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创新不忘环保:电缆制造过程中的环境污染

浏览次数: 日期:2018-05-15 09:34

  至今,电缆行业对环保电缆技术的讨论,几乎全部集中在电缆产品的使用性能上,也就是说集中在电缆产品与生态环境的友好关系问题上,而极少讨论电缆产品制造过程对人类生态环境的污染问题。如何控制电缆制造业对环境的污染应该提到日程上来了。

  我们一直在说电缆工业是不产生环境污染的工业,每个工厂都得到了环保局的认可,不少工厂还获得了ISO14001环保认证证书。但是,据深入仔细了解,在电缆制造工厂里,几乎每一道工序都存在着环境污染,只不过污染的形式、途径和轻重程度不同而已。厂区绿化、栽树、种草、养花,修筑假山、盆景,建设花园式工厂,只能给人以视觉上的感受,而对生产过程产生的三废处理却毫无帮助,只能是一种外观摆设而已。近几年来,有些专家学者曾经对电缆工业的环境污染做过论述,但还是仅限于电缆材料的成分,而没有涉及到电缆制造工序中造成的环境污染。

  铜是生命所必需的微量元素,但过量的铜对人和动、植物都有害。铜冶炼、加工过程中,如果不采取适当的消烟除尘措施,则发生黑色浓烟,污染严重。铜及其化合物的烟尘进入大气,造成大气污染。在铜冶炼和加工时,会产生铜酸性废水,每升废水最高含铜几十至几百毫克。靠近铜冶炼厂附近的土壤,含有高浓度的铜,这种废水若不进行处理就排放出去,会影响水的质量。

  据了解,有些小型铜杆工厂浓烟滚滚、臭气熏天,大量的污水、废气未经任何处理,直接外排,严重污染水质,农作物严重受损,有的甚至绝收,四周居民很多人都出现过胸闷、头痛、呕吐等各种疾病。

  产生废气主要是熔化炉产生的烟气、铜颗粒和煤气炉中产生的SO2气体等,应经过串联布袋除尘器除尘后达标排放。连铸连轧工序中产生工艺废水应冷却循环使用。轧机润滑系统废油和废乳化液应妥善处理。

  我国规定,工业废水中铜及其化合物最高容许排放浓度为1毫克/升(按铜计)。有些工厂仍然采用技术落后的火法炼铜工艺,土法炼铜者不计其数,造成严重的环境污染。国家正在加大力度检查污染严重的铜加工厂,以便从生产过程控制物质利用和污染排放,从源头减少污染,对生产过程中产生的废物、废水和余热等进行综合利用或循环使用,以提高资源利用效率并减轻或者消除对人类健康和环境的危害。

  许多电缆厂自己具备铝杆加工能力。熔铝热源燃料主要有发生炉煤气和烧重油两种。如果重油雾化不良、燃烧不完全,会产生黑烟。如果煤气发生炉配置不当或者失修,会发生CO气体泄漏毒化环境。在熔炼过程中,所用的溶剂还产生大量有害飞尘。如果消烟除尘措施不力,则产生浓烟,污染大气。应采用无污染与毒害的辅助材料,所产生的烟气经干法烟气净化技术处理后高空排放。铝杆连铸连轧冷却液需要认真处理后才能排放,应先调整废乳化液PH值(至6.5-7.5),再加入废液总量2~5%的氯化钠进行搅拌,溶化两小时后,再加入按废油量的1~3%的硫酸钾铝,稍加搅拌,再静止24小时,待其凝聚分层后,分离上部浮游物,排出下部的废水。有些小工厂采用土法设备制造铝杆,根本没有烟气、飞尘和废水处理措施,环境污染相当严重。

  电缆制造厂一般都是使用中小密炼机,因成本问题,一般都采用人工配料、人工投料、手动操作炼胶,工人劳动强度大,对车间及周围环境的污染严重。

  河南医科大学等单位曾经对电缆厂混橡工人的皮肤病情况做过调查研究,发现混橡作业工人皮肤病患病率为68.7%;对12种橡胶配料做了斑贴试验,其中防老剂(DNP和D)、促进剂(DM、M、CZ、DPTT)、抗氧剂1246和耐晒深红8种配料呈不同程度的阳性反映。经诊断和调查,证明橡加工工人的皮肤病主要是粉尘污染所致。

