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[技术资料] 以清洁的生产过程制造清洁的电缆产品
P:2009-06-29 21:01:45
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【关键词】 环境污染 环境保护 生产过程 环保电缆
1.前言
含有卤素和重金属化学成份的电缆可引起空气、水质和土壤等污染的危害,已经是一个不争的事实。欧洲和日本等国以及绿色和平组织,不但关注电缆产品对公共环境的污染,而且也开始关注电缆制造厂对生态环境的危害。尤其是欧盟发布了ROHS《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令》指令,要求所有投放欧盟市场的电器和电子产品不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等六种有害物质。此指令虽然在名义上是针对销售到欧盟国家的电子电器产品,而实际上其影响已扩大到全世界,并且对我国的出口造成了严重冲击。如何应对欧盟指令的冲击,如何适应国家环保法规的要求,已成为电缆制造企业必须面对的严肃问题。现在,电缆制造企业所做的工作,只不过是要求电缆材料制造厂提供符合要求的环保材料,只是局限于电缆材料方面的改进,而对自己的电缆制造工序中造成的公共污染和工人健康危害却考虑甚少。本文以环保电缆的技术要求为出发点,简要论述电缆制造工序中的污染和危害,以期引起电缆制造厂家注意,严格执行国家环保法规,尽量改善生产环境,减轻生产过程对环境的污染和对工人健康的危害,真正有效地全面落实ISO14001认证要求,以清洁的生产过程制造清洁的电缆产品。
2.环境保护对电缆的要求
从环境保护的角度出发,主要是人类生存环境对电缆提出的生态要求,并且随着人类对生态的日益重视以及对电缆材料性能的日益了解,这些要求也显得越来越严格。PVC(聚氯乙烯)曾经被认为是一种各种性能都很好的电缆材料。当人们发现它的阻燃性能还不理想时,就研制出了阻燃PVC。当人们发现它在燃烧时冒出黑烟并且含有毒性、腐蚀性气体而直接危机人类生命安全时,才引起了高度重视。作为电缆绝缘和护套材料的PVC,在电缆制造和废气电缆焚化处理时,会产生在环境中十分稳定并可在生物体内积聚的二恶英和氧茂。而且很多PVC还包含重金属等有害物质,如有机锡、铅、镉以及酞酸盐。当人们发现PVC电缆料中含有对人体健康有严重危害的重金属时,于是又提出了不含重金属的PVC电缆料。这就是PVC电缆材料和电缆产品技术的发展历程。人们在不断地认识世界,也在不断地改造世界。
当20世纪70年代初出现了阻燃PVC电缆料时,人们称这是防火电缆的巨大技术进步,而完全没有考虑到PVC材料的潜在危害。直到80年代初英阿马岛战争中,英国军舰起火,PVC电缆燃烧冒出大量浓密黑烟,造成人员严重伤亡和设备严重腐蚀,这才开始重视PVC电缆的危害,不久便出现了低烟无卤材料和电缆产品,一直延续到今天。其实,发生火灾时,火灾现场散发出的浓烟中,不仅仅是由PVC电缆材料散发的HCL(氯化氢),还有CO(一
氧化碳)等其他毒性气体。
从电缆的使用环境来看,可以概括为:空气中、直埋土壤中和水下三种场合,把架空、室内、隧道内以及设备内部等场合归入空气中应用。其中,受电缆影响明显的是空气中和土壤直埋两种使用环境。
空气中使用环境对电缆的要求是:
1) 具有阻燃性,燃烧时低烟、低毒或无毒性气体散发
2) 燃烧时只散发低腐蚀、无腐蚀性气体或者重金属
3) 在高温环境中使用达到热分解温度时不散发有害气体
4) 电缆与人体接触无毒无害
这些要求是人类生活空间最基本的要求。例如,船舶、航空航天器、矿井、车辆、地铁、隧道、地下商城、发电厂、变电站、石油化工、机场、高层建筑、通信设施、公用设施、医院、学校、娱乐场所等,都涉及到电缆的这些使用特性。随着科学知识的普及与提高,以后还会提出其他更高的要求。
土壤直埋使用环境对电缆的要求是:不污染水质和土壤,主要是重金属对土壤和水质的污染。
