нее стружку. Работу совершает лишь небольшой участок лезвия, который, находясь в постоянном контакте с обрабатываемым материалом, непрерывно греется, изнашивается и сравнительно быстро выходит из строя.

2.Воздействие на окружающую среду. Что делать, чтобы ослабить это воздействие Таблица 1

Воздействие на окружающую среду на разных этапах работы на металлообрабатывающих предприятиях отображено в таблице 1.

Чистовая обработка металлов

Поверхностная обработка увеличивает срок службы и улучшает внешний вид изделий из металла. Отдельные изделия подвергаются многократной и разнообразной поверхностной обработке (например, кузов автомобиля может быть фосфатирован, загрунтован и окрашен). В данной статье рассматриваются процессы, используемые для поверхностной обработки, и методы снижения их вредного воздействия на окружающую среду.

Чтобы снизить до минимума воздействие предприятия, занимающегося чистовой обработкой металлов, на окружающую среду, нужно сотрудничество между его руководством, служащими, местной общественностью и правительством. Общество интересуется проблемами борьбы с долговременным загрязнением воздуха, воды и почвы. Эффективная система мер по охране и рациональному использованию окружающей среды не может быть создана без подробного знания конкретных воздействий всех элементов, химикатов, металлов, технологических процессов.

Планирование предотвращения загрязнений окружающей среды смещает акцент с простой реакции тревоги на предвидение решений, направленных на замену химических реагентов, совершенствование технологических процессов, внедрение замкнутого производственного цикла. Такое планирование подразумевает следующую последовательность:

1. Принять меры по предотвращению загрязнений на всех производственных участках.

2. Определить потоки отходов.

3. Установить приоритеты мероприятий.

4. Выявить основную причину появления отходов.

5. Наметить и осуществить изменения, уменьшающие или предотвращающие появление отходов.

6. Оценить результаты.

Непрерывное совершенствование достигается установлением новых приоритетов и повторением действий, постепенно приближающих к цели.

Подробная техническая документация позволит оценить совокупность отходов, установить очередность мер по их возможному уменьшению. Компетентные решения о потенциальных изменениях будут содействовать:

— реальному совершенствованию производственного процесса

— изменениям в технологическом процессе, затрагивающим клиентов и поставщиков

— переходу на менее вредные технологические операции, где это возможно

— повторному использованию, рециркуляции материалов, где коренные изменения не целесообразны

— захоронению вредных отходов только в крайнем случае.

Основные и стандартные производственные процессы Очистка необходима, потому что все процессы чистовой обработки металлов требуют, чтобы готовые детали были свободны от органических и неорганических загрязнений (включая масла, окалину, шлифовальные и полировальные пасты). Используются три основных вида очистителей — растворители, обезжиривающие пары и щелочные моющие средства.

Растворители и обезжиривающие пары были почти полностью заменены щелочными материалами там, где последующие процессы связаны с мокрой очисткой. Растворители и паровые установки по-прежнему используются там, где детали должны быть чистыми и сухими, где нет дальнейшей влажной обработки. В некоторых случаях летучие растворители вытесняются терпенами. Менее ядовитые материалы вроде 1,1,1-трихлорэтана заменили более опасные материалы при обезжиривании паром (хотя этот растворитель постепенно выходит из употребления, поскольку способствует разрушению озонового слоя).

Циклы очистки щелочами обычно включают в себя погружение с выдержкой в растворе, за которым следует анодная электрохимическая очистка и погружение в раствор разбавленной кислоты. Для очистки алюминия используются нетравильные, несиликатные обезжиривающие растворы. Применяются, как правило, серная, соляная и азотная кислоты.

Анодирование представляет собой электрохимический процесс, способствующий уплотнению оксидной пленки на поверхности металла (часто алюминия). При анодировании детали обрабатываются растворами разбавленной хромовой или серной кислоты.

Конверсионное покрытие создает основу для последующей окраски или пассивации в целях защиты от окисления. При хромировании детали погружаются в раствор шестивалентного хрома с активными органическими и неорганическими веществами; при фосфатировании — в разбавленную фосфорную кислоту с другими агентами. Пассивация осуществляется посредством погружения в азотную кислоту с дигидратом дихромата натрия или без него.

