吳長松（重慶長江造型材料（集團(tuán)）股份有限公司，重慶 400709）

1 鑄造行業(yè)的現(xiàn)狀

鑄造行業(yè)屬于高能耗、污染嚴(yán)重的行業(yè)，鑄造企業(yè)在生產(chǎn)過程中對環(huán)境污染最嚴(yán)重的是固體廢棄物和空氣污染。根據(jù)CFA，中國鑄造行業(yè)2013年排放污染物總量約為：廢氣（450～900）億m3，粉塵220萬t,廢砂5000萬t，廢渣1 300萬t.盡管中國已經(jīng)是鑄造大國，但鑄造業(yè)的污染控制技術(shù)和設(shè)施還較為落后，鑄造企業(yè)用于環(huán)保的投資占鑄造廠設(shè)備投資的比例只是發(fā)達(dá)國家鑄造企業(yè)同類投資的四分之一，針對鑄造企業(yè)的環(huán)保問題給出切實可行的解決方案是非常必要和迫切的。

2 鑄造企業(yè)排放的空氣污染與治理

鑄造廠空氣污染的特點：污染源分散，濃度較低，氣體量大。例如，在砂型鑄造工藝中產(chǎn)生的主要污染物及其來源如表1所示。在美國環(huán)保局列出的總共188種危險空氣污染物（Hazardous Air Pollutant,HAP）中，鑄造廢氣中已經(jīng)檢測出的有40多種，對環(huán)境和人體健康都有巨大危害。

表1 典型砂型鑄造工藝中的主要污染物及來源

由于污染源分散，單純的末端處理難以達(dá)到很好的處理效果。通過使用更為清潔的原材料替代傳統(tǒng)的高污染原材料，從源頭上削減鑄造過程產(chǎn)生的空氣污染物，才是真正的環(huán)保解決方案。例如，長江康特環(huán)保型覆膜砂及長江賽特新型無機粘結(jié)劑濕態(tài)砂具有很好的環(huán)保特性。

2.1 長江康特環(huán)保型覆膜砂

長江康特環(huán)保型低臭味覆膜砂是以硅砂為骨料、專用改性酚醛樹脂為黏結(jié)劑、無氨低氨固化劑以及復(fù)合固化促進(jìn)劑為助劑，采用特有制砂工藝復(fù)合制備的新型鑄造用覆膜砂。相對于傳統(tǒng)工藝和使用烏洛托品制成的覆膜砂，長江環(huán)保型低臭味覆膜砂很少或者不會產(chǎn)生臭味氣體，同時具有防脫殼、低膨脹、低臭味、潰散性好等特點：

1）低臭味性：制芯時較普通樹脂覆膜砂的惡臭氣相物氨氣（ammonia gas）排放量低85%以上；

2）澆注時的高溫?zé)崃呀鈿庀辔锱欧帕康?0%左右；

3）低發(fā)氣量：較普通樹脂覆膜砂降低發(fā)氣量10%左右；

4）低膨脹性：較普通樹脂覆膜砂的熱膨脹性低5%左右；

5）良好的出砂性：較普通樹脂覆膜砂清砂更容易，清砂時間可縮短30%左右；

6）使用簡便：是普通覆膜砂的換代產(chǎn)品，鑄造企業(yè)的工藝和設(shè)備不需要做任何調(diào)整變化。

2.2 長江賽特新型無機黏結(jié)劑濕態(tài)砂

基于黏結(jié)劑技術(shù)的基本理論和技術(shù)方法，長江材料開發(fā)了世界領(lǐng)先的新型水基型無機黏結(jié)劑。在920℃居里點熱裂解氣相有機物測試結(jié)果如圖1，相對有機樹脂砂，采用長江賽特CITEK無機黏結(jié)劑制備的濕態(tài)砂氣相污染物減少92%以上，基本杜絕了鑄造有害氣體的產(chǎn)生。

