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电极糊生产企业卫生防护距离的划定方法探讨
加入时间:2020-11-21 15:52

  电极糊生产企业卫生防护距离的划定方法探讨_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。电极糊生产过程中将产生粉尘、沥青烟及苯并芘等有毒有害废气污染物,尤其是苯并芘对人体具有致癌影响,需要特别关注,对其采取有效的污染防治措施。为了保障人身安全,其生产企业需要划定一定的卫生防护距离,确保电极糊生产过程中外排废气污染物不对厂界外人体造成危害。为此,本文通过从国家标准对各类炭素材料的定义、分类,并结合生产工艺流程及主要产污环节、污染物产生等方面来探讨电极糊生产企业的卫生防护距离的划定方法。

  电极糊生产企业卫生防护距离的划定方法分析 卫生防护距离是指产生有害因素的部门 (车间或工段) 的边界至居民区边界的最小距离, 进一步解释为:在正常生产条件下,无组织排放的有害气体(大气污染物)自生产单元(生 产区、车间或工段)边界到居住区满足 GB3095 与 TJ36 规定的居住区容许浓度限值所需的 最小距离。 划定卫生防护距离作为一种环境保护措施, 可有效防止污染纠纷, 减少影响范围, 卫生防护距离的可达性是环评工作中必不可少的因素, 同时卫生防护距离又直接影响到工程 环保投资大小及选址可行性, 因此卫生防护距离的划定准确与否是环评工作中非常重要的一 环。 卫生防护距离的划定方法为根据国家颁布的相关行业卫生防护距离标准进行划分, 对国 家没有颁布卫生防护距离标准的行业或者不适用于相应行业卫生防护距离标准的则按照 《制 定地方大气污染物排放标准的技术方法(GB/T1203-91) 》所指定的方法进行计算。 电极糊属于炭素材料的碳糊类,是以无烟煤、冶金焦、石油焦等为主要原料经混捏制成 的炭糊,生产过程中不需要焙烧和石墨化。国家颁布有《非金属矿物制品业卫生防护距离第 4 部分:石墨炭素制品业》 (GB18068.4-2012) ,该标准适用范围为“地处平原地区的石墨电 极制造企业的新建、改建、扩建工程。其他石墨炭素制品生产企业和现有石墨电极制造企业 可参照执行。”从该卫生防护距离标准可看出,该标准是针对石墨电极及石墨炭素制品企业 制定的,而非针对普通炭素制品企业。那么电极糊生产企业的是否应该执行该卫生防护距 离标准,笔者通过以下几个方面的分析论证认为,电极糊行业不应该执行该标准。 1 电极糊与石墨炭素制品的区别 1.1《中国冶金百科全书 炭素材料》对炭素材料的分类 根据《中国冶金百科全书 炭素材料》[1],炭素制品按理化性质的不同,区分为炭质、 石墨质和半石墨质三大类。 ①炭质炭素制品,以无烟煤和冶金焦为原料,焙烧后不必石墨化,如砌筑铝电解槽及 炼铁高炉内衬用的炭块, 即使采用石油焦或沥青焦等易石墨化原料生产的不经石墨化的产品 也属于炭质炭素材料。炭质炭素制品的热导率较低而电阻率较高,没有润滑性,但机械强度 也比较高。 ②石墨质炭素制品则是以易石墨化的石油焦或沥青焦为原料,产品在焙烧后必须经过 石墨化高温处理,从而使产品获得石墨的一系列特性,如较高的热导率和较低的电阻率,灰 分很低,有良好的润滑性,但机械强度下降。从炭质到石墨质的转化是由热处理来完成, 并可通过热处理温度对炭素材料的理化性质进行调控。人们一般把在 2500℃左右高温处理 获得的石墨称为“人造石墨”,以区别于天然石墨,这个高温处理过程称为 “石墨化”。 ③半石墨质炭素制品为在生产某种炭质炭素制品时使用了电煅煤为主要原料,并加入 适量的石墨碎或天然石墨,产品的结构中有一定量的石墨成分,因而这种产品的电阻率比 一般炭质炭素制品低,但比石墨质炭素制品高。 