Milieueisen voor de productie van alnicomagneten en beheersing van emissies tijdens smelt- en sinterprocessen

Alnico-magneten zijn belangrijke magnetische materialen die op grote schaal in diverse toepassingen worden gebruikt. De productieprocessen, met name het smelten en sinteren, kunnen echter aanzienlijke vervuilende stoffen genereren. Dit artikel beschrijft eerst de milieueisen voor de productie van alnico-magneten, waaronder de naleving van nationale en internationale milieunormen, de toepassing van schone productietechnologieën en de implementatie van systemen voor grondstoffenrecycling en milieumanagement. Vervolgens wordt ingegaan op de beheersing van de uitstoot van vervuilende stoffen tijdens de smelt- en sinterprocessen, met aandacht voor de soorten vervuilende stoffen, emissiegrenzen, beheersingstechnologieën en monitoring- en beheersmaatregelen. Ten slotte wordt een samenvatting en een toekomstvisie gegeven ter bevordering van de duurzame ontwikkeling van de alnico-magnetenindustrie.

Trefwoorden

Alnico-magneten; Milieueisen voor de productie; Smeltproces; Sinterproces; Beheersing van emissies

1. Inleiding

Alnicomagneten zijn een type permanent magneetmateriaal dat hoofdzakelijk bestaat uit aluminium (Al), nikkel (Ni), kobalt (Co), ijzer (Fe) en andere elementen. Ze hebben uitstekende magnetische eigenschappen, zoals een hoge coërciviteit, hoge remanentie en goede temperatuurstabiliteit, en worden veel gebruikt in de automobielindustrie, elektronica, ruimtevaart en andere sectoren. De productieprocessen van alnicomagneten, met name het smelten en sinteren, omvatten echter processen bij hoge temperaturen en het gebruik van diverse grondstoffen en energiebronnen, wat kan leiden tot de productie van grote hoeveelheden verontreinigende stoffen, waaronder fijnstof, zwaveloxiden, stikstofoxiden, zware metalen en afvalwater. Deze verontreinigende stoffen hebben niet alleen een ernstige impact op het milieu, maar vormen ook een potentieel gezondheidsrisico voor werknemers en omwonenden. Daarom is het van groot belang om de milieueisen voor de productie en de emissiebeheersing tijdens de productie van alnicomagneten te versterken om een ​​duurzame ontwikkeling van de industrie te realiseren.

2. Milieueisen voor de productie van alnico-magneten

2.1 Naleving van nationale en internationale milieunormen

• Nationale normen : In China stellen relevante normen, zoals de "Emissienorm voor verontreinigende stoffen voor de koper-, nikkel- en kobaltindustrie" (GB 25467 - 2010) en de wijzigingen daarop, specifieke emissiegrenzen vast voor water- en luchtverontreinigende stoffen die vrijkomen tijdens de productieprocessen van koper-, nikkel- en kobaltgerelateerde industrieën, waaronder de productie van Alnico-magneten. Wat luchtverontreinigende stoffen betreft, specificeert de norm bijvoorbeeld emissiegrenzen voor fijnstof, zwaveldioxide, stikstofoxiden en zware metalen zoals arseen, nikkel, lood en kwik. Voor waterverontreinigende stoffen stelt de norm grenzen vast voor totaal kobalt, totaal nikkel, chemische zuurstofbehoefte (CODcr) en andere indicatoren.
• Internationale normen : Internationaal gezien integreren regelgevingen zoals de EU-richtlijn inzake industriële emissies (2010/75/EC) en de richtlijnen van de Wereldbank inzake milieu, gezondheid en veiligheid voor de metaalsmelterij meerdere richtlijnen met betrekking tot industriële emissies. Deze normen stellen relatief strenge eisen aan de uitstoot van verontreinigende stoffen, met name zware metalen en giftige en schadelijke luchtverontreinigende stoffen. Producenten van alnicomagneten moeten voldoen aan de relevante internationale normen bij de export van producten of bij internationale samenwerking om hun concurrentiepositie te versterken.

