铸造企业面临的环境污染和环保问题与解决方案

中国是铸造大国，铸造企业30000余家，自2000年起连续多年居世界首位，2013年中国各类铸件产量总产量4450万吨(如图1)，约占世界产量的40%。

铸造业属于高能耗、污染严重的行业。铸造行业耗能占机械工业总耗能的25%?30%。铸造企业在生产过程中对环境污染最严重的是固体废弃物和空气污染。我国每生产1吨铸件的三废排放量是有的工业发达国家的10倍，根据统计，2013年我国铸造行业排放污染物总量约为：粉尘220万吨，废气450?900亿m3，废砂5000万吨，废渣1300万吨。

我国铸造业的污染控制技术和设施还较为落后（如图2)，发达国家铸造厂用于环保的投资占铸造厂设备投资的20%?30%，而我国只占5%?8%。铸造企业发达的地区如江苏、山东、浙江、上海、湖北、重庆等在生产过程中对环境造成的污染比较严重（见图3、表1)

2铸造企业排放的空气污染

铸造厂空气污染的特点：污染源分散，浓度较低，气体量大。在美国环保局列出的总共188种危险空气污染物（HazardousAirPollutant,HAP)中，铸造废气中己经检测出的有40多种，对环境和人体健康都有巨大危害（见图4、5)。

浇注、冷却和落砂过程产生的HAP来源于铸造过程中煤粉、有机粘合剂的热解（见图6、表2、3)。

3铸造企业有害气体的治理

铸造企业在生产过程中产生的废气处理方法有如下几种，各有利弊：

a、活性炭吸附法；

b、化学药剂溶解法；

c、生物降解法；

d、等离子法；

e、植物液喷洒法；

f、催化燃烧法；

g、催化氧化法；

h、酸碱中和法；

i、UV光解净化法

现在的废气治理状态是末端治理效率低，费用高。真正的解决方案是从源头杜绝有害废气的产生是后面介绍的长江环保型低臭味覆膜砂和长江CITEK无机砂。

4环保型树脂覆膜砂新技术

1)长江环保型低臭味覆膜砂(lowodorRCS)

2)低臭味性:制芯时较普通树脂覆膜砂的恶臭气相物氨气(ammoniagas)排放量低85%以上，浇注时的高温热裂解气相物排放量低30%左右

3)低发气量:较普通树脂覆膜砂降低发气量10%左右

4)低膨胀性:较普通树脂覆膜砂的热膨胀性低5%左右

5)良好的出砂性:较普通树脂覆膜砂清砂更容易，清砂时间可缩短30%左右

6)长江CITEK无机砂:920°C居里点热裂解气相有机物测试结果表明，相对有机树脂砂，气相污染物减少92%以上（见图7)，基本杜绝了铸造有害气体的产生。

5铸造废砂倾倒污染的现状

铸造企业在生产过程中对环境污染最严重、数量最大的是废砂（见图8)。6铸造废砂的污染与危害（见表4)

1)废砂的危害：扬尘污染、化学污染、土壤砂化、占用土地和浪费硅砂资源；

2)扬尘污染:废砂中所含的大量细小的颗粒(包括PM2.5)，裸露在外会随风飘散，形成极大危害；

3)化学污染:废砂中含有持久性有害有机污染物质，填埋弃置的废砂将长期污染土壤和水体。

7铸造废砂污染的解决方案：循环再生处理

1)技术上：降低了热膨胀系数，提髙了砂粒表面的活化，去除了砂中的细粉含量，从而减少型砂中树脂加入量，降低铸件表面上的脉纹、气孔等铸造缺陷；

2)经济上：可大幅度降低新砂用量，保护砂资源，节约运输成本。减少铸件的铸造缺陷，从而降低铸件的综合成本。降低C02排放成本。

3)从环保角度上，政府法规越来越严。废砂再生处理可大大降低随意抛弃排放含有害物质的混合废砂，大大减少对土壤和水源产生的污染。

8废砂再生处理技术

1)通常的再生技术与装备热法（有卧式炉、立式炉，问题：只处理树脂砂，能耗尚）

机械（有摩擦、撞击，问题：只处理单一废砂，再生效率低）

湿法（又称水洗法，问题：占地面积大，树脂不能处理，二次污染严重，冬季结冻，投资及运行成本高）

2)重庆长江集团的热法机械联合再生技术高效低耗：余热多处多次重复利用可处理各种废砂：树脂砂，潮膜砂，无机砂再生砂质量高，完全替代新砂制芯零排放：粉尘再利用，废气处理。

9废砂再生处理中的环境问题

国内再生设备、技术、工艺良莠不齐，致使再生砂质量、再生成本、环保措施等参差不齐；很多铸造企业不熟悉再生技术，造成设备利用率低，再生砂质量差，综合成本高，二次污染严重等问题。再生处理中主要有污染物的迁移变化(有机污染物、重金属）和二次污染物（废气：二噁英、PM2；粉尘；重金属；废水；有机污染物）

10铸造废砂污染的零排放解决方案：循环再生处理（见图9)

11铸造废砂零排放再生处理技术

重庆长江集团对再生过程的废气做了监测，主要成分生成的机理见图10。

长江集团对废气处理的基本原理是将废气中的有害因子降解为无害因子，从根本上杜绝了空气二次污染的产生，达到零排放。

再生过程的废弃物有粉尘、废渣、废金属等。应严格规范二次废弃物的分离与收集；对物料分类，避免传输及处理程中的二次污染，对粉尘进行无害化处理和再利用，从根本上达到零排放。

12重庆长江集团的铸造废砂再生处理模式

1)重庆长江在铸造企业附近投资建设废砂再生处理生产线，负责日常生产运行。铸造企业将废砂送到再生处理中心，把处理后符合技术要求的再生砂收回再利用；

2)铸造企业排放无忧，没有设备投资风险，没有生产管理、再生砂质量、设备维修等问题；

3)规模化、专业化生产，有利于二次废弃物的处理，减少二次污染，达到零排放；

4)有利于政府环保部门对铸造废砂处理的监控管理。