Покрытие методом химического восстановления связано с нанесением металла без электричества. Нанесение покрытий из меди или никеля этим методом используется при изготовлении печатных плат.

Нанесение электролитического покрытия — получение тонкого слоя металла (цинк, никель, медь, хром, кадмий, олово, латунь, бронза, свинец, свинец-олово, золото, серебро, платина) на подложке (железной или из цветных металлов). Электролиты представляют собой металлы в растворе кислоты, щелочные нейтральные и щелочные цианидовые составы.

Оптимальные методы управления

Cущественного снижения опасности для здоровья людей и улучшения состояния окружающей среды можно добиться за счет таких усовершенствований технологического процесса, как:

· контроль за противоточной промывкой и проводимостью

· увеличение времени сушки

· использование большего количества смачивающих добавок лучшего качества

· поддержание как можно более высокой температуры процесса, чтобы понизить вязкость раствора и тем самым снизить его расход

· использование воздушного перемешивания при промывке с целью увеличения ее эффективности

· использование в ваннах для нанесения электролитического покрытия пластиковых шариков, чтобы уменьшить образование тумана

· использование более эффективных фильтров, чтобы можно было реже очищать электролитические ванны

· ограждение всех производственных участков, локализующее распространение разливов

· использование отдельных видов обработки для извлекаемых металлов, например, никеля

· установка систем извлечения (например, ионного обмена, естественного испарения, вакуумного испарения, электролитического извлечения, обратного осмоса и электродиализа)

· снижение количества загрязнителей и совершенствование очистки в дополнение к эффективной системе улавливания выбросов

· контроль за подачей материалов, удалением готовых изделий и отходов, гарантирующий безопасность на рабочем месте

· применение стандартных процедур (например, письменные процедуры, регулярные анализы производственной деятельности и рабочие журналы), чтобы создать основу для надежной структуры защиты окружающей среды.

Охрана окружающей среды от вредного воздействия конкретных отходов Для уменьшения объемов конкретных отходов используются следующие методы:

— Фильтрация. Патронные или кизельгуровые фильтры удаляют скопления твердых веществ, снижающих эффективность процесса.

— Обработка активированным углем может быть использована для того, чтобы удалить органические загрязнители (чаще всего применяется при никелировании, меднении, цинковании и плакировании кадмием).

— Очищенная вода. Естественные загрязнители воды и промывочных жидкостей (кальций, железо, магний, марганец, хлор, карбонаты и т. п.) могут быть удалены с помощью деионизации, дистилляции или обратного осмоса. Улучшение эффективности промывочной воды уменьшает объем шлама в ваннах, требующего обработки

— Замораживание карбоната в цианидных ваннах. При понижении температуры ванны до минус трех градусов Цельсия кристаллизуются карбонаты, образовавшиеся в результате распада цианида и адсорбции двуокиси углерода, и облегчается их удаление.

— Осаждение. Металлические загрязнители, поступающие на анодах, могут удаляться посредством осаждения цианидом и гидроокисью бария, гидроокисью, сульфатом или цианидом кальция.

— Заменители шестивалентного хрома. При нанесении декоративных покрытий шестивалентный хром может быть заменен электролитическими растворами трехвалентного хрома. Конверсионные хромовые покрытия перед покраской стоит иногда заменять не хромовыми или хромированием химическими методами без промывки.

— Нехелатные методы химической обработки. Вместо комплексонов, вносимых в технологические ванны для контроля концентрации свободных ионов, можно использовать нехелатные химические процессы и обойтись в растворе без металлов. Они будут выпадать в осадок и удаляться непрерывной фильтрацией.

— Нецианидные технологические реагенты. Отходы, содержащие свободный цианид, как правило, обрабатывают для окисления гипохлоритом или хлором, а сложные цианиды осаждают, используя сульфат железа. Применение нецианидных химреагентов позволяет обойтись без этапа обработки и уменьшает объем шлама.

— Обезжиривание в растворителе. Вместо обезжиривания деталей в растворителе можно использовать горячие щелочные ванны. Эффективность очистки удается увеличить за счет применения тока или ультразвука. Избавление от паров растворителя и шламов оправдывает дополнительные эксплуатационные расходы.

