環(huán)保與安全

1 概述

黨的十八大報(bào)告首次將生態(tài)文明建設(shè)納入建設(shè)中國(guó)特色社會(huì)主義總體布局，與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)五位一體，提出從源頭扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢(shì)，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境，努力建設(shè)美麗中國(guó)，實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。

改革開(kāi)放三十多年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展成就輝煌，綜合國(guó)力顯著提升，人民群眾物質(zhì)生活水平不斷提高，但與此同時(shí)，全社會(huì)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量卻每況愈下，空氣、水、土地污染日益嚴(yán)重。全國(guó)人大根據(jù)科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境變化的需求，陸續(xù)修訂、修正《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》、《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》、《中華人民共和國(guó)水污染防治法》，以保護(hù)和改善環(huán)境，防治污染和其他公害，保障公眾健康，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

新修訂的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》于2015年1月1日起開(kāi)始施行，國(guó)家環(huán)保部隨即發(fā)布《環(huán)境保護(hù)按日連續(xù)處罰暫行辦法》、《實(shí)施環(huán)境保護(hù)查封、扣押暫行辦法》、《環(huán)境保護(hù)限制生產(chǎn)、停產(chǎn)整治暫行辦法》、《企業(yè)事業(yè)單位環(huán)境信息公開(kāi)暫行辦法》等與之配套的部令，并同期實(shí)施。

新修訂并于2016年1月1日起開(kāi)始施行的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》指出：“防治大氣污染，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)燃煤、工業(yè)、機(jī)動(dòng)車(chē)船、揚(yáng)塵、農(nóng)業(yè)等大氣污染的綜合防治，推行區(qū)域大氣污染聯(lián)合防治，對(duì)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物、氨等大氣污染物和溫室氣體實(shí)施協(xié)同控制”。

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位從業(yè)人員安全生產(chǎn)、職業(yè)健康問(wèn)題也日益嚴(yán)重。為此，全國(guó)人大常委會(huì)于2014年8月頒布新修訂的《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》，決定于2014年12月1日起施行。新安全法規(guī)定：“安全生產(chǎn)工作應(yīng)當(dāng)以人為本，堅(jiān)持安全發(fā)展，堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主、綜合治理的方針，強(qiáng)化和落實(shí)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位的主體責(zé)任，建立生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位負(fù)責(zé)、職工參與、政府監(jiān)管、行業(yè)自律和社會(huì)監(jiān)督的機(jī)制?！?/p>

鑄造行業(yè)是機(jī)械工業(yè)的能源消耗與污染物排放大戶，其能耗占機(jī)械工業(yè)總能耗的25%～30%[1]，同時(shí)產(chǎn)生大量廢砂、廢渣、粉塵、廢氣和少量廢水。我國(guó)鑄件總產(chǎn)量從2000年超越美國(guó)成為世界第一，至已發(fā)布統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的2014年，連續(xù)十五年占據(jù)全球首位。總產(chǎn)量從2000年的1 395萬(wàn)t增加到2014年的4 620萬(wàn)t，占世界鑄件總產(chǎn)量的比例從2000年的21.54%增加到2014年的44.58%.

鑄造生產(chǎn)的能源消耗主要集中在金屬熔煉和鑄件熱處理環(huán)節(jié)，其中金屬熔煉占鑄件生產(chǎn)總能耗的70%左右[2]；主要污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)在金屬熔煉、澆注、落砂、鑄件清理階段。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鑄造行業(yè)生產(chǎn)1 t鑄件所排放的污染物平均為：粉塵 50 kg、廢渣 300 kg、廢氣1 000～2 000 m3[3]，廢砂量隨造型工藝不同有較大變化，其中黏土砂最高，達(dá)1.3 t～1.5 t，呋喃樹(shù)脂砂最低，為0.3 t～0.4 t.據(jù)此推算，全行業(yè)2014年排放粉塵200多萬(wàn)t、廢渣約1 400萬(wàn)t、廢砂約4 000萬(wàn)t、廢氣約700億m3.