当我们了解了环境对电缆的要求之后,就有可能尽量使电缆产品满足环境的要求。
3.环保电缆的现状
十年以前,低烟无卤电缆大量推广应用,还有的把低烟无卤电缆称为“清洁电缆”、“绿色电缆”、“无公害电缆”以及“环境友好电缆”等。其实,低烟无卤电缆的概念仅仅以PVC电缆为参照物,局限于“烟”和“卤”,而“卤”又仅局限于HCL气体,而对HF(氟化氢)气体却只字不提。把普通低烟无卤说成是“清洁电缆”和“无公害电缆”并不恰当,因为它们还有其他方面例如不含重金属和易于回收再用等,并不一定完全符合现代环保要求。
近几年来,电缆品种名单上又多了“环保电缆”这个名词。于是人们把低烟无卤电缆称
为环保电缆,也是很片面的。如上所述,环保电缆的主要特征是阻燃、不含卤素、不含重金属和易于回收再用。这三个主要条件看似简单,实际上有大量的工作要做。
目前,对环保电缆的研究主要有两个方面,一是对PVC进行改型,使之减少含卤量、不含重金属同时也易于回收再用,并且已经取得了可喜的成果。
1) 不含卤素。减少含卤量,实际上就是降低了PVC的阻燃性能,而要保持一定的阻燃性能,就需要添加其他有机或无机阻燃剂。PVC树脂中的含氯量大约为57%,即使在含有配合剂的PVC材料中,氯的含量也有25-35%。PVC使用的溴系阻燃剂,当PVC燃烧时,会发生脱氢反应而生成HCL。资料介绍,HCL是极具腐蚀性的酸性物质,不仅刺激人的呼吸道粘膜,与CO一样使人感到窒息,同时腐蚀周围的仪器仪表和金属器具,污染大气环境,引发酸雨,形成二次灾害。同时,在不完全燃烧的条下生成含卤的脂肪族、芳香族化合物及氯氧化烃,其中含有叫作二恶英的致癌物质。磷系阻燃剂燃烧时不仅产生酸性腐蚀物及烟尘等,而且燃烧残渣进入水系统后会引起水资源的富营养化,造成藻类大量繁殖,鱼类生物大量死亡。所以,如何在既具有阻燃性、又不含卤素上达到平衡,使之完全符合环保要求,是摆在电缆材料企业面前的一项重要课题。
2) 不含重金属。就是要限制使用某些添加剂。所用的添加剂不能污染环境,如:铅盐不能用于电缆护套,电缆护套经雨淋渗入土壤中,被农作物吸收,人食用后会中毒;铅、镉、六价铬等重金属不能用,会污染土壤;多溴联苯、多溴联苯醚不能用,会产生二噁英,污染大气层。IEC60502标准中,已经对禁止使用的有害物质做了明确规定。
PVC电缆料中的重金属铅、镉和铬主要存在于阻燃剂、稳定剂、增塑剂、颜料、填料和润滑剂内。对人类健康和环境造成很大危险的主要是稳定剂、增塑剂和颜料。其他塑料材料如果使用这些添加剂,同样也会引起严重环境污染。
3) 易于回收再用。这是从资源利用、减少环境污染方面提出的要求。这一问题也是针对PVC提出来的。国外普遍采用焚烧法和掩埋法处理废气的电线电缆,而PVC埋于地下能一只保持几十年甚至上百年,因此最好的解决途径就是回收再用。
尽管人们对如何使PVC电缆料符合环保要求作出了巨大努力,但是总不能完全消除其有害成分,这是由PVC材料的分子结构特性所决定的。因此,欧洲和日本提出,要想制造真正的环保电缆,还得使用既不含卤素、也不含重金属的烯烃类材料,例如PE(聚乙烯)、阻燃PE和XLPE(交联聚乙烯),这是最佳的材料选择。
4. 中外对环保电缆条件认识上的差异
目前,世界上基本认可上述环保电缆的三个主要条件。但是,由于各国具体国情不同,在对具体条件和做法上也有一定差异。
美国:对所谓环保电缆的认识最肤浅,认为只要阻燃、低烟、低卤即可,至于重金属和易回收的考虑较少,大大落后于欧洲。
据美国EPA的研究报告称,美国电缆的产销量正以每年3.4%的速度增长,其中PVC电缆的数量大约占55-60%,并且还有相当大的一部分是FEP(聚全氟乙丙烯)电缆。加拿大的PVC电缆用量占60%,PE电缆占34%。美国的国情是,政府的技术政策被几个大型材料托拉斯控制着,而这几个托拉斯正是制造含卤材料的,因此他们迟迟不愿意改进技术工艺制造无卤材料,反而片面强调含卤材料优越性。至于FEP,是美国用量最大的氟塑料。美国的氟塑料电缆品种最多,甚至连军用舰船上也使用氟塑料电缆;而在欧洲,氟塑料电缆则很少见。美国有家电缆网站的编辑Frank Bishee说:“FEP是不含铅、不含磷、使用寿命长、稳定性高的材料,从在火灾中燃烧的危害角度来看,PVC就像汽油燃料,而FEP则像水泥一样”。