2.2 Adoptie van schone productietechnologieën

• Grondstofkeuze : Kies voor milieuvriendelijke grondstoffen om de toevoer van schadelijke stoffen te verminderen. Gebruik bijvoorbeeld ertsen en hulpstoffen met een laag zwavel- en gehalte aan zware metalen om de vorming van zwaveloxiden en zware metalen tijdens het productieproces te minimaliseren.
• Procesoptimalisatie : Verbeter de smelt- en sinterprocessen om het energieverbruik en de uitstoot van schadelijke stoffen te verminderen. Gebruik bijvoorbeeld geavanceerde smelttechnologieën zoals inductiesmelten, die een hogere energie-efficiëntie hebben en een betere controle over de smelttemperatuur en -atmosfeer mogelijk maken, waardoor de vorming van oxiden en andere onzuiverheden wordt verminderd. Optimaliseer in het sinterproces de temperatuur en de tijd om de productkwaliteit te verbeteren en tegelijkertijd het energieverbruik en de uitstoot te verminderen.
• Verbetering van de energie-efficiëntie : Verhoog de benuttingsefficiëntie van energiebronnen. Gebruik warmteterugwinningsinstallaties om de restwarmte die vrijkomt tijdens de smelt- en sinterprocessen terug te winnen en te benutten voor verwarming of energieopwekking, waardoor het verbruik van primaire energiebronnen zoals steenkool en aardgas wordt verminderd.

2.3 Recycling van grondstoffen

• Metaalrecycling : Een metaalrecyclingsysteem opzetten om waardevolle metalen uit productieafval en afgedankte producten terug te winnen en opnieuw te gebruiken. Denk bijvoorbeeld aan het terugwinnen van nikkel, kobalt en andere zeldzame metalen uit slakken en afvalwater door middel van smelten, uitlogen en andere methoden. Dit vermindert de vraag naar primaire metaalgrondstoffen en verlaagt de productiekosten.
• Waterrecycling : Implementeer waterbesparende maatregelen en een watercirculatiesysteem. Behandel en hergebruik afvalwater uit de productie om het verbruik van zoet water en de lozing van afvalwater te verminderen. Gebruik bijvoorbeeld geavanceerde afvalwaterzuiveringstechnologieën zoals membraanscheiding en ionenuitwisseling om afvalwater te behandelen en te voldoen aan de eisen voor hergebruik in het productieproces.

2.4 Milieumanagementsysteem

• Een milieumanagementsysteem opzetten : Producenten van alnicomagneten dienen een milieumanagementsysteem op te zetten en te implementeren conform internationale normen zoals ISO 14001. Het systeem moet alle aspecten van de productie omvatten, van de inkoop van grondstoffen tot de levering van het product, om te garanderen dat milieubeschermingsmaatregelen effectief worden toegepast gedurende het gehele productieproces.
• Regelmatige milieu-audits : Voer regelmatig interne en externe milieu-audits uit om de effectiviteit van het milieumanagementsysteem te evalueren en verbeterpunten te identificeren. Pas op basis van de auditresultaten de milieubeschermingsmaatregelen tijdig aan en optimaliseer deze om de milieuprestaties van de onderneming continu te verbeteren.

3. Beheersing van emissies tijdens het smeltproces

3.1 Soorten verontreinigende stoffen die tijdens het smelten ontstaan

• Fijnstof : Tijdens het smeltproces worden metaaloxiden, ongesmolten deeltjes en andere stoffen door het hete gas meegevoerd en vormen ze fijnstofemissies. De grootte en samenstelling van fijnstof variëren afhankelijk van de grondstoffen en het smeltproces. Fijnstof kan lange tijd in de lucht blijven zweven en heeft een grotere impact op de luchtkwaliteit en de menselijke gezondheid.
• Zwaveloxiden : Als de grondstoffen zwavelhoudende verbindingen bevatten, ontstaan ​​er tijdens het smeltproces zwaveloxiden (voornamelijk zwaveldioxide). Zwaveldioxide is een belangrijke luchtverontreiniger die zure regen kan veroorzaken en de luchtwegen van mens en dier kan schaden.
• Stikstofoxiden : Bij hoge temperaturen kunnen stikstof in de lucht en stikstofhoudende verbindingen in de grondstoffen reageren en stikstofoxiden vormen. Stikstofoxiden zijn ook belangrijke voorlopers van fotochemische smog en zure regen en hebben een aanzienlijke impact op het atmosferische milieu.
• Zware metalen : Bij de productie van alnico-magneten worden metalen zoals nikkel en kobalt gebruikt. Tijdens het smeltproces kunnen dampen of deeltjes van zware metalen ontstaan ​​en in de atmosfeer terechtkomen, wat potentiële gezondheidsrisico's voor werknemers en omwonenden met zich meebrengt.