— Щелочные очистители. Если скопление масла, смазки и прочих загрязнителей снижает очистительную эффективность ванны, не нужно отказываться от применения щелочных очистителей — можно использовать съемные устройства для удаления загрязнений с поверхности, осаждающие устройства или патронные фильтры, улавливающие макрочастицы, а также масляно-водяные коагуляторы, микрофильтрацию или ультрафильтрацию для удаления эмульгированного масла.

— Уменьшение выноса. Снижение объема выноса из ванн помогает экономить ценные реагенты, которые загрязняют промывочную воду. Станет меньше шлама, образующегося в процессе обработки с осаждением металла.

Несколько методов уменьшения выноса:

— Рабочая концентрация ванны. Химическая концентрация должна оставаться как можно более низкой для уменьшения вязкости (для более быстрого осушения) и количества реагентов (в пленке).

— Рабочая температура ванны. Вязкость технологического раствора может быть уменьшена за счет увеличения температуры ванны.

— Смачивающие добавки. Поверхностное натяжение раствора уменьшается внесением смачивающих добавок.

— Установка заготовки. Заготовка должна быть подвешена таким образом, чтобы налипшая на нее пленка свободно стекала, не застревая в пазах или выемках.

— Время удаления или стока. Чем быстрее заготовка вынута из ванны, тем толще пленка на поверхности заготовки.

— Пневматические ножи. Обдувка заготовки воздухом при подъеме подвески над ванной, ускоряет стекание раствора и высыхание.

— Промывки разбрызгиванием. Они могут использоваться над нагретыми ваннами с таким расчетом, чтобы скорость промывной струи равнялась скорости испарения из ванны.

— Ванны для нанесения электролитического покрытия. Карбонаты и органические загрязнители должны быть удалены, чтобы предотвратить накопление загрязнения, которое увеличивает вязкость раствора.

— Сливные доски. Промежутки между ваннами должны быть закрыты сливными досками для улавливания рабочих растворов и возврата их в ванны.

— Коллекторные ванны. Заготовки необходимо помещать в коллекторные ванны (ванны «статической промывки») перед стандартной операцией промывки.

Для улавливания уносимых с обрабатываемыми деталями химикалий используются разнообразные технологии, среди них:

— Испарение. Атмосферные испарители встречаются наиболее часто, а вакуумные дают экономию энергии.

— Ионный обмен используется для химического восстановления промывочной воды.

— Электрохимическое извлечение. Это электролитический процесс, посредством которого растворенные металлы восстанавливаются и осаждаются на катоде (откуда и снимаются).

— Электродиализ. В этом процессе используются ионопроницаемые мембраны и электрический поток для отделения различных ионов от раствора.

— Обратный осмос. Для получения дистиллированной воды и концентрированного ионного раствора используется полупроницаемая мембрана. Высокое давление проталкивает сквозь мембрану воду, а большая часть растворенных солей удерживается.

2.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Для придания металлическим изделиям защитных, защитно-декоративных и функциональных свойств, обеспечивающих надежную и долговечную работу их в различных эксплуатационных условиях, большую роль играют химические и электрохимические процесс нанесения покрытий.

Электрохимические (гальванические) покрытия широко применяются при восстановлении деталей, выбракованных при равнительно малых износах.

Электрохимическим способом получают покрытия цинком, кадмием, медью, никелем, хромом. В машинои приборостроении используют электролитическое осаждение меди, цинка, кадмия, серебра и золота в цианистых ваннах.

Химическим способом нанесения покрытий осуществляют воронение, фосфатирование, химическое оксидирование.

Перед нанесением покрытий производят механическую и химическую подготовку поверхности деталей.

Процессы нанесения покрытий на поверхности металлических изделий связаны с протеканием электрохимических и химических реакций. В качестве электролитов и растворов для нанесения покрытий применяются концентрированные и разбавленные растворы кислот: серной, соляной, азотной, фосфорной, хромовый, их солей и др.

Разнообразие гальванических и химических процессов, применяемых при этом химических веществ, температурных режимов, обуславливает разнообразие качественного и количественного состава выделяющихся загрязняющих веществ, их агрегатных состояний.

Технологические процессы нанесения электрохимических покрытий включают в себя ряд последовательных операций: электрохимическое или химическое обезжиривание, травление, рыхление, шлифование и полирование, декапирование, нанесение покрытий.