不过,美国也有两位有良知的科学家曾经发表文章抨击政府的技术政策,指出氟塑料释放出无色、无味,但毒性比HCL更强的HF气体,这种毒气类似于“光气”,其毒性比PVC散发出的HCL气体高得多,政府为何不禁止使用氟塑料电缆?实验研究证明,FEP电缆的毒性是PVC缆的1.5倍,是无卤缆的5倍。另外,所产生的氟氯烃会对臭氧层产生极大破坏。直到2003年,美国一些电缆材料厂才开始研制低烟低卤材料,至今也没有把重金属和易回收问题提上日程。
欧洲:自20世纪80年代末、90年代初起,欧洲全面推广低烟无卤电缆,并制订了一系列产品标准强制执行。他们从马岛战争中英国舰船起火和几个机场大火的事实中汲取了教训,认定PVC是火灾中散发毒性和腐蚀性气体的根源,主张在某些场合应全面禁止使用PVC电缆,而代之以PE、XLPE和其他聚烯烃电缆。欧洲是世界上环保要求最严格的地区,也是对电缆产品的环境安全性要求最严格的地区。他们所发布的ROHS指令,对电子电器产品用材料的环保要求十分严格,其影响波及全球。欧洲的电缆标准,不仅涉及阻燃、低烟无卤,也涉及到重金属和电缆废弃物的回收处理等问题。美国人自己也承认,欧洲市场上已经开始推广低烟无卤电缆,而美国市场上却按兵不动。
日本:1990年,日本电线电缆行业代表团访问欧洲,看到欧洲开始对某些场合用的电线电缆产品禁止使用PVC材料。由于国家之间贸易的关系,日本于1990年代初也开始着手研制所谓“环保电缆”。其实,“环保电缆”这个名称是日本人最先使用的,同时还提出了其他一些名称,也开发了五花八门的环保电缆产品。
日本最初是对PVC进行改性,以期符合阻燃、低烟、低卤、不含重金属和易于回收的要求。但是,事实证明,改性PVC的性能并不理想,不能完全符合环保要求,于是又把注意力放在完全不含卤素的聚烯烃类材料上,主要是PE、阻燃PE、XLPE和聚烯烃材料,而不把PVC改性材料电缆看作环保电缆。日本各大电器公司都发布了对环保电缆要求的文件,都在努力研制环保电缆。但是,日本还没有统一的环保电缆标准,各家的说法不尽相同。
例如,日本日立电缆公司在推广他们的绿色环保电力电缆(Eco-Green Power Cable)的解说词中,列举了电缆的三大特性:“一是燃烧时不散发气体、不产生二恶英或铅;二是发生火灾时不产生毒性气体;三是可回收。”这样介绍绿色环保电缆的特性显然是不全面,其缺陷在于只说了电缆在空气中燃烧时的特性,而忽视了日本人很重视的电缆直埋时重金属对水质和土壤的危害对策。
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中国:我国是世界上除美国以外的第二大电线电缆制造国。我国自20 世纪70 年代末、
80年代初开始对布电线改型并大力推广塑料绝缘电力电缆,从而开创了塑料电线电缆的新篇章。与欧美日国家相比,我国的塑料绝缘电线电缆是一个很年轻的产品品种。自从大约8年前引入环保电缆概念以来,我国的环保电缆研制开发一直是追随日本的技术信息。日本五花八门的环保电缆产品让我们的技术人员眼花缭乱,目不暇接。每个日本大公司都有他们自己的说法。日本的环保电缆不仅材料不同,而且名称也不同,但是其结构却万变不离其宗。
认知差异:值得指出的是,对环保电缆的概念,中外电缆企业都不同的解读。
外国所说的环保电缆,其特征是阻燃、低烟、无卤、不含重金属和易于回收再用,这是总的性能要求原则,其中又根据不同的用途,提出了许多不同的性能要求,分出许多不同的结构形式。而我国有不少电缆企业至今对环保电缆的概念还很模糊。他们把阻燃电缆、耐火电缆、低烟低卤电缆、低烟无卤电缆,甚至防蚁电缆等,都列为环保电缆的范围,冠名为“环保电缆”,造成很大的混乱,严重干扰了环保电缆的研发、制造和使用。对于何谓环保电缆的基本概念,应该彻底澄清。