  虽然目前密炼机采用上辅机投料系统,实现了机械化和自动化,与人工配料、投料相比,确实减轻了劳动强度和环境污染,但由于原料要经历解包、投入储斗、按配方要求自动称量、放入中间料斗等过程。均有粉尘飞扬。解包、倒炭黑的工人,干完活后,除了眼晴和牙齿是白色外,身体其它地方全是黑色。

  铜拉丝油是由基础润滑油、乳化剂和稳定剂等配制而成的。拉丝工序的主要污染源是拉丝油。铜拉丝油废液处理主要包括破乳及水质净化两步。破乳主要是将油水两相分离,其原理是向乳化液中加入含Ca2+、Na+、Al3+等金属离子的盐类化合物,使乳化液中的表面活性剂与其生成不溶性皂类,而产生了凝聚。

  拉丝油配制时,需要加入某些化学物质,例如三聚磷酸钠或乙二胺四乙酸纳等。拉丝油在使用过程中会产生泡沫,还需要加入消泡剂。由于乳液中含有多种油脂而容易产生细菌,因此还要加入适量的抗氧化剂和杀菌剂。乳化液受到微生物 (如细菌、霉菌和藻类) 的侵蚀后,乳液中的不饱和脂肪酸等化合物被微生物所分解,破坏了乳液的平衡,产生析油、析皂及酸值增大,引起乳化液腐败变质,产生臭味。所有这些因素,都决定了拉丝油不能随便排放,最好是经过过滤后循环使用。最好使用去离子水,以减少因水的硬度对拉丝油的影响,以及水中Cl-对铜线的腐蚀,pH值不能低于6.5。适当控制乳液温度。系统中要配置过滤装置,及时滤掉铜粉和铜泥,保持拉丝油的清洁。更换废油时,要委托专门的回收公司把废油取走。有些电缆厂的环保不能达标,其中拉丝油的使用和废液、废渣的处理不当也是一个重要原因。

  有些分散在乡镇农村的小拉丝厂,仍然采用旧式水箱拉丝机,这种拉丝机用肥皂水进行单机死水润滑,根本不具备废水处理能力,随意排放,造成工厂周围水质污染。废拉丝润滑剂通常含水90%以上,其余的是铜皂、脂肪和油。这一废物的含铜量很大,象杀虫剂一样,不能向下水道里排放。

  镀锡是被公认的环境污染行当之一。目前,电线电缆行业广泛使用的铜线镀锡方法仍然是热镀锡和电镀锡。传统的开放式热镀锡方法仍然在许多中小企业中使用。热镀锡工序的主要污染源是铜线清洗剂酸、镀锡锅散发出的酸汽以及工艺废水。传统高温热浸锡工艺成本高,能源和锡的消耗浪费大且不安全,对环境和操作工人的身体健康有极大危害。车间的通风、排气、地面污染、废水排放、工人劳保等都应加以关注。经改进的热镀锡设备和工艺,虽然对环境污染有所改善,甚至被称为无污染镀锡,但需要对车间通风和废水排放严格控制。

  电镀锡通常被认为是无污染的镀锡工艺。其实,电镀锡工艺的污染主要取决与电镀液的成分和工艺控制。我国电线电缆行业有一些进口的金属丝电镀锡机组。这些进口电镀锡机有些在正常运转,据说不产生污染;有些则被环保部门查处水质污染问题而被禁止使用。即使有的正常使用的工厂,也是把电镀废液、淤泥偷偷地运到偏僻地带扔掉,而不敢乱排乱放。

  事实证明,不论热镀锡还是电镀锡,虽然在设备本身、镀锡液和添加剂等方面已经有很大改进,但只能尽量减少它们对环境的污染,而完全消除污染是不可能的。镀锡工序仍然是环保部门高度关注的工序。

  早在20年前,美国就列出了一个烟囱工业黑名单,其中电磁线工业单上有名,引起各国的关注。

  尤其是开始使用清漆制造漆包线以来,这一行业便带来了令人烦恼的环境污染控制问题。在制造漆包线时,通常使用酚、芳香烃和甲酚作为漆的溶剂载体。这些材料燃烧时所产生的有害气体排放到大气中去,会严重污染空气,危害人身健康。为了消除污染、改善环境,后来在漆包炉上加装了催化燃烧和焚化燃烧装置。旧式漆包炉都有焚化装置,有些使用催化剂,有些装有内部燃烧焚化装置。实践证明,热焚化燃烧装置的效率可达90-99%,而催化剂的效率开始时是90-95%,但其效率随着装置变脏而下降。据外国资料称,催化剂在漆包炉中的有效期最多大约1万小时,而新型陶瓷催化剂的有效期可达1年以上。至于漆包炉散发出的废气,现在正在使用高固体含量漆和水溶性漆加以解决。