Все эти операции сопровождаются выделением в воздух помещения и в атмосферу различных загрязняющих веществ. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот и др.

Основные выделяющиеся загрязняющиеся вещества: аэрозоли щелочей, кислот, солей металлов, а также пары аммиака, оксида азота, хлористого и фтористого водорода, цианистый водород.

Наибольшим пылевыделением сопровождаются процессы абразивной обработки металлов: зачистка, полирование, шлифование и др. Образующаяся при этом пыль на 30−40% по массе представляет материал абразивного круга и на 60−70% - материал обрабатываемого изделия. Интенсивность пылевыделения при этих видах обработки связана, в первую очередь, с величиной абразивного инструмента и некоторых технологических параметров резания. При обработке войлочными и матерчатыми кругами образуется войлочная (шерстяная) или текстильная (хлопковая) пыль с примесью полирующих материалов, например, пасты ГОИ.

Обработка металлов с применением СОЖ В ряде процессов механической обработки металлов и их сплавов применяют СОЖ, которые в зависимости от физико-химических свойств основной фазы подразделяются на водные, масляные и специальные.

Применение СОЖ сопровождается образованием тонкодисперсного масляного аэрозоля и продуктов его термического разложения.

Количество выделяющегося аэрозоля зависит от многих факторов: формы и размеров изделия, режимов резания, расхода и способов подачи СОЖ. Экспериментально установлена зависимость количества выделений масляного аэрозоля от энергетических затрат на резание металла. Удельные показатели выделений в этом случае определяются как масса загрязняющего вещества, выделяемая на единицу мощности оборудования (на 1 кВт мощности привода станка).

Применение СОЖ снижает выделение пыли до минимальных значений, однако в процессах шлифования изделий количество выделяющейся совместно с аэрозолями СОЖ металло-абразивной пыли остается значительным.

Термическая обработка.

Термическая обработка — технологический процесс, включающий нагрев металла, выдержку его при определенной температуре и затем охлаждение до комнатной температуры для достижения желаемых свойств.

Температура нагрева отличается в зависимости от типа обработки и используемого материала. График, показывающий диапазон температуры нагрева при различных видах термообработки металлов, изображен на рисунке 2. Кислород расходуется при горении. Содержание СО2, поступающего в атмосферу увеличивается.

Рисунок 2

2.2 Загрязнение вод, почв Промывочная вода Большая часть опасных отходов с предприятий по чистовой обработке металла разносится сточными водами, образующимися в результате промывочных операций после очистки и металлизации. Увеличивая эффективность промывки можно существенно уменьшить количество сточных вод.

Два основных приема делают промывку более эффективной. Во-первых, турбулентность потока промывочной воды, она возникает при ее разбрызгивании и перемешивании. Используют также перемещение подвески с деталями и подачу воздуха. Во-вторых, увеличение продолжительности контакта между заготовкой и промывочной водой. Несколько ванн противоточного типа, установленных в ряд, уменьшат количество используемой промывочной воды.

Процессы нанесения покрытия Большинство процессов нанесения покрытия включает в себя пять основных этапов: обработку сырья и его подготовку; подготовку поверхности; нанесение покрытия; очистку оборудования; сбор и удаление отходов.

Обработка сырья и его подготовка В это понятие входит хранение материалов, операции их смешивания и регулирование вязкости, транспортировка покрытий и сырья по территории предприятия. Необходим текущий контроль, чтобы свести к минимуму отходы в результате порчи и несоблюдения соответствующих технических требований (например, из-за чрезмерного снижения вязкости материалов). Избежать потерь помогает и оптимизация транспортировки.

Подготовка поверхности Выбор методики подготовки зависит от покрываемой поверхности — ее предшествующей обработки, степени загрязненности, смазки, а также от вида наносимого покрытия и требуемого его качества. Обычно выполняются такие операции: обезжиривание, удаление старого покрытия, предварительное покрытие или фосфатирование. Металл обезжиривается путем протирания растворителем или паром с галогенопроизводными растворителями, очищается водным раствором щелочи или алифатическими углеводородами, удаляющими органические загрязнители, масла и смазки. Кислотное травление, абразивная или огневая очистка используются для удаления вторичной окалины и ржавчины.