另外,国外废弃电缆的回收主要有三个途经,一个是焚烧,一个是掩埋,还有一个是粉碎分离。大规格废电缆用粉碎分离法回收金属和塑料,而小规格电缆则焚烧回收金属,有的干脆直接掩埋在地下。他们所说的不释放有害气体,除了发生火警时以外,还指焚烧处理时不能释放有害气体;所说的防止重金属污染水质和土壤,除了直埋电缆以外,还指废弃电缆掩埋处理时不能发生重金属污染。
而我国的情况与外国有所不同。对于废旧电缆,我国除了粉碎分离回收金属和塑料以外,几乎没有哪家电缆厂自己采用焚烧法和掩埋法处理。即使没有粉碎分离回收设备的工厂,也是千方百计地用手工把电线电缆剥皮回收,将回收的金属和塑料再利用,基本上不存在完全浪费现象。因此,我国电缆企业所说的不释放有害气体,是指电缆起火时不释放有害气体,而不是废品焚烧时;所说的不含重金属,主要是考虑电缆直埋于地下时,不会有重金属溶解于水,造成地下水质和土壤的污染,而不是指废品直接掩埋时。
在我国,违规焚烧废电线电缆造成严重环境污染的,是那些废旧物资回收处理小作坊。这些小作坊在当地政府的纵容下恶性发展,成为当地的主流产业,严重危害生态安全,例如广东清远的龙塘镇、汕头的贵屿镇以及南海的大沥镇等。散布在全国各地的废旧电线电缆焚烧处理,已经造成了极为严重的环境污染,而非电缆制造厂所为。
针对这些认知上和做法上的差异,我们应该确定出自己的环保电缆发展方向,而不要被国外的现象所左右和迷惑,以免浪费人力、物力和财力资源,从而制造出适合不同场合使用的环保电缆。为此,我国电缆制造厂应遵循以下几个原则:
(1)应大力配合国家执法部门打击非法焚烧电线电缆的行为,同时与电缆材料研发企业密切配合,开发和使用真正的环保型电缆材料,制造出真正的环保型电缆。
(2)空气中使用的电缆主要是要阻燃、低烟、无卤、不含重金属。这是最苛刻的条件。尤其是城市里沿街敷设的架空绝缘电缆,现在几乎还没有要求阻燃、低烟、无卤型的,但这却是最重要的基本条件,否则,万一架空电缆起火蔓延,将会造成惨重的损失。前几年已经有架空电缆起火蔓延的事故发生。根据国外经验,环保型架空电缆应采用环保型阻燃PE。
(3)直埋电缆主要考虑不含重金属,防止重金属污染水质和土壤,而不考虑阻燃、低烟和无卤。现在,世界上绝大部分电缆还是采用PVC护套,改进的重点应该是开发不含重金属的PVC护套材料,或者用PE护套代替PVC护套。
(4)各种有机电缆材料都应该考虑易于回收再用。PVC、PE和XLPE废弃物都应该能够简单地回收,尤其应该研制简单实用的XLPE绝缘废品的回收技术和设备,建立行之有效的XLPE废弃物回收渠道。另外,废弃的电缆填充和绕包材料也应该尽量回收,确实不能回收的(例如玻璃丝带和云母带等)也要妥善处理。
总之,环保电缆技术的进步主要取决于电缆材料的技术进步。电缆材料研发制造部门应承担起这一历史重任,开发出适合我国国情的新型环保电缆材料,而不要跟在外国后面爬行。
5.电缆制造过程中的环境污染
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。
在工业迅速发展进程中如果不严格控制环境污染,将会造成毁灭性的生态问题。20世纪80年代,当我们抨击工业发达国家环境污染的时候,也正是我国工业发展起步的时期,同时也是工业发达国家正在考虑向发展中国家转移污染的时候。20多年来,在我国工业迅速发展的同时,也造成了愈来愈严重的污染。
我国的资源和环境正在遭到巨大的灾难性破坏。全国80%的江河湖泊断流枯竭,三分之二的草原沙化,绝大部分森林消失,近乎百分之百的土壤板结。在资源消失的同时,生存环境面临着越来越大的威胁。我国三分之一的国土已被酸雨污染,主要水系的五分之二已成为劣五类水,3亿多农村人口喝不到安全的水。四亿多城市居民呼吸着严重污染的空气,1500万人因此得上支气管炎和呼吸道癌症。在世界银行报告列举的世界污染最严重的20个城市中,中国占了16个。全国668座城市三分之二被垃圾包围,这些垃圾不但扩大着农田占用面积,更加威胁着基本生存环境。另外,在自己的垃圾已不能处理而越积越多的情况下,却还在大肆进口工业发达国家的垃圾,中国已成为工业发达国家的垃圾场。