1 炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电 炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制 品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。炭素制品按原料和生产工艺不同,可分为石墨制品、 炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。 由此可见,石墨炭素制品经石墨化处理后可成为石墨质炭素制品,未经石墨化处理的 炭制品则为碳质炭素制品。石墨电极及石墨炭素制品属于石墨质类,炭糊类属于炭质类。 1.2《国家标准炭素材料分类(GB 1426-1978) 》对炭素材料的分类 根据《国家标准炭素材料分类(GB 1426-1978) 》[2],炭素制品分为四类: ①石墨制品类(S):普通石墨电极、特质石墨电极、高功率石墨电极、抗氧化涂层石墨 电极、石墨块和石墨阳极。 ②炭制品(T) :铝电解用炭块、电炉炭块、高炉炭块、自焙炭块、炭电极、炭阳极、 炭电阻棒。 ③炭糊类(TH) :阳极糊、电极糊、密闭糊、粗缝糊、细缝糊。 ④特种石墨制品类(TS) :核石墨、细结构石墨、高纯石墨。 从上述分类可见,电极糊属于炭糊类(TH) ,炭糊制品作为炭素材料的一种,不是石墨 制品类(S) ,也不是炭制品类(T) 。 1.3《国家标准炭素材料分类(GB/T1426-2008) 》对炭素材料的分类 根据《国家标准炭素材料分类(GB/T1426-2008) 》[3],炭素材料除生产原料外,其产品 可分为 9 类,各类产品及其代号为:石墨制品类(S 类) 、炭制品类(T 类) 、炭糊类(TH 类) 、 电工机械用炭素材料类 (D 类) 、 化工用炭素材料类 (H 类) 、 特种石墨制品类 (TS 类) 、 特种炭素制品类(TT 类) 、炭纤维及其复合材料类(TX 类) 、纳米炭材料类(N 类) 。石墨 制品类(S 类) 、炭制品类(T 类) 、炭糊类(TH 类)是不同类别的炭素材料。 电极糊是以无烟煤、冶金焦、石油焦为主要原料经混捏制成的炭糊,不是石墨电极、石 墨制品、炭电极、预焙阳极和阴极炭块,其产品属于炭糊类(TH 类),不属于石墨制品类 (S 类) 、炭素制品类(T 类) 、电工机械用炭素材料类(D 类) 、化工用炭素材料类(H 类) 、 特种石墨制品类(TS 类) 、特种炭素制品类(TT 类) 、炭纤维及其复合材料类(TX 类)及 纳米炭材料类(N 类) 。 1.4 石墨电极、石墨炭素制品及炭糊类的关系结论 综上分析,石墨电极、石墨炭素制品是需要经过石墨化加工而成的炭素材料,其石墨化 工序是石墨电极、 石墨炭素制品生产的关键, 同时也是区分石墨炭素制品和其他炭素制品的 关键。由此可见,炭糊类不是石墨电极及石墨炭素制品,电极糊生产企业以《非金属矿物制 品业卫生防护距离第 4 部分:石墨炭素制品业》 (GB18068.4-2012)来划定卫生防护距离不 恰当。 2 电极糊与石墨炭素制品生产工艺及产污对比 2 石墨炭素制品是以石油焦为原料,经过煅烧、原料处理(破碎筛分、转运及沥青熔化) 、 混捏、成型、浸渍、焙烧、石墨化等制备而成。主要废气污染物为颗粒物、SO2、NOX、沥 青烟、苯并芘,主要产生环节为沥青熔化、石油焦煅烧、混捏、成型、浸渍、焙烧、石墨化。 