Часто применяемая операция — покрытие фосфором. Оно улучшает сцепление органических материалов с поверхностью металла и замедляет коррозию. Фосфорные покрытия наносятся погружением или распылением цинка, железа или раствора фосфата марганца. Фосфатирование сходно с нанесением электролитического покрытия. Подготавливаемые детали проходят через ряд химических и промывочных ванн.

Химическое или механическое удаление старого покрытия предшествует нанесению повторного покрытия, ремонту или осмотру. Наиболее распространенный химический метод — снятие покрытия растворителем. Смывающие растворы обычно содержат фенол, метиленхлорид и какую-либо органическую кислоту. Водная промывка для удаления химикатов приводит к образованию большого количества загрязненных стоков. Струйная абразивная очистка — распространенный механический прием. Это сухая операция, в которой используется сжатый воздух, подающий дробь или металлический порошок на обрабатываемую поверхность.

Качество операций по подготовке поверхности влияет на количество отходов. Если подготовка неудовлетворительная, в результате чего получается плохое покрытие, его снятие и повторная обработка увеличивают объем загрязнений.

Нанесение покрытия Операция связана с нанесением материала на поверхность и отвердением покрытия. Можно выделить пять основных технологий нанесения покрытия: горячее методом окунания; валиком; методом обливания; методом распыления; воздушным распылением на основе растворителя.

Покрытие воздушным распылением, как правило, ведется в контролируемой среде из-за выделения паров растворителя. Отходами становятся загрязненные тканевые фильтры и сточные воды (от систем мокрой очистки воздуха).

Цель отвердения — превратить связующее вещество покрытия в твердую, прочную поверхность. Одни материалы высыхают сами, другие сушатся разными способами, вплоть до воздействия пучком электронов или инфракрасным либо ультрафиолетовым излучением. Отвердение сопровождается выделением из покрытий на основе растворителей значительного количества летучих органических соединений (VOC) и является потенциально взрывоопасным, если концентрация растворителя превысит определенный предел. Поэтому операции отвердения проводятся с применением устройств контроля за загрязнением воздуха (для предотвращения эмиссии VOC и взрыва).

Острота проблемы защиты окружающей среды и охраны здоровья людей, ужесточение нормативных требований к рецептуре покрытий, высокая стоимость растворителей и захоронения опасных отходов — все это усиливает спрос на альтернативные покрытия, состоящие из менее опасных компонентов, применение которых сопровождается меньшим количеством отходов. К альтернативным покрытиям относятся:

— Покрытия с высоким содержанием твердых примесей. В них вдвое больше пигмента и смолы на такой же объем растворителя, чем в обычных покрытиях. Их применение снижает эмиссию VOC на 62 — 85% по сравнению с обычными покрытиями, поскольку содержание растворителя уменьшено.

— Покрытия на водной основе. Смесь воды с органическим растворителем делает эмиссию VOC и отработанных растворителей на 80 — 95% меньше, чем обычно (при применении покрытий на основе растворителей с низким содержанием твердых веществ).

— Порошковые покрытия без органического растворителя, состоящие из тонко измельченного пигмента и частиц смолы. Они представляют собой порошкитермопластические (высокомолекулярная смола для толстых покрытий) или термореактивные (низкомолекулярные соединения, которые образуют тонкий слой прежде, чем загустятся сшитым полимером).

Очистка оборудования Очистка оборудования является необходимой профилактической операцией. Она дает значительное количество вредных отходов, особенно если используются галогенопроизводные растворители. Очистка оборудования для нанесения покрытий на основе растворителей традиционно ведется вручную с использованием тех же органических растворителей. Ими периодически промываются трубки и шланги. Оборудование приходится очищать в промежутках между сменами и после окончания технологического процесса.

Сбор и удаление отходов Процесс нанесения покрытий порождает несколько видов отходов. Твердые — пустые емкости из-под материалов, шлам от чрезмерного распыления и после очистки оборудования, отработанные фильтры и абразивные материалы, засохшие покрытия, использованная ветошь. Жидкие — сточные воды после подготовки поверхности, от устройств против избыточного распыления, после очистки оборудования, некондиционные или избыточные материалы покрытий или для подготовки поверхности, отработанные очистные растворы.

