物料衡算法在電鍍企業(yè)清潔生產(chǎn)評估中的應用

巫煒寧 李雯香戴 良

（1常州華諾環(huán)保科技有限公司 江蘇常州 213022 2江蘇常環(huán)環(huán)境科技有限公司 江蘇常州 213022）

1 物料衡算法定義及應用

物料衡算法是指按照物質質量守衡的原理，定量分析生產(chǎn)過程中物料變化情況的一種方法[1]，即投入物料量總和等于產(chǎn)出產(chǎn)品、副產(chǎn)品、排放的污染物等所有輸出物質的總和。

物料衡算法適用于有化學反應的元素衡算或無化學反應的任一組衡算[2]。

2 清潔生產(chǎn)水平評估難點

對照《清潔生產(chǎn)標準 電鍍行業(yè)》（HJ/T314-2006）[3]及其修訂方案[4]，電鍍行業(yè)共有清潔生產(chǎn)指標21項，包括生產(chǎn)工藝與裝備要求指標7項，資源能源利用指標2項，污染物產(chǎn)生指標（末端處理前）6項，環(huán)境管理要求指標6項（表1）。

表1 電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標

一般而言，定性指標易于評價，而定量指標由于數(shù)據(jù)難以獲取成為了清潔生產(chǎn)評估的難點。定量指標主要包括鍍層金屬原料綜合利用率、鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標等。

3 實例應用

以某企業(yè)為例，利用物料衡算法的元素衡算來計算難以量化的鍍層金屬原料綜合利用率和鍍件帶出液污染物指標。

3.1 企業(yè)概況

某企業(yè)主要從事各種電子元器件及精密產(chǎn)品的電鍍及表面處理加工業(yè)務，該企業(yè)電鍍車間有2條半自動化的滾鍍鎳生產(chǎn)線、1條半自動滾銅生產(chǎn)線，年產(chǎn)量分別為6.93萬m2、7.14萬m2。公司設有專職的化驗部和環(huán)保辦。

3.2 物料衡算法的應用

3.2.1 銅元素平衡

選定鍍銅生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)的一個周期（約三天），實測該周期內銅元素輸入輸出情況：該周期內實測加入銅板20kg，生產(chǎn)產(chǎn)品6萬件，單件產(chǎn)品鍍層面積約0.078m2，用水量1656L，清洗水中銅濃度0.96 g/L，槽液中含銅0.6kg，廢氣中含銅0.4kg。計算出電鍍車間的銅元素平衡，詳見圖2、表2。

圖2 銅金屬平衡圖（單位：kg）

表2 銅元素輸入輸出情況表

實測周期內清洗水帶走銅=0.96（g/L）*1656（L）=1589.7g，鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標：1589.7g/(60000*0.078m2)=0.34g/m2。根據(jù)物料平衡，產(chǎn)品鍍層含銅17.4kg，則銅的綜合利用率=17.4kg/20kg*100%=87%。

3.2.2 鎳元素平衡

選定鍍鎳生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)的一個周期（約三天），實測該周期內鎳元素輸入輸出情況：該周期內實測加入鎳板30kg，生產(chǎn)產(chǎn)品6萬件，單件產(chǎn)品鍍層面積0.08m2，用水量5500L，清洗水含鎳濃度0.45g/L，槽液中含鎳1.2kg，廢氣中含鎳0.3kg。計算出電鍍車間的鎳元素平衡，詳見圖3、表3。

圖3 鎳金屬平衡圖（單位：kg）

表3 鎳元素輸入輸出情況表

實測周期內清洗水帶走鎳=0.45g/L*5500L=2475g，鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標=2475g/(60000*0.08m2)=0.52g/m2。根據(jù)物料平衡，產(chǎn)品鍍層含鎳26.025kg，則鎳的綜合利用率=26.025kg/30kg*100%=86.8%。

3.2.3 清潔生產(chǎn)水平對標分析

由銅元素物料平衡可知，銅的利用率為87%，符合電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)標準的一級標準（≥85%）；鍍單位面積的酸性銅帶出液中總銅濃度為0.34 g/m2，符合一級標準。

由鎳元素物料平衡可知，鎳的利用率是86.8%，略高于《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)標準》的三級標準（80%）。鍍單位面積的鎳的帶出液中總鎳濃度為0.52g/m2，符合二級標準。

結語

利用物料平衡原理，對某電鍍企業(yè)進行銅元素、鎳元素的輸入輸出平衡分析，獲得了難以量化的鍍件上含銅、含鎳的重量參數(shù)，從而計算出定量評價指標的值，印證了物料平衡法在電鍍企業(yè)清潔生產(chǎn)水平評估中的重要作用。