据《北京晨报》报道:在国家环保总局最近对11个省区126个工业园区的检查中,发现有110个存在违规审批、越权审批、降低环评等级和“三同时”不落实等环境违法问题,占检查总数的87%。
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。
以下讨论电缆制造过程中几个主要工序的环境污染情况。
铜杆制造:
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都应妥善处理。
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。
铝杆制造:
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。
橡胶加工:
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,但是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。在这些过程均有粉尘飞扬。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。
另外,橡加工工序排出的废水、废油等,如果未经处理就排入下水道,也会导致严重的公共污染。
拉丝:
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。铜拉丝油废液的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,因而产生了凝聚。
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:
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。
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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,不论是热镀锡还是电镀锡,虽然在设备本身、镀锡液和添加剂等方面已经有很大改进,但是人们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。
涂漆:
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。
挤塑:
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。
挤橡硫化:
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。
交联:
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。
6.电缆工厂环境保护对策
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。
(4)以人为本,关心工人身体健康,改善劳动环境和劳动保护条件。
7.结论
从本文上述环保电缆直到电缆工厂环境状况的论述,可以得出以下结论:
(1)环保电缆是一大类性能要求特殊的电缆品种,不能与普通的阻燃、低烟无卤电缆和防蚁电缆等混为一谈。
(2)环保电缆的特性要求以使用场合不同而异,空气中使用时要求电缆阻燃、低烟、无卤、物腐蚀性气体以及不散发重金属,并且易于回收加工;直埋使用时要求电缆不散发重金属,并且易于回收加工。
(3)环保电缆性能的优劣取决于电缆材料的质量,只有拥有优质的环保电缆材料,才能制造出优质的环保电缆产品。环保电缆技术大讨论,应该侧重于环保材料技术大讨论,没有先进的环保材料,就不能制造出先进的环保电缆。
(4)电缆制造厂应该严格控制生产工序造成的环境污染,努力建设环境友好工厂,生产环境友好电缆,以清洁的电缆工厂制造清洁的电缆产品。