По мере увеличения затрат на удаление отходов все более популярной становится рециркуляция отходов при замкнутом производственном цикле. Жидкости на водной основе, как правило, обрабатываются на месте перед отправкой на коммунальные станции очистки.

Эмиссия летучих органических соединений сопровождает традиционные (на основе растворителей) процессы нанесения покрытий, поэтому необходимы устройства, позволяющие регулировать уровень выбросов, такие как установки для поглощения углерода, для теплового каталитического окисления, конденсаторы.

Также в природные воды со сточными водами металлообрабатывающей промышленности поступают различные металлы, негативно влияющие на окружающую среду и на человека.

Соединения титана в природные воды поступают со сточными водами предприятий металлургической и металлообрабатывающей промышленности.

В незагрязненных поверхностных водах находится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах концентрация титана обычно невелика и составляет единицы или десятки микрограммов в 1 дм³, в морской воде — до 1 мкг/дм3.

ПДКв титана составляет 0.1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — общесанитарный).

Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей промышленности.

Содержание железа в воде выше 1−2 мг Fe/л значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования в технических целях. ПДКв железа составляет 0.3 мг Fe/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДКвр для железа — 0.1 мг/дм3 .

Также в природные воды поступают со сточными водами предприятий металлообрабатывающей промышленности кадмий.

Растворенные формы кадмия в природных водах представляют собой главным образом минеральные и органо-минеральные комплексы. Основной взвешенной формой кадмия являются его сорбированные соединения. Значительная часть кадмия может мигрировать в составе клеток гидробионтов. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах кадмий содержится в субмикрограммовых концентрациях, в загрязненных и сточных водах концентрация кадмия может достигать десятков микрограммов в 1 дм³. Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами. ПДКв составляет 0.001 мг/дм3, ПДКвр — 0.0005 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический).

Кобальт.

Соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии, количественное соотношение между которыми определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН. Растворенные формы представлены в основном комплексными соединениями, в т. ч. с органическими веществами природных вод. Соединения двухвалентного кобальта наиболее характерны для поверхностных вод. В присутствии окислителей возможно существование в заметных концентрациях трехвалентного кобальта.

Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способствует развитию малокровия у животных (таежно-лесная нечерноземная зона). Входя в состав витамина В12, кобальт весьма активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм³, среднее содержание в морской воде 0.5 мкг/дм3.

ПДКв составляет 0.1 мг/дм3, ПДКвр 0.01 мг/дм3 .

В поверхностных водах соединения хрома находятся в растворенном и взвешенном состояниях, соотношение между которыми зависит от состава вод, температуры, рН раствора. Взвешенные соединения хрома представляют собой в основном сорбированные соединения хрома. Сорбентами могут быть глины, гидроксид железа, высокодисперсный оседающий карбонат кальция, остатки растительных и животных организмов. В растворенной форме хром может находитьсяв виде хроматов и бихроматов. При аэробных условиях Cr (VI) переходит в Cr (III), соли которого в нейтральной и щелочной средах гидролизуются с выделением гидроксида. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах содержание хрома колеблется от нескольких десятых долей микрограмма в литре до нескольких микрограммов в литре, в загрязненных водоемах оно достигает нескольких десятков и сотен микрограммов в литре. Средняя концентрация в морских водах — 0.05 мкг/дм3, в подземных водах — обычно в пределах n.10 — n.102 мкг/дм3. Содержание их в водоемах санитарно-бытового использования не должно превышать ПДКв для Cr (VI) 0.05 мг/дм3, для Cr (III) 0.5 мг/дм3. ПДКвр для Cr (VI) — 0.001 мг/дм3, для Cr (III) — 0.005 мг/дм3 .

Цинк В воде существует главным образом в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов. Иногда встречается в нерастворимых формах: в виде гидроксида, карбоната, сульфида и др. В речных водах концентрация цинка обычно колеблется от 3 до 120 мкг/дм3, в морских — от 1.5 до 10 мкг/дм3. Содержание в рудных и особенно в шахтных водах с низкими значениями рН может быть значительным. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид. ПДКв Zn2+ составляет 1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДКвр Zn2+ - 0.01 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический) .