圖1 CITEK濕態(tài)砂與樹脂覆膜砂氣相有機物檢測結(jié)果

長江賽特CITEK無機黏結(jié)劑在重慶、成都等地有色鑄造廠家得到推廣應(yīng)用，通過其在鑄鋁發(fā)動機的缸蓋組芯的等芯件規(guī)?；菩?、澆注生產(chǎn)的應(yīng)用驗證，可以得到以下結(jié)論：

1）無機黏結(jié)劑的環(huán)保性能優(yōu)越，是一種可以實現(xiàn)綠色鑄造的新材料技術(shù)；

2）無機濕態(tài)砂完全可以用于鑄鋁件制芯、澆注規(guī)?；a(chǎn)；

3）無機濕態(tài)砂應(yīng)用于鑄鋁件澆注后清砂非常容易，與樹脂覆膜砂相比其清砂時間僅為樹脂覆膜砂的三分之一左右，潰散性很好；

4）無機濕態(tài)砂因其澆注過程中黏結(jié)劑不會在高溫下燃燒發(fā)熱，是一個吸熱過程具有激冷效用。因此，根據(jù)不同的砂鋁比可以在不同程度上改善鑄件的金相組織，提高鑄件的強度；

5）無機濕態(tài)砂發(fā)氣量較樹脂覆膜砂大大降低（相同黏結(jié)劑量比至少低60%以上），可以大大改善鑄件質(zhì)量，避免氣廢，降低生產(chǎn)成本。

鑄鋁中應(yīng)用無機濕態(tài)砂僅需要適當(dāng)調(diào)整工藝過程，部分改造射芯設(shè)備，適當(dāng)添置或改造必要的烘（儲）芯裝備，通過控制和建立無機濕態(tài)砂相應(yīng)的準(zhǔn)時供貨制度，覆膜砂制造企業(yè)完全可以采取傳統(tǒng)覆膜砂的供應(yīng)體系進(jìn)行運行，不需要鑄造企業(yè)再像采用冷芯盒工藝、呋喃工藝那樣自己混砂而增大企業(yè)投資負(fù)擔(dān)和環(huán)保處理負(fù)擔(dān)，是一種能適應(yīng)中國現(xiàn)有企業(yè)特色極具推廣意義的綠色鑄造新技術(shù)、新產(chǎn)品。

3 鑄造廢砂的污染與治理

鑄造企業(yè)在生產(chǎn)過程中對環(huán)境污染最嚴(yán)重、數(shù)量最大的是廢砂。

3.1 鑄造廢砂的污染與危害

廢砂的危害包括揚塵污染、化學(xué)污染、土壤砂化、占用土地和浪費硅砂資源。

揚塵污染：廢砂中所含的大量細(xì)小的顆粒（包括PM2.5），裸露在外會隨風(fēng)飄散，形成極大危害；

化學(xué)污染：廢砂中含有持久性有害有機污染物質(zhì)，填埋棄置的廢砂將長期污染土壤和水體。

3.2 鑄造廢砂循環(huán)再生處理

3.2.1 鑄造廢砂零排放再生處理特點

技術(shù)上：熱法再生降低了再生砂的熱膨脹系數(shù)，提高了砂粒表面的活化。高質(zhì)量的再生降低了再生砂中的細(xì)粉含量，從而可以減少型砂中樹脂加入量，降低鑄件表面上的脈紋、氣孔等鑄造缺陷；

經(jīng)濟(jì)上：使用再生砂，可大幅度降低新砂用量，保護(hù)砂資源，節(jié)約運輸成本。減少鑄件的鑄造缺陷，從而降低鑄件的綜合成本。降低CO2排放成本。

從環(huán)保角度上，政府法規(guī)越來越嚴(yán),廢砂無序傾倒將導(dǎo)致企業(yè)嚴(yán)重后果。廢砂再生處理可大大降低隨意拋棄排放含有害物質(zhì)的混合廢砂，大大減少對土壤和水源產(chǎn)生的污染。

3.2.2 通常再生技術(shù)

