Экология промышленного производства

Основными экологическими недостатками индукционных печей является вредное воздействие магнитных полей на организм человека. У печей повышенной частоты это воздействие выше, чем у печей средней частоты. Индукционные печи создают электромагнитные поля, отрицательно влияющие на человека.

При работе индукционных печей возникают проблемы биоэлектромагнитной совместимости обслуживающего персонала. Электромагнитные поля снижают работоспособность, повышают утомляемость, вызывают головные боли, бессонницу, изменение кровяного давления и пульса.

Известны работы учёного Мюнхенского университета О. Петровича о взаимосвязи электромагнитных полей с онкологическими заболеваниями. Он показал, что электромагнитные поля представляют значительную угрозу здоровью в отношении раковых заболеваний, особенно опухолей нервных сетей, головного мозга и лейкемии. О. Петрович обращает внимание на большой вред, наносимый полями высокой частоты. При этом, если электрические поля воздействуют только на поверхность тела, то магнитные поля – на сердце, ток крови, и они беспрепятственно проникаютвнутрьтела.

Поэтому при применении индукционных плавильных печей необходимо принимать меры по защите работающих от воздействия электромагнитных полей.

Одной из таких мер является правильный выбор типа печей. Наименее опасны в этом отношении канальные печи, у которых напряжённость магнитного поля на рабочей площадке равна нулю, так каку канальныхпечеймагнитныеполяпоглощаютсясердечником.

Во многих случаях есть выбор между индукционными плавильными печами средней и промышленной частоты. Печи промышленной частоты имеют более высокий уровень напряжённости магнитного поля, чем печи средней частоты. Это, например, нашло отражение в различных немецких нормах напряжённости магнитного поля для печей промышленной и средней частоты.

Сравнение напряжённости магнитного поля, замеренной на расстоянии 1 м и высоте 1,5 м от работающих индукционных печей промышленной и средней частоты (фирмы ОТТО JUNKER, Германия), примерно при равных условиях, показало, что эта величина для печей промышленной частоты (50 Гц) составила в среднем 32,25 А/м, а для печей средней частоты (250 Гц) – 16,6 А/м.

101

Санитарными нормами и правилами при работе с источниками электромагнитных полей радиочастотного диапазона СанПиН 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)» с дополнениями от 12 февраля 2008 г. (Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь №33) установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия на людей электромагнитных излучений (ЭМИ РЧ) в диапазоне частот 30 кГц – 300 ГГц и основные санитарно-гигиенические требования к разработке, изготовлению, приобретению и использованию источников ЭМИ РЧ в процессе работы, обучения, быта и отдыха людей.

4.1.5.Вредные выбросы при производстве цветных сплавов

Взависимости от масштабов производства, требований, предъявляемых к качеству выплавляемого металла, и целого ряда других факторов, в цехах заготовительного и фасонного алюминиевого литья в качестве плавильных агрегатов применяют топливные тигельные, отражательные и шахтно-ванные печи, печи сопротивления

ииндукционные. Для осуществления процесса получения металлических слитков из лома цветных металлов, а также изготовления сплавов с заданными характеристиками применяются разнообразные шихтовые и присадочные материалы. Поэтому в газовых выделениях в процессе плавки присутствует большое количество различных компонентов. Кроме возгонов металла и его оксидов, оксидов серы и азота, встречаются фтористый водород, аммиак, ионы

хлора, графитовая пыль, фтористый кальций, хлористый барий и другие. Сокращение выбросов достигается созданием нового поколения пламенных плавильных печей, имеющих термический КПД 45 – 55 % и оснащённых высокоэффективными горелками, подогревом шихты отходящими газами, автоматизацией процесса плавки и подогрева расплава, системой очистки газов от вредных веществ. Использование шахтно-ванных печей и печей с регенеративной системой отопления позволяет в 2 раза сократить выбросы в атмосферу за счёт эффективного использования теплоты.

Все печи сопротивления отличаются минимальными выделениями по ходу плавки газов, которые связаны в основном с процессами рафинирования и модифицирования расплава. Установлено, что максимальное пылегазовыделение наблюдается в процессе рафинирова-

102

ния расплава хлорсодержащими соединениями (С2Cl6, ZnCl2, AlCl3), при этом объёмы выделяющихся пыли и хлоридов описываются параболическими зависимостями от времени нахождения рафинирующих препаратов в расплаве независимо от типа плавильного агрегата и используемых рафинирующих присадок. Средний размер частиц пыли колеблетсяот12 до18 мкмприихразмерномдиапазоне3 – 70 мкм.

