机械加工目前正在高速发展阶段,我们从事这一行的机械加工人员除了要知道机械加工需要注意的问题以及机械加工的失误原因,还得了解机械加工容易产生的污染,从而进行优化处理,减少对环境的污染,为世界环保以及可持续发展作出贡献。
机械加工过程中确实会产生多种污染。这些污染不仅对环境造成影响,也可能危害操作工人的健康。主要的污染类型和来源包括以下几个方面:
1. 固体废弃物污染:
金属切屑/废料:这是机械加工过程中产生量最大的固体废弃物。包括车削、铣削、钻削、刨削等过程中产生的金属碎屑、卷屑、粉末(尤其是磨削产生的大量细粉)。这些废料如果随意堆放,不仅占用空间,其中的重金属(如铁、铝、铜、镍、铬等)可能随雨水淋溶进入土壤和水体,造成污染。
废旧刀具、砂轮、磨具: 磨损报废的刀具(硬质合金、高速钢等)、砂轮(含磨料和结合剂)、油石等。这些废弃物含有难降解的硬质材料(如氧化铝、碳化硅、金刚石、CBN)和金属成分。
废弃的过滤介质:用于过滤切削液或油雾的滤芯、滤袋、滤纸等,上面吸附了大量金属颗粒、油污和其他杂质。
废弃包装材料:原材料、刀具、切削液等的包装物(塑料、纸板、木箱等)。
2. 液体污染(水污染):
废切削液/冷却液: 这是机械加工中最主要的液体污染源。切削液在使用过程中会:
混入大量的金属屑和粉末。
滋生细菌、霉菌(导致腐败发臭)。
浓度发生变化(水分蒸发、有效成分消耗)。
混入设备泄漏的润滑油、液压油等。
含有矿物油、乳化剂、极压添加剂、防锈剂、杀菌剂等化学物质。
废切削液成分复杂、稳定性差、毒性大(COD/BOD值高,可能含重金属、油类、有毒添加剂),属于危险废物,必须经过专业处理,严禁直接排放。泄漏或管理不善会严重污染土壤和水体。
设备泄漏的油类:液压油、润滑油、导轨油等泄漏,不仅造成资源浪费,也会污染地面和水体。
清洗废水: 清洗零件、设备或地面的废水,可能含有油污、金属粉末、清洗剂等。
3. 气体污染(大气污染):
油雾/烟雾:在高速切削、磨削或使用油基切削液时,切削区产生的高温会使切削液部分蒸发或雾化,形成含油的气溶胶(油雾)。吸入油雾对工人呼吸系统有害,长期暴露可能引发职业病。油雾排放到大气中也造成污染。
有害气体:某些特定加工过程会产生有害气体:
焊接(弧焊、激光焊等)产生焊接烟尘(含金属氧化物、臭氧、氮氧化物等)。
热处理(淬火、渗碳等)可能产生油烟气、挥发性有机物、盐浴蒸汽等。
使用某些含氯、硫的极压切削液,在高温下可能分解产生刺激性或有害气体。
电火花加工(EDM)在工作液(通常是煤油)分解时会产生有害烟气。
粉尘:干式磨削、抛光、喷砂等作业会产生大量细小的金属或非金属粉尘,不仅污染空气,吸入后对工人健康危害极大(尘肺病风险),也有爆炸风险(某些金属粉尘)。
4. 噪声污染:
机床本身的运转(电机、齿轮箱、主轴)、切削过程(刀具与工件摩擦、振动)、辅助设备(空压机、泵)等都会产生强烈的噪声。长期暴露在高噪声环境中会损伤工人听力,并影响周围环境。
5. 振动污染
加工过程中产生的振动会通过地基传播,可能影响精密仪器、其他设备的工作,甚至对建筑结构产生不利影响,也会让操作者感到不适。
6. 能源消耗(间接污染):
机械加工设备(尤其是大型机床)是能耗大户。电力消耗间接导致了发电厂燃烧化石燃料产生的废气排放(二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等)。
机械加工的污染是多方面的,且往往相互关联(如废切削液既是液体污染源,其蒸发又是气体污染源)。为了减少污染,现代制造业非常重视:
切削液管理:集中过滤净化系统延长使用寿命,废液专业处理。
油雾收集净化:在机床源头安装油雾收集器(静电式、离心式、滤筒式)。
粉尘控制:湿式作业、局部抽风除尘系统。
废弃物分类回收:金属切屑分类回收利用,危险废物(废切削液、废油、含油抹布手套等)交由有资质单位处理。
推广绿色制造技术:如干式切削、微量润滑、低温冷风切削等,从源头上减少切削液使用;使用环保型切削液;提高工艺效率降低能耗。
噪声控制:设备降噪、隔声罩、佩戴耳塞/耳罩。
因此,了解和控制机械加工过程中的污染,是实施清洁生产、保护环境和保障职业健康安全的关键环节。