物料衡算法在电镀企业清洁生产评估中的应用

巫炜宁 李雯香戴 良

（1常州华诺环保科技有限公司 江苏常州 213022 2江苏常环环境科技有限公司 江苏常州 213022）

1 物料衡算法定义及应用

物料衡算法是指按照物质质量守衡的原理，定量分析生产过程中物料变化情况的一种方法[1]，即投入物料量总和等于产出产品、副产品、排放的污染物等所有输出物质的总和。

物料衡算法适用于有化学反应的元素衡算或无化学反应的任一组衡算[2]。

2 清洁生产水平评估难点

对照《清洁生产标准 电镀行业》（HJ/T314-2006）[3]及其修订方案[4]，电镀行业共有清洁生产指标21项，包括生产工艺与装备要求指标7项，资源能源利用指标2项，污染物产生指标（末端处理前）6项，环境管理要求指标6项（表1）。

表1 电镀行业清洁生产评价指标

一般而言，定性指标易于评价，而定量指标由于数据难以获取成为了清洁生产评估的难点。定量指标主要包括镀层金属原料综合利用率、镀件带出液污染物产生指标等。

3 实例应用

以某企业为例，利用物料衡算法的元素衡算来计算难以量化的镀层金属原料综合利用率和镀件带出液污染物指标。

3.1 企业概况

某企业主要从事各种电子元器件及精密产品的电镀及表面处理加工业务，该企业电镀车间有2条半自动化的滚镀镍生产线、1条半自动滚铜生产线，年产量分别为6.93万m2、7.14万m2。公司设有专职的化验部和环保办。

3.2 物料衡算法的应用

3.2.1 铜元素平衡

选定镀铜生产线稳定生产的一个周期（约三天），实测该周期内铜元素输入输出情况：该周期内实测加入铜板20kg，生产产品6万件，单件产品镀层面积约0.078m2，用水量1656L，清洗水中铜浓度0.96 g/L，槽液中含铜0.6kg，废气中含铜0.4kg。计算出电镀车间的铜元素平衡，详见图2、表2。

图2 铜金属平衡图（单位：kg）

表2 铜元素输入输出情况表

实测周期内清洗水带走铜=0.96（g/L）*1656（L）=1589.7g，镀件带出液污染物产生指标：1589.7g/(60000*0.078m2)=0.34g/m2。根据物料平衡，产品镀层含铜17.4kg，则铜的综合利用率=17.4kg/20kg*100%=87%。

3.2.2 镍元素平衡

选定镀镍生产线稳定生产的一个周期（约三天），实测该周期内镍元素输入输出情况：该周期内实测加入镍板30kg，生产产品6万件，单件产品镀层面积0.08m2，用水量5500L，清洗水含镍浓度0.45g/L，槽液中含镍1.2kg，废气中含镍0.3kg。计算出电镀车间的镍元素平衡，详见图3、表3。

图3 镍金属平衡图（单位：kg）

表3 镍元素输入输出情况表

实测周期内清洗水带走镍=0.45g/L*5500L=2475g，镀件带出液污染物产生指标=2475g/(60000*0.08m2)=0.52g/m2。根据物料平衡，产品镀层含镍26.025kg，则镍的综合利用率=26.025kg/30kg*100%=86.8%。

3.2.3 清洁生产水平对标分析

由铜元素物料平衡可知，铜的利用率为87%，符合电镀行业清洁生产标准的一级标准（≥85%）；镀单位面积的酸性铜带出液中总铜浓度为0.34 g/m2，符合一级标准。

由镍元素物料平衡可知，镍的利用率是86.8%，略高于《电镀行业清洁生产标准》的三级标准（80%）。镀单位面积的镍的带出液中总镍浓度为0.52g/m2，符合二级标准。

结语

利用物料平衡原理，对某电镀企业进行铜元素、镍元素的输入输出平衡分析，获得了难以量化的镀件上含铜、含镍的重量参数，从而计算出定量评价指标的值，印证了物料平衡法在电镀企业清洁生产水平评估中的重要作用。