粉尘 石油焦 石油焦煅烧 破碎球磨 沥青烟 苯并芘 SO2 配 料 粉尘 沥青烟 苯并芘 粉尘、SO2 NOX、沥青烟 苯并芘 粉尘、SO2 NOX、沥青烟 苯并芘 沥青烟 苯并芘 沥青烟 苯并芘 中温煤质沥青 沥青熔化、沉清 熔化沥青 混 捏 成 型 一次焙烧 浸 渍 二次焙烧 石墨化 熔化沥青 机加工 包装入库 图 1 石墨炭素制品生产工艺流程及废气污染物产污示意图 Figure 1 graphite and carbon products production process schematic pollution emissions of pollutants produced 电极糊属于炭素材料的碳糊类,是以无烟煤、冶金焦、石油焦等为主要原料经混捏成型 制成的炭糊, 生产过程中不需要焙烧和石墨化。 其中生产过程中的主要产污环节为原料处理 (破碎筛分、转运及沥青熔化) 、混捏、成型。主要废气污染物为颗粒物、沥青烟、苯并芘, 主要产污环节为沥青熔化、混捏、成型。 粉尘 无烟煤、冶金焦、石油焦等 原料处理 沥青烟 苯并芘 SO2 配 料 粉尘 沥青烟 苯并芘 沥青烟 苯并芘 粉尘 沥青烟 苯并芘 中温煤质沥青 沥青熔化、沉清 混 捏 糊料凉料 成 型 冷 却 电极糊 贮 存 图 2 电极糊生产工艺流程及废气污染物产污示意图 Figure 2 electrode paste production process and production of exhaust pollutants in sewage schematic 电极糊工艺流程较简单,与石墨炭素制品生产工艺相比,仅有原料处理(含沥青处理) 、 混捏、成型工序,没有石油焦煅烧、炭素制品焙烧、浸渍及石墨化等生产工序。炭素制品生 产过程中的废气污染物主要为烟粉尘、沥青烟(含苯并芘) ,其中沥青烟(含苯并芘)属于 特征污染物,也是对人体影响最大的污染物,尤其是苯并芘对人体有致癌作用。各种炭素制 品生产过程中排出的沥青烟量见下表: 表1 各种炭素制品生产过程中排出的沥青烟(焦油)量[4] Table 1 in the production process of various carbon products discharged asphalt smoke (tar) amount 序号 1 2 炭素产品 石墨电极(石墨化阴极) 预焙阳极 沥青烟的排出工序 沥青融化、混捏成型、焙烧(再次 焙烧) 、浸渍 沥青熔化、焙烧 3 沥青(包括焦油) 生产过程中外排的 用量,kg/t 沥青烟量,g/t 500 180 16000 4300 3 4 石墨质阴极及高炉炭块 炭糊类制品 沥青融化、混捏成型、焙烧 沥青融化、混捏成型 360 200~300 9800 3000~4500 据上表可见,炭糊类制品及石墨电极炭素制品的沥青烟产生量分别为 3000~4500g/t 产 品、16000g/t 产品,炭糊类沥青烟产生量仅为石墨电极炭素制品的 1/4,沥青烟的产生主要 集中在焙烧、浸渍工序。由此可见,电极糊生产企业参照《非金属矿物制品业卫生防护距离 第 4 部分:石墨炭素制品业》 (GB18068.4-2012)来划定卫生防护距离也不恰当。 3 电极糊生产企业卫生防护距离计算方法及计算结果 综上分析,笔者认为电极糊生产企业不适用于《非金属矿物制品业卫生防护距离第 4 部分:石墨炭素制品业》 (GB18068.4-2012)来划定卫生防护距离,目前电极糊生产尚无行 业卫生防护距离标准,因此可采用《制定地方大气污染物排放标准的技术方法 (GB/T1203-91)》所指定的方法来计算确定。 参考文献 [1] 黄启震等编.《中国冶金百科全书炭素材料》[M]. 北京:冶金工业出版社, 2004:498-499. [2] GB1426-1978,《国家标准炭素材料分类》[S] [3] GB/T1426-2008,《国家标准炭素材料分类》[S] [4] 宁前进.碳素厂沥青烟气的危害及治理[J],轻金属,2011,No11:40-45 4

 

 

 

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