一、行業概況
幹電池是一種安全的便攜式化學電源,主要指鋅錳電池,包括糊式鋅錳電池、紙板式鋅錳電池、堿性鋅錳電池。
我國是世界上生產幹電池的主要國家之一,生產曆史始於本世紀20年代,舊中國的幹電池工業發展緩慢,1949年產量隻有3千萬隻左右。新中國建立以後,幹電池工業發展迅速。70年代初產量超過日本,80年代超過美國,1988年產量達到57.6億隻,居世界首位。其中,糊式鋅錳幹電池產量占80%以上,紙板電池、堿性鋅錳電池等產量約占10%。主要的生產地區是廣東、河南、上海、四川、湖北、湖南、山東,其產量占全國總產量的一半以上。目前,全國有大小幹電池生產廠150家,輕工業部定點生產廠101家。據調查統計,幹電池行業職工總數約為6.6萬人,接觸有害作業工人約占職工總數的25-35%,職業病患病人數約占職工總人數的1%,約為接觸有害作業人數的4%。其中,以錳中毒和塵肺病患者居多,約占患病人數的70%。
對幹電池生產防塵毒工程技術措施所進行的綜合評價,是在16省29市的31家幹電池廠中進行的,對部分典型企業進行了較深入的調查和現場測試,具有一定的代表性,基本反映了我國幹電池行業的現有技術水平和狀況。本綜合評價的重點是糊式鋅錳電池生產過程中所涉及的汙染物或汙染源的種類、產生、分布與危害狀況,防塵毒工程技術措施的國內外現狀,勞動衛生工作的組織管理狀況和國內外差距以及塵毒危害控製的綜合對策與意見。
二、生產工藝簡介
目前,從產品結構看,傳統的糊式鋅錳電池仍占電池總產量約80%。可以預測高性能電池將有較大的增長幅度,但在短期內,產品結構不會有大的改變。
我國糊式鋅、錳電池的生產工藝各廠之間大同小異,而且全部是敞開式生產,除了包裝等工序外,基本實現了機械化、連續化生產,生產效率為80-120隻/分,對個別機械的更新改造較多,但全套設備的老化現象很普遍。從生產行業的總體水平上看,我國的幹電池生產技術和設備落後於世界先進國家約15年以上。
近一二十年來,國內在電池生產工藝方麵的改進主要有:用吸漿工藝代替浸芯工藝;用整體鋅筒代替焊接鋅筒;將糊式電池改為紙板電池以及實現密閉拌粉等,此外,拌粉實現微機控製技術也取得可喜進展,這些對電池行業的發展都起到了積極的推動作用。
三、原材料及危害性
幹電池係由數十種化工原料和金屬材料,經幾十道生產工序加工組裝而成。主要的原材料有:
1.二氧化錳
正極活性物質,參加電化學反應產生電能,分天然錳、電解猛、化學錳三種。二氧化錳有毒,其粒度小於35郵,長期接觸錳粉,經呼吸道吸收後會引起錳中毒、塵肺。臨床表現為頭痛、頭暈、心悸、反應遲鈍、記憶力減退、皮膚病等。
2.已炔黑
在正極中有三方麵的作用:①增加導電率;②吸收電液;③吸附氣體,改善放電性能。屬一般生產性粉塵,粒度小於55%,大量吸收會引起職業病一塵肺。
四、主要汙染源的分布與危害程度
幹電池生產中主要汙染物為二氧化錳、氧化汞廢水、氧化汞廢氣、瀝青煙、酸霧、石蠟煙氣,此外還有乙炔黑、石墨粉等等。這些汙染物主要產生和分布於投料拌粉、電芯成型、配製電液、加漿、糊化、瀝青熔煉熬製、瀝青封口、焊接鋅筒、洗鋅筒、煮蠟、塗蠟等工序。此外,在整體鋅筒製造過程中和個別電池生產工序上還伴有噪聲、高溫等物理因素的危害。
五、粉塵危害與治理措施現狀
(一)粉塵的產生與危害
幹電池生產中的粉塵主要有二氧化錳、乙炔黑、石墨粉以及鋅粉(其發生量較前三者少)等。這些粉塵主要產生於拌粉過程和炭棒生產過程,對作業環境造成嚴重汙染。此外,二次揚塵也是造成粉塵汙染的一個重要原因。
1.拌粉過程中的粉塵危害
拌粉就是通過某種方式將一定配比的物料混合攪拌至均勻的過程。在攪抖過程中特別是幹拌時發塵量較大,因此,長期以來,該工序一直是電池行業的治理重點,也是較難解決的問題之一。目前國內大體存在三種拌粉方式:
(1)手工開式拌粉
這種拌粉方式在解放前和50年代初期使用較多。目前,新建小廠、中大型廠家在新產品試製初期或研製成功後轉為小批量試生產時采用,因此其使用範圍較小。由於條件所限,拌粉量少,一般由技術人員親自操作,但不能形成生產能力。其勞動強度大,質量不穩定,又多無除塵裝置,因此,其勞動條件惡劣,汙染嚴重。
(2)單機半開式拌粉(水平式拌粉)這種拌粉方式從50年代至今仍在使用。其特點是:計量、裝車、加電液等仍為人工作業,拌粉時才密閉起來。從拌粉質量看,由於產量大,機型差異大,多為自製設備人為因素占主導地位,質量難以控製;從勞動保護角度看,該方式已較開式拌粉有明顯進步,實現了機械拌粉,但汙染仍相當嚴重。目前,國內75%的廠家,特別是中小型廠家仍沿用這種拌粉方式。
(3)密閉流水線拌粉(立式拌粉)
這種拌粉方式從60年代末、70年代初開始在我國出現,並逐漸投入使用。它實際上是一種總高15-25米,一般有五層結抅的樓形建築物,俗稱拌粉樓。除投料工序外,其餘可實現自控密閉拌粉。目前國內約有40家電池廠在用或在建該拌粉裝置,占全國電池廠家的25。這種立式拌粉流水線是拌粉技術的重大改進和飛躍,雖然立式拌粉流水線在廠家不同,其規模大小,輸送、計量、攪拌和生產工藝的自動化程度高低,設備的繁簡,以及除塵效果等各異,但對改善工作環境、降低粉塵危害、減輕勞動強度,以及對提高拌粉質量等方麵都有顯著作用,是普遍認為國內較先進的拌粉方式。但該方式一次性投資較大,且投料工序的粉塵問題仍未根本解決,超標幾十倍甚至幾百倍。密閉拌粉樓各工序粉塵濃度的測試結果如表5所示。
2.炭棒生產過程中的粉塵危害
炭棒在幹電池中起正極集流體的作用。是由石墨粉、煤焦油、瀝青等原料經輸送、計量、混捏、製坯、擠壓成型、切條、理條、裝爐、焙燒、出爐、磨圓和磨頭等主要工序加工製成的。目前,我國電池炭棒年生產2萬餘噸,除滿足國內需要外,還有部分出口。