На рис. 4.1 представлена зависимость запылённости и содержания хлоридов в газоходе по ходу плавки от электрической отражательной поворотной печи емкостью 2,5 т.

Время, мин

Рис. 4.1. Запыленность и содержание хлоридов в газоходе от электрической отражательной поворотной печи емкостью 2,5 т

При одинаковой добавке гексахлорэтана (С2Сl6) для рафинирования расплава образующиеся удельные выбросы хлоридов (qх) снижаются по экспоненциальной зависимости qх = 0,087 exp(– 1,88h) от глубины ванны расплава (h), что связано с увеличением продолжительности всплывания пузырьков AlCl3 и их химическим взаимодействием с компонентами сплава, сопровождающегося образованием соединений типа MgCl2, NaCl, CaCl2, которые создают слой шлака на поверхностирасплаваинеучаствуютвпроцессепылеобразования.

Наиболее распространёнными плавильными агрегатами для плавки алюминиевых литейных сплавов на предприятиях Республики Беларусь являются индукционные тигельные печи промышленной ча-

103

стоты (ИАТ-6) и повышенной частоты (ИАТ-2,5) с тиристорными преобразователями. Технологии плавки в данных печах существенно отличаются. В печах промышленной частоты загрузка шихты производится на «болото», т. е. для их эффективной работы требуется наличие жидкого остатка металла в количестве 20 – 30 % от объёма тигля. Печи повышенной частоты могут успешно эксплуатироваться без жидкого остатка, поскольку в них удаётся подвести к металлу большую мощность, что существенно снижает продолжительность плавки. Всё это оказывает определенное влияние на динамику выделения, количество и состав пылегазовых выбросов при плавке.

Замеры запылённости и анализ отходящих газов показывают существенный разброс контролируемых параметров как в пределах одной плавки, в зависимости от реализуемых операций, так и применительно к её отдельным периодам. При загрузке чушковых шихтовых материалов в пустой тигель запылённость в объёме печи колеблется от 0,10 до 0,36 г/м3, а в отдельных плавках от 0,48 до 0,96 г/м3. Аналогичная ситуация характерна и для периода завалки в печь возврата собственного производства, когда запылённость в рабочем объёме печи изменяется от 0,04–0,11 г/м3 до 0,16 – 0,25 г/м3. Такие колебания по запылённости связаны с различным составом возврата, содержанием в нём мелкой фракции (опилок, облоя) и наличием в тигле разного объёма жидкого расплава. Степень запылённости отходящих газов в газоходе существенно ниже, но также зависит от периодов плавки. На рис. 4.2 приведена зависимость запылённости и содержания хлоридов по ходу плавкивобъёмеиндукционнойтигельнойпечиИАТ-2,5.

Анализ процесса плавки сплава АК9 с использованием жидкого остатка («болота») в печи ИАТ-6 при наличии в составе шихты большого количества замасленного возврата, образующегося при литье под высоким давлением, показывает, что запылённость в печи во время загрузки возврата достигает 1,2 г/м3 в основном за счёт выбросов сажистых веществ, выделяющихся при сгорании масляного тумана. Одновременно в период загрузки в отходящих газах возрастает содержание углеводородов нефти до 1200 мг/м3 и СО до 150 мг/м3, а во время рафинирования 0,05 % C2Cl6 содержание хлоридов находится на уровне 90 мг/м3. Удельные выбросы пыли при плавке в ИАТ-6 составляют 1,51 кг/т, углеводородов нефти – 0,51, СО –

0,077 и хлоридов – 0,002 кг/т.

104

пературы заливки. Количественный и качественный состав выделяющихся из смесей газов необходим как для экологической оценки смесей, такидляпроектированиясистемгазоочистки.

В табл. 4.8 приведен перечень основных вредных веществ, выделяющихся из формовочных и стержневых смесей на различных технологических переделах изготовления отливок.

Таблица 4.8

Номенклатура основных вредных веществ, выделяющихся из стержневых и формовочных смесей

106

107

Как видно из представленных данных, на различных участках используется большое многообразие канцерогенных материалов и выделяется гамма газов, отличающихся друг от друга как классом опасности, так и нормами предельно допустимой концентрации (ПДК) в атмосфере (табл. 4.9).

108

109

110