металлообрабатывающий загрязняющий экологический атмосфера

3. Влияние металлообрабатывающей промышленности на экологические системы и человека Защита от шума.

Технологии обработки металлов предполагают использование крупных и сложных технологических комплексов, работа которых сопровождается интенсивным шумом. Это в значительной степени осложняет условия труда и отрицательно влияет на работоспособность персонала, обслуживающего технологические комплексы. Для обеспечения нормальных условий труда на производствах с повышенным уровнем шума необходимо внедрение технических решений, шумозащитных материалов и конструкций, обеспечивающих снижение уровня звукового давления до нормативной величины.

Вибрационное воздействие.

Динамические условия эксплуатации ряда машин и механизмов, устройств исследовательского и технологического оборудования требуют инженерных решений, при которых значительно уменьшается вибрационное воздействие на обслуживающий персонал. К таким решениям следует отнести разработку виброизоляционных систем или отдельных виброизоляторов, применение которых значительно снижает колебательные движения (вибрацию) машин и механизмов в процессе их эксплуатации[4].

Нанесение покрытия.

Острота проблемы защиты окружающей среды и охраны здоровья людей, ужесточение нормативных требований к рецептуре покрытий, высокая стоимость растворителей и захоронения опасных отходов — все это усиливает спрос на альтернативные покрытия, состоящие из менее опасных компонентов, применение которых сопровождается меньшим количеством отходов. К альтернативным покрытиям относятся:

— Покрытия с высоким содержанием твердых примесей. В них вдвое больше пигмента и смолы на такой же объем растворителя, чем в обычных покрытиях. Их применение снижает эмиссию VOC на 62 — 85% по сравнению с обычными покрытиями, поскольку содержание растворителя уменьшено.

— Покрытия на водной основе. Смесь воды с органическим растворителем делает эмиссию VOC и отработанных растворителей на 80 — 95% меньше, чем обычно (при применении покрытий на основе растворителей с низким содержанием твердых веществ).

— Порошковые покрытия без органического растворителя, состоящие из тонко измельченного пигмента и частиц смолы. Они представляют собой порошкитермопластические (высокомолекулярная смола для толстых покрытий) или термореактивные (низкомолекулярные соединения, которые образуют тонкий слой прежде, чем загустятся сшитым полимером).

Выводы Расширение объемов производства, создание новых технологий в металлообрабатывающей промышленности предполагает увеличение объемов переработки сырья и, как следствие, увеличение выбросов в атмосферу пыли и разных газообразных веществ.

При увеличении объемов производства и соответственно росте загрязнений, свыше ассимиляционной емкости среды возникают экстернальные издержки, налагаемые на общество.

Теория экономической эффективности предполагает, что загрязнитель (предприятие, фирма, государство и т. д.) должны полностью компенсировать экологический ущерб, наносимый их деятельностью. Это создает стимулы для сокращения ущерба от загрязнения по крайней мере до того уровня, где предельные издержки сокращения загрязнения для производителя будут равны предельному ущербу, причиняемого этим загрязнением.

Рассмотрим проблему нахождения экономического оптимума загрязнений. Это понятие не означает, что загрязнений вообще не должно быть, и они все нейтрализуются. К сожалению, в экономической действительности это невозможно, так как чем больше улавливается загрязнений, тем дороже обходится борьба с каждой последующей единицей загрязнения. Тем самым для полной ликвидации загрязнений потребуются колоссальные затраты и легче будет вообще ничего не производить. Речь должна идти об определенных условиях, при которых достигается экономический оптимум между эффективностью производства и экстернальными издержками, экологическим ущербом. Рост металлообрабатывающей промышленности с каждым годом растет. Структура прибыли промышленности изображена на рисунке 3.

Рисунок 3

Охрана окружающей среды, в частности снижение уровня загрязнений атмосферы воздуха, в настоящее время является наиболее актуальной социально-экономической проблемой.

1.Тищенко Н. Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе. Справ. изд. — М.: Химия, 1988. — 368 с.

2. Любомиров П. Г. Очерки по истории русской промышленности.- М., 1947.

3. Струмилин С. Г. История черной металлургии в СССР.- М., 1954.

4.Варенков А. Н., Котиков В. И. Химическая экология и инженерная безопасность металлургических производств. Учебное пособие.-М., 2000.-382 с.