  漆包线厂产生的废弃物包括拉丝润滑剂、废漆、废溶剂、废水和废气,这些废物对环境都有害,不能随便排放。

  PVC和PE在火灾中分解、氧化和燃烧时可以产生氯甲烷、氯化氢、苯、一氧化碳、二氧化碳等多种有毒或腐蚀性产物,对人造成伤害。

  在PVC挤出阶段的环境污染是PVC热分解作用引起的。PVC热分解时首先散发出HCL,还有一些铅、铬等重金属元素。PVC电缆料正常的挤出温度(160-180℃)下,便开始发生热分解,生成刺激性很强的白色烟雾(图5)。在PVC电线电缆挤出车间里,充满了这种很有害的气体味道,挤出机旁边的控制仪表外壳受到HCL气体的腐蚀而发黑生锈。长期与PVC挤出工作环境接触的人,会发生恶心、头晕、神经麻木等症状,并且会引发其他疾病。有些工厂在PVC挤出机头上方安装了吸风排气装置,有些工厂则没有安装,任凭有害气体散发,对操作工人的身体健康极为有害。排放出的气体对大气造成严重污染。挤出生产线上的冷却水槽里的水,由于PVC分解出HCL的缘故,其酸性PH值高于正常自来水,不能任意排放,应循环使用。

  橡胶原材料只有加入适当的配合剂、充分混合并经过硫化反应之后,才能变成具有不同功能的橡皮。混炼好的胶料挤出时,不论是热喂料还是冷喂料,都会散发出浓烈的气味。这些气味除了橡胶本身发出的以外,主要发自于各种配合剂。这些气味有的可以消除,有的则无法消除。如上所述,这些配合剂的粉尘对操作工人的危害很大,而且它们在挤出温度下的分解产物以气体形式危害人体健康。橡胶挤出和硫化时发生的气体排入大气中,会污染空气。居住在橡胶制品厂周围的居民无不对此进行投诉。另外,橡皮电缆硫化过程中产生的废水中含有橡胶和各种分解出的离子状有害物质,未经处理不能排入下水道。

  人们总认为XLPE是无毒无害的材料,在项目立项书和可行性报告里,也把化学交联电缆项目说成是没有环境污染的项目。其实不然。

  XLPE材料是由聚乙烯加入交联剂、抗氧剂和电压稳定剂等制成的,用于在CCV和VCV生产线上制造中高压交联电缆。XLPE在高温下发生化学交联反应时,同时也会分解生成枯基醇、乙酰苯、甲烷等副产物。尤其是用CCV生产线制造交联电缆时,必须将交联管每3个月清洗一次,以便清除管内积存的交联副产物污垢。据现场观察,这些副产物污垢就像沥青一样粘稠并且有臭味。有些交联副产物是以液态形式存在的。它们从交联管中排出后,应收集起来妥善处理,不能随意排放。据英国专家称,聚乙烯化学交联副产物中,有些是剧毒的、甚至致癌的物质 (extremely toxic and carcinogenic)。我国有235条CCV交联电缆生产线分布于全国各地,如果不严格控制交联工艺废水排放,其后果可想而知。

  从以上电缆工厂的环境污染描述可知,电缆行业不是没有污染的行业,而是污染相当严重的行业。应该采取适当的对策,并具体分解落实。

  (1)工厂经营者应切实提高环境保护意识,了解国家环境保护法律法规,使工厂建设和人类社会生态和谐发展。

  (2)加大环保投入力度,淘汰高污染、高能耗的陈旧设备,尽量采用新技术、新设备、新工艺,减少生产过程产生的污染,加强废气、废水、废渣处理,把废物排放控制在国家允许的最低水平。

  (3)加强拉丝、镀锡、漆包、挤塑、混橡、挤橡、硫化、交联等主要污染工序的环境监管,把ISO14001体系认证落到实处。

  资料来源:孙兆渭,以清洁的生产过程制造清洁的电缆产品,中国电工技术学会电线电缆专委会论文

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