ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ПОСТРОЕНИЕ БАЛАНСА МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ УЧАСТКА ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЛИТЕЙНОГО ЦЕХА ОАО «АЗОВСКИЙ ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД»

В связи с увеличением потребностей населения, повышенным спросом на современные товары и услуги, а также разнообразную как в качественном, так и в количественном составе продукцию, происходит бурное развитие промышленности, что, в свою очередь, оказывает пагубное влияние на все компоненты окружающей среды (ОС). Загрязнение ОС приводит к деградации почвенного покрова, лесных и водных ресурсов, истощению полезных ископаемых, к заболеваемости и гибели среди животного и растительного мира, и, непосредственно, к росту заболеваемости населения. Все вышеперечисленное требует изменения характеристик сырья, используемого для производства товаров и услуг, удовлетворяющих потребностям населения не только в улучшении качества жизни, но и в обеспечении санитарно-гигиенической и экологической безопасности. Уменьшающееся с каждым годом количество сырья и не всегда отвечающее требованиям его качество сказывается на стоимости сырьевых ресурсов, и, как следствие, на качестве изготавливаемой продукции (сокращение сроков эксплуатации, ухудшение показателей производственного процесса), что оказывает значительный экономический ущерб предприятию.

Одними из основных отраслей, оказывающих наиболее негативный вклад в загрязнение ОС, являются машиностроение и металлообработка - отрасли тяжёлой промышленности, производящие всевозможные машины и приборы для народного хозяйства, а также предметы потребления и продукцию оборонного назначения. Машиностроение и металлообработка являются одними из наиболее развитых отраслей промышленности и значимой составляющей экономики РФ. На данный момент действует около 2000 средних и крупных предприятий этих отраслей [1-2, 6]

Так, например, при плавке металла в газовых плавильных печах образуются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и твердые отходы производства и потребления.

Одним из опасных отходов, образующихся в отрасли, является асбест, который внесен в список самых опасных веществ по классификации МАИР и который на данный момент считается одним из опаснейших канцерогенов. Попадая в организм, асбестовая пыль не растворяется и не выводится из легких, там она остается уже на всю жизнь, постепенно врастая в ткани и отравляя человека. Асбест является источником профессиональных заболеваний у работников.

Построение балансовой схемы материальных потоков на примере типового технологического процесса позволит определить этап производства, оказывающий наибольший вклад в загрязнение ОС.

При построении балансовой схемы производственных потоков целесообразно выделять основные укрупненные этапы технологических процессов [4, 5]:

1. Подготовка с предварительной обработкой сырьевых ресурсов к основным производственным операциям (прием и дозировка компонентов);
2. Основные производственные операции с предварительно обработанными (подготовленными) сырьевыми ресурсами (плавка металлов в печи);
3. Завершающая обработка полуфабрикатов и получение готовой продукции (обработка на фрезерном станке).

Каждый этап производственного процесса сопровождается различными механическими потерями при транспортировке и разгрузке/загрузке сырья, выбросами загрязняющих веществ (ЗВ), поэтому для составления балансовой схемы производственных потоков необходимо знать не только характеристику сырья, в частности, качественный и количественный состав, а также состав и количество образующихся в ходе производственного цикла выбросов ЗВ и образующихся отходов.

Изучение совокупности технологических операций производства и определение негативных факторов воздействия на компоненты ОС дают возможность изобразить схематично и в общем виде баланс производственных потоков [3-5]. С этой целью примером для построения балансовой̆ схемы производственных потоков нами выбран ОАО «АОМЗ» и соответствующий̆ технологический̆ процесс производства отливок из алюминия и цинка (Рис.1.).

На рисунке приведен качественный и количественный состав загрязнений исходя из производства продукции - 60,382 т/год и затрат при этом сырья – 220,382 т/год.

Рисунок 1. Балансовая схема материальных потоков участка литья под давлением литейного цеха ОАО «АОМЗ»

На основе проведенной экологической оценки и с целью разработки мероприятий по снижению загрязнения нами проведен анализ построенной балансовой схемы, который показал:

1. с экологической позиции заслуживает внимания газовая плавильная печь, как источник, вносящий наибольший вклад в загрязнение ОС;
2. в процессе производства отливок происходят незначительные выбросы в атмосферу таких веществ, как углерода оксид, взвешенные вещества, сернистый ангидрид, азота оксид, алюминия оксид. Для уменьшения выбросов данных веществ в атмосферу на предприятии установлены индивидуальные пылеотделители ЗИЛ-900 с эффективность очистки (Е_оч), равной 99 %;
3. также образуются твердые отходы производства и потребления в виде асбеста в кусковой форме, графита (отработанные графитовые тигли), металлической пыли, шлака, съемов печей переплава алюминиевого и цинкового производства (таблица 1).

Результатом построения балансовой схемы является составление уравнения баланса.

Таблица 1.

