Литейное производство с точки зрения экологии по киотскому протоколу

После ратификации Россией Киотского протокола экологические аспекты в России приобретают все большее значение, в том числе и в денежном выражении. Экологическую обстановку формируют выбросы на рабочем месте и в окружающую среду. Киотский протокол регламентирует выбросы в окружающую среду. В ближайшее время платы за выбросы будут только возрастать, особенно после вступления России в ВТО.

В машиностроительном комплексе России литейное производство (ЛП) наиболее материалои энергоемкое. Экологические проблемы в ЛП в большинстве случаев определяют экологическую ситуацию в машиностроении. Долгое время считалось, что наиболее неблагополучно с экологией на плавильном участке. Однако с развитием новых технологий изготовления стержней с применением синтетических смол различных классов эти проблемы затронули все переделы ЛП.

Количественная и качественная оценка вредных газовыделений

Разнообразие оценок экологической ситуации на различных переделах изготовления отливок не дает возможности оценить экологическую ситуацию всего литейного цеха, а также технологических процессов, применяемых в нем.

Предлагается ввести единый показатель экологической оценки изготовления отливок. Таким показателем могут быть удельные газовыделения одного компонента к приведенным удельным газовыделениям в пересчете на диоксид углерода (парниковый газ).

Газовыделения на различных переделах (П, Q_]; Q₂) надо рассчитывать следующим образом: при плавке — удельные газовыделения (в пересчете на диоксид) надо умножить на массу выплавляемого металла; при изготовлении форм и стержней — удельные газовыделения (в пересчете на диоксид) надо умножить на массу стержня (формы).

На этапах изготовления отливки экологическая ситуация определяется различными показателями.

От плавильных агрегатов количество выбросов загрязняющих веществ надо рассчитывать по формуле.

где П — выбросы, кг/ч; q — удельное выделение загрязняющих веществ на единицу продукции, кг/т; Д — производительность плавильного агрегата, т/ч; (3 — поправочный коэффициент учета условий плавки; Г) — эффективность снижения выбросов в долях единицы (эффективность очистки). Коэффициент 1,4 вводится для оценки количества неорганизованных выбросов за счет неплотностей технологического оборудования (в среднем это 40% от организованных выбросов). За счет совершенствования разных укрытий и уменьшения неплотностей можно снизить этот коэффициент.

Изготовление стержней и форм из ХТС. Исследование кинетики газовыделений позволило установить два этапа, наиболее характерных для этого процесса: 1-й этап — это заполнение стержневых ящиков смесью (такой процесс характеризуется высокими скоростями газовыделений); 2-й этап — это отверждение стержней и форм (здесь скорость газовыделений определяется открытой поверхностью стержня).

Газовыделение при заполнении ящиков смесью (1-й этап) и при отверждении смесей рассчитывают по формуле.

где Q_x — газовыделение при заполнении ящиков смесью, мг/ч; qf — приведенное к С0₂ удельное газовыделение при заполнении ящиков смесью, мг/(кг-ч); р — производительность смесителя, кг/ч; т_х — время заполнении ящиков, ч.

Газовыделение при отверждении смесей рассчитывают по формуле.

где Q₂ — газовыделение при отверждении, мг/ч; qf — приведенное к С0₂ удельное газовыделение при отверждении, мг/(дм²-ч); т₂ — время отверждения, ч; S — площадь открытой поверхности стержней (форм), находящихся одновременно в зоне отверждения, дм².

Охлаждение отливок. Используется метод расчета удельных газовыделений, где учитываются состав и условия прогрева смеси, коэффициенты деструкции и конденсации. Подсчитывается показатель Q₃.

Используя метод приведения, все удельные выделения пересчитывают на диоксид углерода С0₂ и рассчитывают показатель условной токсичности смеси вредных веществ (Г, м³/кг):

где v_f* — удельное количество вредного вещества за определенный промежуток времени, мг/кг; ПДК, — предельно допустимая концентрация этого вещества, мг/м³. Для расчета v-' надо использовать полученные значения П, Qj, Q₂ и Q₃ (в мг/ч) и определить показатели V* в мг/кг.

Чем выше окажется реальное значение Т, тем больше мер надо принять по снижению выбросов вредных веществ.