3.2 Emissiegrenzen en controlenormen

• Emissiegrenzen : Volgens de "Emissienorm voor verontreinigende stoffen voor de koper-, nikkel- en kobaltindustrie" (GB 25467 - 2010) en de wijzigingen daarop, zijn de emissiegrenzen voor fijnstof bij het smeltproces van de productie van Alnico-magneten over het algemeen 10 - 50 mg/m³ (afhankelijk van of het een nieuwe of bestaande onderneming betreft en of deze zich in een beschermd gebied bevindt), de emissiegrens voor zwaveldioxide is 100 - 400 mg/m³ en de emissiegrens voor stikstofoxiden is 100 mg/m³. Voor zware metalen zijn specifieke emissiegrenzen vastgesteld voor arseen, nikkel, lood, kwik en andere stoffen.
• Controlenormen : Naast emissieconcentratielimieten hanteren sommige regio's ook een algehele emissiebeheersing voor belangrijke verontreinigende stoffen. Bedrijven moeten een 排污许可证 (vergunning voor de lozing van verontreinigende stoffen) verkrijgen en hun emissies strikt binnen de toegestane limieten houden.

3.3 Technologieën voor milieubescherming

• Beheersing van fijnstof:
  • Elektrostatische precipitators : maken gebruik van elektrostatische kracht om fijnstof in de rookgassen af ​​te vangen. Elektrostatische precipitators hebben een hoge stofverwijderingsefficiëntie, met name voor fijnstof, en kunnen grote hoeveelheden rookgas verwerken.
  • Zakkenfilters : Zakkenfilters gebruiken filterzakken van verschillende materialen om fijnstof in de rookgassen te filteren. Ze hebben als voordelen een hoge stofverwijderingsefficiëntie, stabiele werking en brede toepasbaarheid, en kunnen fijnstof van verschillende groottes effectief afvangen.
  • Cycloonstofafscheiders : Cycloonstofafscheiders gebruiken de centrifugale kracht die wordt gegenereerd door de roterende rookgassen om fijnstof af te scheiden. Ze worden over het algemeen gebruikt als primaire stofafscheidingsinstallatie om de belasting van latere stofafscheidingsinstallaties te verminderen.
• Zwaveloxidebeheersing:
  • Kalksteen-gips natte rookgasontzwaveling : Dit is een veelgebruikte ontzwavelingstechnologie. Kalksteen wordt gebruikt als absorptiemiddel om te reageren met zwaveldioxide in de rookgassen en gips te vormen, dat als bouwmateriaal kan worden gebruikt. Deze technologie heeft een hoge ontzwavelingsefficiëntie en kan meer dan 90% van het zwaveldioxide verwijderen.
  • Ammoniakontzwaveling : Ammoniak wordt gebruikt als absorptiemiddel om te reageren met zwaveldioxide en ammoniumsulfaat te vormen, dat als meststof kan worden gebruikt. Ammoniakontzwavelingstechnologie is geschikt voor de behandeling van rookgassen met een lage zwaveldioxideconcentratie en heeft als voordelen een hoge ontzwavelingsefficiëntie en geen secundaire vervuiling.
• Stikstofoxidebeheersing:
  • Selectieve katalytische reductie (SCR) : SCR-technologie gebruikt ammoniak of ureum als reductiemiddel om in aanwezigheid van een katalysator te reageren met stikstofoxiden, waardoor deze stikstofoxiden worden omgezet in stikstof en water. SCR-technologie heeft een hoge denitrificatie-efficiëntie en kan een denitrificatiepercentage van meer dan 80% bereiken.
  • Stikstofarme verbrandingstechnologie : Door het verbrandingsproces te optimaliseren, bijvoorbeeld door de lucht-brandstofverhouding aan te passen, gefaseerde verbranding toe te passen en rookgassen te recirculeren, kan de vorming van stikstofoxiden tijdens het verbrandingsproces worden verminderd.
• Heavy Metal Control:
  • Natte elektrostatische precipitators : Natte elektrostatische precipitators kunnen zware metaaldampen en fijnstofdeeltjes in rookgassen effectief afvangen. Door de elektrode te bevochtigen en een vloeistoffilm te gebruiken om verontreinigende stoffen af ​​te vangen, kan de verwijderingsefficiëntie van zware metalen worden verbeterd.
  • Chemische precipitatie : Voeg chemische reagentia toe aan het afvalwater of de rookgasreinigingsvloeistof om te reageren met zware metaalionen en onoplosbare neerslag te vormen, die vervolgens wordt afgescheiden en verwijderd.