Характеристика отходов, образующихся при производстве отливок из алюминия и цинка на участке литья под давлением литейного цеха ОАО «АОМЗ»

Материальный баланс производственных потоков основывается на законе сохранения массы вещества и может быть выражен формулой (1):

                                                                                (1)

где Q_исх – суммарная масса исходных продуктов производственного процесса;

Q_кон – суммарная масса конечных продуктов производственного процесса.

При расчете баланса производственных потоков должно выполняться равенство (2):

,                                                 (2)

где Q_а…Q_f- масса продуктов, поступающих в технологический процесс, кг;

Q_g…Q_v-масса продуктов, получающихся в ходе физической или химической обработки сырья, кг;

A, C - образующиеся в ходе производственного процесса выбросы, сбросы и отходы [7].

Для приведенной балансовой схемы материальных потоков литейного цеха №001 уравнение баланса представлено ниже.

Сырье = готовая продукция + выбросы + отходы

(0,64+182,369+0,073+36,6+0,7) т/год = 160 т/год + (0,69+0,096+0,132+0,026+0,003+0,014+0,005+0,025+0,004+0,003+7,9+5,0+

+0,013) т/год + (36,6+0,7+1,548+0,089+0,334+7,2) т/год

220,382 т/год = 220,382 т/год

Таким образом, анализ качественного и количественного состава, используемого на производстве сырья, а также информация о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу и образующихся отходах позволили построить балансовую схему производственных потоков с дальнейшим выявлением технологического оборудования, оказывающего наибольший вклад в загрязнение компонентов ОС. Для борьбы с выделяющимися выбросами и образующимися отходами необходимо разработать и применить ряд инженерно-экологических мероприятий [8].

Так, например, нами по результатам проведенного построения схемы баланса производственных потоков и ее анализа намечены пути снижения загрязнений от газовой плавильной печи:

1. Замена технологического оборудования на более современное, не использующее асбест в качестве футеровочного материала. В качестве печи, используемой для замены, может быть печь типа ИАТ-1/0,4 М3, емкостью 1 тонна, предназначенная для индукционной плавки и перегрева алюминия. В печи уменьшен расход электроэнергии, улучшены условия обслуживания и ремонта за счет применения быстросъемного плавильного узла, унифицированы конструкция и комплектующее оборудование, что обеспечивает применение прогрессивной технологии изготовления;

2. Замена футеровки исходной газовой плавильной печи. В качестве футеровочного материала может быть использован KERAMAT ECO, представляющий собой теплоизоляционный материал из ваты на основе стекловолокна с применением оксидов кальция, магния, кремния. Данный материал обладает низким коэффициентом теплопроводности, устойчивостью к термическому удару, устойчивостью к пламени, высокой химической стойкостью, а также нетоксичен;

3. Переработка во вторсырье образовавшегося асбеста в кусковой форме для продажи предприятиям по производству строительных материалов. Способом переработки асбеста в кусковой форме во вторсырье может быть установка дополнительного оборудования для утилизации. В качестве такой установки может быть дробилка двухвалковая ДВ-2-10А, для дробления материалов средней и малой прочности. Данная дробилка обладает высокой производительностью, небольшими габаритами.

Список литературы:

1. Статистический обзор по машиностроительной отрасли РФ. // URL: forum-nauka.ru/domains_data/files/26/Kosareva%20M.N.pdf
2. Парамонова О.Н., Штенске К.С. Анализ воздействия предприятий по производству лаков и красок на окружающую среду // Юрмилова Ю.Н., Актуальные проблемы строительства, ЖКХ И техносферной безопасности. - Волгоград: ВолгГТУ, 2018. – 391 с.
3. Geoffrey Hamer Solid waste treatment and disposal: effects on public health and environmental safety // Biotechnology Advances. 2003.№22 URL: sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/citla/Lecturas_temas_selectos/solid_waste.pdf
4. Обобщенная балансовая схема материальных потоков // СтудопедиЯ URL: studopedia.su/9_74260_shemi-materialnih-potokov-v-sisteme.html (дата обращения: 22 апреля 2019).
5. Научное обоснование построения баланса и экологической оценки производственных потоков при изготовлении железобетонных изделий и конструкций заводов ЖБИиК // Инженерный вестник Дона. 2015. №4 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_157_bespalov_gurova.pdf_23142110ee.pdf (дата обращения: 20.04.2019).
6. Парамонова О.Н., Штенске К.С. Анализ воздействия предприятий машиностроительной отрасли на окружающую среду // Донской гос. техн. ун-т., Актуальные проблемы науки и техники. 2019. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2019. – 1090 с.
7. Балансовая схема материальных и энергетических потоков деревообрабатывающего участка цеха № 10 ФГУП "МПЗ" // Бобродобро URL: trud.bobrodobro.ru/10729
8. Елисеева Т.П., Ежова И.М., Лакирбая И.Д. Исследование воздействия техногенных факторов на окружающую среду с целью обоснования управленческих решений по обеспечению экологической безопасности регионов России. // Инженерный вестник Дона. 2014. №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2361