綠碳化硅清潔生產(chǎn)探析

綠碳化硅清潔生產(chǎn)探析王有樂;馬國東;鄭舒雯【摘要】綠碳化硅行業(yè)存在著工藝裝備落后、能耗水平過高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題,清潔生產(chǎn)能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)〃節(jié)能、降耗、減污、增效”的目標(biāo).在概述綠碳化硅清潔生產(chǎn)弓I用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,對綠碳化硅清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)基本內(nèi)容、分級指標(biāo)等方面進(jìn)行了探討，從介紹綠碳化硅生產(chǎn)對環(huán)境的污染出發(fā)，并提出了基于清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的綠碳化硅降污減排生產(chǎn)對策.【期刊名稱】《寧夏農(nóng)林科技》【年(勤期】2013(054)002【總頁數(shù)】3頁(P57-59)【關(guān)鍵詞】清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn);綠碳化硅;內(nèi)容【作者】王有樂;馬國東;鄭舒雯【作者單位】蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州730000【正文語種】中文【中圖分類】X38現(xiàn)代科技的發(fā)展對材料的性能提出了越來越高的要求，復(fù)合材料將在21世紀(jì)占主導(dǎo)地位。綠碳化硅由于其優(yōu)良的力學(xué)性能和良好的耐熱性和高溫抗氧化性日益引起人們的關(guān)注，而且必將成為耐環(huán)境材料的首選，其在軍工和民用工業(yè)中均有巨大的應(yīng)用前景，導(dǎo)致其需求量逐日遞增。但我國綠碳化硅生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)分布于西部，生產(chǎn)工藝較為落后，生產(chǎn)過程控制較粗放，使用的原料是石英砂和石油焦，主要能源為電耗，生產(chǎn)過程中排放大量的空氣污染物。節(jié)能減排是全球應(yīng)對氣候環(huán)境變化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題，綠碳化硅生產(chǎn)過程一氧化碳與二氧化碳排放量均較大，所以綠碳化硅生產(chǎn)過程中實(shí)施清潔生產(chǎn)的意義尤為突出，不僅是經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益同時(shí)實(shí)現(xiàn)的保障，更是企業(yè)環(huán)境責(zé)任的重要體現(xiàn)。因此，在綠碳化硅生產(chǎn)過程中，引進(jìn)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，降低污染物的排放，減輕對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，具有重要的意義。清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)和幫助企業(yè)進(jìn)行污染全過程控制的量化，尤其是對生產(chǎn)全過程產(chǎn)生污染的控制，使各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的污染預(yù)防具體化和定量化，以彌補(bǔ)當(dāng)前環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于末端治理、忽視全過程控制的弊端。目前國內(nèi)暫無綠碳化硅行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。筆者在分析綠碳化硅生產(chǎn)對環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，通過對十幾家綠碳化硅企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查、分析和研究，對綠碳化硅生產(chǎn)過程中主要能耗、物耗做出分級，為綠碳化硅企業(yè)清潔生產(chǎn)及加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)提供參考。1綠碳化硅生產(chǎn)對環(huán)境的污染1.1大氣環(huán)境污染綠碳化硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要大氣污染物是粉塵、SO2、CO、CO2和少量的NOX。粉塵產(chǎn)生于原料堆放、配料、裝爐、冶煉、扒爐、分級及產(chǎn)品破碎等過程；SO2、CO、CO2和NOX等氣體污染物主要在通電冶煉時(shí)石油焦燃燒產(chǎn)生，廢氣的排放均是無組織排放。廢氣的具體產(chǎn)生環(huán)節(jié)：①配料混合處。配料混合處主要使用裝載機(jī)裝料，石油焦、熟料等易揚(yáng)塵材料，易產(chǎn)生粉塵。②裝爐。裝爐是由天車提起裝滿混料的提升箱，輸送到爐體上方，人工放料、布料，該操作離地面高度有4~5m,易產(chǎn)生揚(yáng)塵。③通電冶煉。冶煉爐在通電冶煉過程中會產(chǎn)生大量的廢氣。廢氣的成分有煙塵、CO、CO2、SO2、NOX等。通電冶煉有時(shí)還會由于原料混合不均勻、粒度不符合配料要求、原料配比不合適時(shí)產(chǎn)生噴爐，造成大氣環(huán)境污染。④扒爐。