鑄造生產(chǎn)過(guò)程還伴隨產(chǎn)生大量職業(yè)危害因素。如金屬熔煉過(guò)程中，產(chǎn)生 CO、CO2、SO2、NOx、鐵及其他重金屬煙塵、粉塵、熱輻射等；鑄件澆注過(guò)程中，產(chǎn)生 CO、CO2、NOx、樹(shù)脂揮發(fā)物、二噁英、熱輻射等；采用有機(jī)粘結(jié)劑造型（芯）時(shí)，釋放出甲苯、甲醛、糠醇、三乙胺等有毒有害氣體；落砂、鑄件清理時(shí)，產(chǎn)生含游離SiO2的粉塵、金屬粉末、噪聲等。

針對(duì)我國(guó)鑄造行業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況，國(guó)家質(zhì)檢總局在2007年發(fā)布GB 8959—2007《鑄造防塵技術(shù)規(guī)程》，工業(yè)和信息化部在2013年發(fā)布新版《鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件》，2014年發(fā)布JB/T 11995—2014《鑄造企業(yè)清潔生產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)辦法》等相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，以加強(qiáng)行業(yè)管理，促進(jìn)鑄造行業(yè)節(jié)能減排和轉(zhuǎn)型升級(jí)，推進(jìn)鑄造行業(yè)健康有序協(xié)調(diào)發(fā)展，更好地為裝備制造業(yè)服務(wù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 鑄造生產(chǎn)全過(guò)程綠色化技術(shù)

2.1.1 現(xiàn)狀

2015年3月，中央政治局會(huì)議確定將十八大提出的“新四化”概念提升為“協(xié)同推進(jìn)新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和綠色化”，“四化”變“五化”，將綠色發(fā)展定性為“政治任務(wù)”，要求“必須加快推動(dòng)生產(chǎn)方式綠色化，構(gòu)建科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式，大幅提高經(jīng)濟(jì)綠色化程度，加快發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)，形成經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)”。

我國(guó)鑄造行業(yè)經(jīng)過(guò)多年持續(xù)快速發(fā)展之后，目前處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期：鑄件產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度由2001～2010年的年均超過(guò)11%，降到2011～2014年的年均不足4%，并于2015年首次出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)；企業(yè)平均規(guī)模逐步增大，產(chǎn)業(yè)集中度提高，廠均鑄件年產(chǎn)量由2005年的939 t提高到2014年的1 777 t，但仍然只分別相當(dāng)于德國(guó)、美國(guó)的1/5、1/3，甚至低于發(fā)展中國(guó)家印度（2 227 t）[4]，在全球十大鑄件生產(chǎn)國(guó)名列倒數(shù)第一，很多適用于批量生產(chǎn)的技術(shù)、裝備手段因經(jīng)濟(jì)原因無(wú)法推廣使用；低碳生產(chǎn)、提質(zhì)增效、節(jié)能減排、職業(yè)健康與安全等“綠色鑄造”理念在鑄造行業(yè)逐步得到推廣，鑄造廢舊砂再生循環(huán)利用比例逐年提高，陸續(xù)涌現(xiàn)出一批綠色鑄造示范企業(yè)。工信部在2013年、2014年先后公布了兩批共1 114家通過(guò)鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件審核的鑄造企業(yè)，這些企業(yè)2013年共生產(chǎn)鑄件1 810萬(wàn)t（鑄鐵1 494萬(wàn)t、鑄鋼237.5萬(wàn)t、有色78.5萬(wàn)t），占當(dāng)年全國(guó)鑄件總產(chǎn)量的40.7%[5].但為數(shù)眾多的小型企業(yè)管理水平低、生產(chǎn)工藝落后、節(jié)能裝備、環(huán)保及安全防護(hù)設(shè)施投入嚴(yán)重不足甚至完全無(wú)投入，至使全行業(yè)高消耗、高污染的態(tài)勢(shì)無(wú)法得到根本扭轉(zhuǎn)。