3.4 Monitoring- en beheersmaatregelen

• Online monitoringsystemen : Installeer online monitoringapparatuur voor belangrijke verontreinigende stoffen zoals fijnstof, zwaveldioxide, stikstofoxiden en zware metalen bij de uitlaatgassen van rookgasinstallaties. Realtime monitoring van de uitstoot van verontreinigende stoffen kan tijdig data leveren ter ondersteuning van milieubeheer en ervoor zorgen dat bedrijven voldoen aan de emissienormen.
• Regelmatige bemonstering en analyse : Naast online monitoring moeten er regelmatig rookgasmonsters worden genomen en naar professionele laboratoria worden gestuurd voor analyse. Dit dient om de nauwkeurigheid van de online monitoringgegevens te verifiëren en het effect van de vervuilingsbeheersing uitgebreid te evalueren.
• Productieprocesbeheer : Versterk het beheer tijdens het smeltproces, bijvoorbeeld door de smelttemperatuur en -tijd te controleren, de toevoer van grondstoffen te optimaliseren en de uitstoot van schadelijke stoffen aan de bron te verminderen.

4. Beheersing van emissies tijdens het sinterproces

4.1 Soorten verontreinigende stoffen die tijdens het sinteren ontstaan

• Fijnstof : Net als bij het smeltproces ontstaat er ook tijdens het sinterproces fijnstof, voornamelijk bestaande uit metaaloxiden, niet-gereageerde poederdeeltjes en andere stoffen. De deeltjesgrootteverdeling van het sinterfijnstof is relatief breed en fijnstof heeft een grotere impact op het milieu.
• Gasvormige verontreinigende stoffen : Naast zwaveloxiden en stikstofoxiden kunnen sommige organische stoffen tijdens het sinterproces worden afgebroken of vervluchtigd, waardoor vluchtige organische stoffen (VOC's) ontstaan. VOC's zijn belangrijke voorlopers van fotochemische smog en kunnen nadelige gevolgen hebben voor de luchtkwaliteit en de menselijke gezondheid.
• Afvalwater : Tijdens het sinterproces kunnen koelwater en water voor het reinigen van apparatuur ontstaan. Als dit afvalwater zware metalen, oliën en andere verontreinigende stoffen bevat, moet het op de juiste manier worden behandeld voordat het wordt geloosd.

4.2 Emissiegrenzen en controlenormen

• Emissiegrenzen : Voor het sinterproces zijn de emissiegrenzen voor fijnstof vergelijkbaar met die van het smeltproces, over het algemeen 10 - 50 mg/m³. Voor VOS (vluchtige organische stoffen) stellen relevante nationale en lokale normen specifieke emissiegrenzen vast op basis van de kenmerken van de industrie en de milieueisen. Voor afvalwater zijn emissiegrenzen vastgesteld voor verontreinigende stoffen zoals zware metalen, CODcr (chemisch zuurstofverbruik) en oliën.
• Controlenormen : Bedrijven moeten voldoen aan de relevante wet- en regelgeving inzake milieubescherming, vergunningen voor de lozing van verontreinigende stoffen verkrijgen en een intern milieumanagementsysteem opzetten om ervoor te zorgen dat de uitstoot van verontreinigende stoffen aan de eisen voldoet.