當(dāng)爐體降溫到一定溫度時(shí)，使用天車將爐體兩側(cè)的爐墻板去除，爐體表面的保溫料會自然滑落到地面，產(chǎn)生大量的粉塵。此時(shí)爐體繼續(xù)進(jìn)行自然冷卻，當(dāng)爐體溫度降到50~60°C時(shí)，進(jìn)行人工扒爐，會產(chǎn)生大量的粉塵污染。⑤產(chǎn)品分級和破碎。產(chǎn)品進(jìn)行人工分級和破碎時(shí)會產(chǎn)生大量的粉塵。⑥排放高度低、數(shù)量多、分布廣的揚(yáng)塵點(diǎn)。如物料的儲存、輸送轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)品包裝等過程。1.2水環(huán)境污染生產(chǎn)綠碳化硅廢水的產(chǎn)生主要來自保溫料清洗水和廠區(qū)職工生活廢水。保溫料清洗廢水中懸浮物及無機(jī)鹽濃度較高，若不采取措施會污染周圍地表水及土壤環(huán)境。1.3廢渣污染綠碳化硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣主要是黏合物層的黃皮料，若不妥善處理，會造成二次揚(yáng)塵污染。1.4噪聲污染綠碳化硅生產(chǎn)過程中主要噪聲源為天車、斗式提升機(jī)、混料機(jī)、水泵等產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，若不采取隔聲降噪措施，影響周圍環(huán)境。綠碳化硅生產(chǎn)過程中污染物產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)見圖1。圖1綠碳化硅冶煉工藝流程污染產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)2綠碳化硅清潔生產(chǎn)引用標(biāo)準(zhǔn)2.1引用標(biāo)準(zhǔn)因目前國內(nèi)暫無綠碳化硅行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，因此生產(chǎn)中引用國家規(guī)定的相關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。綠碳化硅清潔生產(chǎn)引用的標(biāo)準(zhǔn)有：《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-96)、《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078-1996)、《碳化硅冶煉電爐能耗分等》(內(nèi)部使用)(JB/T50169-1999)、《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ/T425-2008)。2.2清潔生產(chǎn)指標(biāo)我國的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)生產(chǎn)服務(wù)過程的8個(gè)方面，將清潔生產(chǎn)的指標(biāo)分為6大類：生產(chǎn)工藝與裝備要求、資源能源利用指標(biāo)、產(chǎn)品指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)（末端處理前）、廢物回收利用率和環(huán)境管理要求。根據(jù)碳化硅行業(yè)特點(diǎn)、行業(yè)技術(shù)要求等，又將每個(gè)指標(biāo)分為1、2、3個(gè)等級，即國際清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平、國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平和國內(nèi)清潔生產(chǎn)基本水平，具體分級指標(biāo)（參考）見表1。另外，環(huán)境管理要求包括：①環(huán)境法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。符合國家和地方有關(guān)環(huán)境法律、法規(guī)，污染物排放達(dá)到國家、地方和行業(yè)現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)、總量控制和排污許可證管理要求。②組織機(jī)構(gòu)。建立健全專門環(huán)境管理機(jī)構(gòu)和有專職管理人員，開展環(huán)保和清潔生產(chǎn)有關(guān)工作。③環(huán)境審核。1級，按照ISO14001建立并有效運(yùn)行環(huán)境管理體系，環(huán)境管理手冊、程序文件及作業(yè)文件齊備；2級，環(huán)境管理制度健全，原始記錄及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)齊全有效；3級，環(huán)境管理制度健全，原始記錄及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基本齊全。④廢物處理。對工業(yè)固體廢物（包括危險(xiǎn)廢物）的處置、處理符合國家與地方政府相關(guān)規(guī)定要求。⑤生產(chǎn)過程環(huán)境管理。每個(gè)生產(chǎn)工序要有操作規(guī)程，對重點(diǎn)崗位要有作業(yè)指導(dǎo)書；生產(chǎn)工序能分級考核；建立環(huán)境管理制度，其中包括開停工及停工檢修時(shí)的環(huán)境管理程序，新、改、擴(kuò)建項(xiàng)目管理及驗(yàn)收程序，儲運(yùn)系統(tǒng)污染控制制度，環(huán)境監(jiān)測管理制度，環(huán)境管理記錄和臺賬。⑥相關(guān)方環(huán)境管理。