2.1.2 挑戰(zhàn)

剛剛發(fā)布的《鑄造行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，明確提出“推進(jìn)綠色鑄造理念貫穿鑄造生產(chǎn)的全過(guò)程。優(yōu)化工藝、產(chǎn)品、裝備、工廠設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集約化、規(guī)模化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，提高鑄件合格率，降低生產(chǎn)過(guò)程中的能耗和物耗，改善作業(yè)環(huán)境，有效治理污染及減少?gòu)U棄物排放，提高資源的綜合循環(huán)再利用，從源頭開(kāi)始節(jié)約資源和能源，減少排放，做到減量化、再循環(huán)、再利用，實(shí)現(xiàn)鑄造全過(guò)程節(jié)能減排”。要實(shí)現(xiàn)“鑄造生產(chǎn)全過(guò)程綠色化”，需要從以下幾個(gè)方面著手。

1）研究、應(yīng)用綠色鑄造廠房建設(shè)技術(shù)：工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備一體化設(shè)計(jì)；合理利用陽(yáng)光、雨水、風(fēng)力等自然資源；采用資源消耗少、環(huán)境影響小的建筑結(jié)構(gòu)體系；選擇使用可循環(huán)利用的建筑材料，減少?gòu)S房建設(shè)及日常使用、維護(hù)過(guò)程中對(duì)能源、資源的消耗。

2）研究、應(yīng)用綠色鑄造工藝設(shè)計(jì)技術(shù)：利用計(jì)算機(jī)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造技術(shù)，優(yōu)化鑄件生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，提高鑄件質(zhì)量和工藝出品率，降低鑄件廢品率和毛坯重量，從生產(chǎn)源頭減少原材料、能源消耗。

3）開(kāi)發(fā)綠色鑄造材料：開(kāi)發(fā)、應(yīng)用各種環(huán)保原輔材料，包括各種少污染、無(wú)污染的環(huán)保樹(shù)脂、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑、鑄造特種涂料、特種球化劑、蠕化劑、孕育劑、預(yù)處理劑等，減少鑄造生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒、有害物質(zhì)。

4）使用節(jié)能、環(huán)保裝備：在鑄造工廠建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中使用節(jié)能裝備，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際配備合適的除塵、降噪、節(jié)水等環(huán)保、安全防護(hù)設(shè)施，保證室內(nèi)外空氣質(zhì)量和污染物排放滿足相關(guān)法律、法規(guī)的要求

5）依據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》等相關(guān)法律、法規(guī)，按照《鑄造企業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)辦法》、《鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件》等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，研究、制定科學(xué)、合理、操作性強(qiáng)的綠色鑄造評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系，對(duì)鑄造工廠設(shè)計(jì)、建設(shè)、鑄件生產(chǎn)過(guò)程、鑄件全生命周期等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督評(píng)估。以評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系為導(dǎo)向，加速淘汰落后產(chǎn)能，全面降低鑄造行業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，提高資源、能源利用效率。

2.1.3 目標(biāo)

1）預(yù)計(jì)到2020年，要達(dá)到的目標(biāo)：

建立完善的綠色鑄造評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系并在全行業(yè)推廣應(yīng)用。

2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：

全行業(yè)廠均鑄件年產(chǎn)量達(dá)到5 000 t以上；鑄鐵件工藝出品率達(dá)到80%以上、鑄鋼件工藝出品率達(dá)到60%以上、鑄件廢品率低于5%、鑄件毛坯重量降低10%以上、加工余量降低50%以上；全行業(yè)90%以上的企業(yè)滿足綠色鑄造評(píng)價(jià)體系的要求，基本實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)全過(guò)程綠色化。

2.2 熔煉煙氣治理技術(shù)

2.2.1 現(xiàn)狀

鑄鐵件生產(chǎn)中，超過(guò)70%的鐵液采用沖天爐熔煉或沖天爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉，其余約30%采用感應(yīng)電爐熔煉。大型鑄鋼件和規(guī)模大的鑄鋼廠多采用電弧爐熔煉，其余一般采用感應(yīng)電爐熔煉，兩者之間的比例未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。有色鑄造合金熔煉一般采用感應(yīng)電爐、坩堝爐、反射爐等。