4.3 Technologieën voor milieubescherming

• Beheersing van fijnstof : De technologieën voor de beheersing van fijnstof die in het sinterproces worden gebruikt, zijn vergelijkbaar met die in het smeltproces en omvatten hoofdzakelijk elektrostatische precipitators, zakkenfilters en cycloonstofafscheiders. Afhankelijk van de kenmerken van de rookgassen die vrijkomen bij het sinterproces, zoals hoge temperatuur en hoge luchtvochtigheid, moeten de juiste stofafscheidingsapparatuur en -parameters worden geselecteerd.
• VOC-beheersing:
  • Adsorptietechnologie : Gebruik actieve kool, moleculaire zeven en andere adsorptiematerialen om VOC's in de rookgassen te adsorberen. Het verzadigde adsorptiemateriaal kan door desorptie worden geregenereerd en hergebruikt.
  • Katalytische verbrandingstechnologie : Onder invloed van een katalysator worden VOC's bij een relatief lage temperatuur geoxideerd tot kooldioxide en water. Deze technologie heeft een hoge zuiveringsefficiëntie en kan een breed scala aan VOC's verwerken.
• Afvalwaterzuivering:
  • Fysische en chemische behandeling : Gebruik methoden zoals precipitatie, coagulatie en filtratie om zwevende deeltjes, zware metalen en oliën uit afvalwater te verwijderen. Voeg bijvoorbeeld coagulanten toe om fijne deeltjes in het afvalwater samen te laten klonteren tot grotere vlokken, die vervolgens door sedimentatie of filtratie worden gescheiden.
  • Biologische behandeling : Voor afvalwater dat organische verontreinigingen bevat, kunnen biologische behandelingsmethoden zoals het actiefslibproces en het biologische membraanproces worden gebruikt om organische stoffen af ​​te breken en de CODcr en de biochemische zuurstofbehoefte (BOD5) te verlagen.

4.4 Monitoring- en beheersmaatregelen

• Online monitoring en monsteranalyse : Net als bij het smeltproces, installeer online monitoringsapparatuur voor belangrijke verontreinigende stoffen bij de uitlaatopeningen van de sinterrookgassen en neem regelmatig monsters voor analyse om te garanderen dat de emissies van verontreinigende stoffen aan de normen voldoen.
• Optimalisatie van het productieproces : Optimaliseer de parameters van het sinterproces, zoals sintertemperatuur, -tijd en -atmosfeer, om de vorming van verontreinigende stoffen te verminderen. Gebruik bijvoorbeeld een sinteratmosfeer met een laag zuurstofgehalte om de vorming van stikstofoxiden te beperken.
• Onderhoud en beheer van apparatuur : Voer regelmatig onderhoud en inspectie uit aan de apparatuur voor milieubescherming om een ​​normale werking te garanderen. Houd onderhoudsgegevens bij en repareer of vervang defecte apparatuur tijdig om lekkage van verontreinigende stoffen te voorkomen.

5. Conclusie en vooruitzichten

De milieueisen voor de productie van Alnico-magneten worden steeds strenger, en de beheersing van emissies tijdens de smelt- en sinterprocessen is cruciaal voor de duurzame ontwikkeling van de industrie. Bedrijven moeten actief voldoen aan nationale en internationale milieunormen, schone productietechnologieën toepassen, maatregelen voor grondstoffenrecycling implementeren en een degelijk milieumanagementsysteem opzetten. Wat betreft de beheersing van emissies, moeten, afhankelijk van de kenmerken van de verontreinigende stoffen die tijdens de smelt- en sinterprocessen vrijkomen, geschikte technologieën voor emissiebeheersing worden geselecteerd en effectieve monitoring- en beheersmaatregelen worden genomen om ervoor te zorgen dat de emissies aan de eisen voldoen.

In de toekomst zullen, met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie en het toenemende milieubewustzijn, geavanceerdere en efficiëntere technologieën voor de bestrijding van vervuiling ontstaan. Zo kunnen bijvoorbeeld nieuwe materialen en processen worden toegepast om de uitstoot van vervuilende stoffen bij de bron te verminderen, en zullen intelligente monitoring- en beheersystemen op grotere schaal worden gebruikt om de nauwkeurigheid en efficiëntie van de bestrijding van vervuiling te verbeteren. Tegelijkertijd moet de overheid de beleidsrichtlijnen en het toezicht versterken, bedrijven aanmoedigen om technologische innovatie en industriële modernisering door te voeren en de groene en duurzame ontwikkeling van de Alnico-magneetproductie-industrie bevorderen.