購買有資質(zhì)的原材料供應(yīng)商的產(chǎn)品，對原材料供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量、包裝和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)實(shí)施過程控制。3基于清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的綠碳化硅降污減排生產(chǎn)對策綠碳化硅生產(chǎn)應(yīng)從原輔材料和能源、技術(shù)工藝、設(shè)備、過程控制、產(chǎn)品、廢棄物、管理、員工8方面采取清潔生產(chǎn)措施。表1綠碳化硅清潔生產(chǎn)分級指標(biāo)清潔生產(chǎn)指標(biāo)等級污染物產(chǎn)生指標(biāo)（末端處理前）廢物回收利用指標(biāo)生產(chǎn)工藝與裝備要求資源能源利用指標(biāo)產(chǎn)品指標(biāo)（優(yōu)級品率）（%）電爐額定容量（kVA）除塵裝置原輔料上料生產(chǎn)工藝操作石英砂入爐品味（%）冶煉控制碳質(zhì)材料入爐品味（C含量）（％）硅元素回收率（%）碳元素回收率（%）單位產(chǎn)品冶煉電耗［（kW?h）/t］綜合能耗（折標(biāo)煤）（kg/t）新水消耗（m3/t）SO2產(chǎn)生量（mg/m3）煙粉塵（mg/m3）水重復(fù)利用率（%）爐渣利用率（%）1級225000原料處理、產(chǎn)品破碎、回爐料篩分、破碎部位配有除塵裝置配料、上料、布料實(shí)現(xiàn)PLC控制功率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制SiO2含量>97%>87>98>85<9320<1220<0.5>95<0.4<5>951002級>12500同上同上同上SiO2含量>96%>85>95>80<9500<1267<0.8>95<0.4<5>951003級>6300同上配料、上料、布料實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及程序控制同上同上>85>92<80<11000<1476<1.0>90<0.4<5>901003.1原輔材料及能源綠碳化硅生產(chǎn)過程中廢氣污染物的產(chǎn)生主要來自原材料石油焦的燃燒和反應(yīng)。所用應(yīng)該選用優(yōu)質(zhì)石油焦進(jìn)行生產(chǎn)，石油焦進(jìn)場前進(jìn)行成分測定，不合格產(chǎn)品杜絕進(jìn)場生產(chǎn)。3.2技術(shù)工藝選用國內(nèi)外較先進(jìn)的冶煉生產(chǎn)工藝，采用裝機(jī)容量>12500kVA的變壓器進(jìn)行冶煉生產(chǎn)。3.3設(shè)備原材料設(shè)專門庫房存放；制定各設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度，由專人負(fù)責(zé)；各篩分、破碎點(diǎn)安裝除塵設(shè)備；配料、分級和破碎工序進(jìn)行室內(nèi)作業(yè)，降低揚(yáng)塵污染。3.4過程控制嚴(yán)格控制原料的配比和攪拌時(shí)間；嚴(yán)格控制冶煉加熱、保溫過程供電功率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量，削減廢渣產(chǎn)生量。3.5產(chǎn)品根據(jù)市場需求合理控制生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品存放時(shí)間，避免二次污染。3.6廢棄物產(chǎn)生的廢水企業(yè)內(nèi)部采取處理措施，達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）后排入城市污水管網(wǎng)。廢渣全部外售給煉鋼廠及其他單位用來生產(chǎn)耐火材料和脫氧劑。3.7管理嚴(yán)格崗位操作規(guī)程，詳細(xì)記錄生產(chǎn)記錄，實(shí)施有效的獎懲制度，定期對廠區(qū)及周圍環(huán)境進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，了解周圍環(huán)境質(zhì)量及公司污染物排放情況，如超標(biāo)應(yīng)及時(shí)采取措施，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。3.8員工定期對企業(yè)員工進(jìn)行培訓(xùn)，提高員工技術(shù)水平和環(huán)保意識，實(shí)行有效的獎懲制度，提高員工責(zé)任心和積極性。4結(jié)語清潔生產(chǎn)是一種全新的發(fā)展戰(zhàn)略，它借助于各種相關(guān)理論和技術(shù)，在綠碳化硅生產(chǎn)整個(gè)生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)采取〃預(yù)防”措施，將生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)過程、經(jīng)營管理及產(chǎn)品等方面的物流、能量、信息等要素有機(jī)地結(jié)合起來，并優(yōu)化運(yùn)行方式，從而實(shí)現(xiàn)最小的環(huán)境影響、最少的資源能源使用、最佳的管理模式以及最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)增長水平。【相關(guān)文獻(xiàn)】國家環(huán)境保護(hù)局.GB16297-96.大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.國家環(huán)境保護(hù)局.GB9078-1996.工業(yè)爐窯大