通常的再生技術(shù)有熱法再生、機械再生及濕法再生，但都存在一些問題。

1）純熱法再生只處理單純的樹脂砂，不能處理潮膜砂等；

2）純機械再生：只處理單一廢砂，再生效果差；

3）濕法（又稱水洗法）再生，占地面積大，投資及運行成本高；殘余樹脂和死黏土不能處理掉；冬季結(jié)凍；洗砂水和淤泥的二次污染嚴(yán)重，環(huán)保問題比較大；國外已經(jīng)摒棄濕法再生，只有部分水玻璃砂使用。

3.2.3 長江材料的熱法+機械聯(lián)合再生技術(shù)

長江材料的熱法+機械聯(lián)合再生技術(shù)是一種新的技術(shù)，可處理各種廢砂（樹脂砂，潮膜砂，無機砂），混合砂再生砂質(zhì)量高；再生砂替代新砂制芯高效低耗；余熱重復(fù)利用可實現(xiàn)零排放；可進(jìn)行粉塵再利用，廢氣處理。

3.3 廢砂再生處理的問題

國內(nèi)再生設(shè)備、技術(shù)、工藝良莠不齊，致使再生砂質(zhì)量、再生成本、環(huán)保措施等參差不齊。很多企業(yè)不熟悉再生技術(shù)，造成設(shè)備利用率低，再生砂質(zhì)量差，綜合成本高，二次污染嚴(yán)重等問題。再生處理中主要有污染物的遷移變化（有機污染物、重金屬）和二次污染物（廢氣、粉塵）。

長江材料對再生過程中產(chǎn)生的廢氣全部進(jìn)行了無害化處理，從根本上杜絕了空氣的二次污染。同時長江材料嚴(yán)格規(guī)范二次廢棄物的分離與收集，對物料分類，避免傳輸及處理程中的二次污染，對粉塵進(jìn)行無害化處理和再利用，從根本上達(dá)到零排放。

4 綠色鑄造一站式服務(wù)模式

長江材料在鑄造企業(yè)附近投資建設(shè)一站式集中生產(chǎn)服務(wù)基地，提供原砂配送、普通覆膜砂、低臭味覆膜砂、無機黏結(jié)劑及其濕態(tài)砂、砂芯制作、廢砂回收再生處理等技術(shù)、產(chǎn)品及服務(wù)。鑄造企業(yè)只需提出產(chǎn)品和技術(shù)要求，長江材料就把砂或者砂芯送到鑄造企業(yè)，再將廢砂運回到長江基地再生處理，把處理后符合技術(shù)要求的再生砂制作成相應(yīng)產(chǎn)品，送回到鑄造企業(yè)，如此循環(huán)。圖2為一站式服務(wù)模式。

圖2 一站式服務(wù)模式

鑄造企業(yè)專注于鑄造生產(chǎn)與產(chǎn)品開發(fā)，無需考慮與砂相關(guān)的投資與生產(chǎn)管理問題，沒有再生砂質(zhì)量、設(shè)備維修等問題；沒有廢砂、廢氣排放問題。

長江造型的專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)，有利于二次廢棄物的處理，大大減少二次污染。

長江材料綠色鑄造一站式服務(wù)模式將減少地區(qū)的排放污染，也有利于政府環(huán)保部門對鑄造廢氣廢砂處理的監(jiān)控管理。

5 結(jié) 論

我國鑄造業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重的固體廢棄物和空氣污染物，對環(huán)境和人體健康都有巨大危害，但多數(shù)鑄造企業(yè)的污染控制技術(shù)和設(shè)施還較為落后。本文介紹的幾種實用的綠色環(huán)保解決方案，特別是重慶長江造型材料集團(tuán)股份有限公司的綠色鑄造一站式服務(wù)模式，通過給鑄造企業(yè)提供清潔環(huán)保的型砂（芯）材料和技術(shù)，從源頭上削減鑄造過程產(chǎn)生的污染物，加上先進(jìn)的鑄造廢砂再生處理技術(shù)，使鑄造企業(yè)能真正達(dá)到綠色鑄造的環(huán)保要求。