沖天爐熔煉以焦炭為燃料對(duì)金屬爐料進(jìn)行加熱熔化，同時(shí)加入石灰石等造渣材料。沖天爐熔煉煙氣中，煙塵的主要組成是冶金煙塵、碳素?zé)焿m和灰塵。冶金煙塵主要成分為FeO、Fe2O3、PbO、ZnO等，其含量隨焦炭、廢鋼用量，送風(fēng)溫度、速度及廢鋼混雜程度的增加而增加。碳素?zé)焿m由爐料中有機(jī)物不完全燃燒的產(chǎn)物和焦炭揮發(fā)物、碳?xì)浠衔锏姆纸猱a(chǎn)物所組成?；覊m是指煙塵中大于冶金煙塵和碳素?zé)焿m的固體物質(zhì)的總稱，主要成分是焦炭末、CaO等。

國(guó)際鑄造協(xié)會(huì)提供的沖天爐廢氣主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為[6]：CO25%～17%、CO 7%～26%、N268%～76%、NOx 3×10-6～14×10-6、SO20.04%～0.1%、水蒸氣及微量的O2、HF（使用螢石時(shí)）等；煙塵主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：SiO220%～40%、鐵及其氧化物（12%～16%）、CaO 3%～6%、Al2O32%～4%、MnO 1%～2%、MgO 1%～3%、焦炭末等20 kg～50kg.沖天爐熔煉一噸鐵液產(chǎn)生的煙塵量約為4kg～10 kg.沖天爐煙塵中各類(lèi)金屬氧化物占30%以上，這些金屬氧化物粒徑集中在5 μm以下。

電弧爐熔煉以電力為能源，熔煉過(guò)程一般分為熔化、氧化和還原三個(gè)冶煉期。熔化期主要是由于爐料中的油脂類(lèi)可燃物質(zhì)的燃燒，以及金屬在高溫時(shí)氣化而產(chǎn)生的黑褐色煙氣；氧化期主要是由于吹氧、加石灰，使?fàn)t內(nèi)熔融態(tài)金屬激烈氧化脫碳產(chǎn)生大量赤褐色煙氣；還原期為除去鋼液中的氧和硫，調(diào)整鋼液的成分，投入碳粉或硅鐵等材料，產(chǎn)生白色或者黑色煙氣。

電弧爐廢氣主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：CO220%、CO 0～5%、N270%、O25%及少量SO2、氟化物等；煙塵主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：SiO27%、鐵及其氧化物 35%、CaO 7%、MnO235%、MgO 7%、Al2O32%.電弧爐采用爐內(nèi)排煙時(shí)，噸鋼煙塵量8 kg～12 kg；爐外排煙時(shí)，噸鋼煙塵量6 kg～10 kg.電弧爐煙塵中粒徑5 μm以下的占80%以上[7]。

感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵、鑄鋼時(shí)，廢氣和煙塵的組成與電弧爐類(lèi)似，但因其使用的爐料比較純凈，又沒(méi)有電弧的強(qiáng)烈攪拌作用，廢氣、煙塵數(shù)量明顯少于電弧爐。

銅、鋁、鉛、鋅、鎂等有色合金熔煉時(shí)，分別產(chǎn)生ZnO、ZnCl2、Al2O3粉塵以及 HCl、HF、SO2等強(qiáng)腐蝕氣體。

目前，國(guó)內(nèi)大型鑄造企業(yè)的熔煉設(shè)備一般均配備有除塵裝置，正常使用時(shí)可以滿足現(xiàn)行國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。但部分企業(yè)對(duì)其維護(hù)、保養(yǎng)重視不夠，致使設(shè)備無(wú)法發(fā)揮其正常的防治污染能力。小型鑄造企業(yè)大多沒(méi)有配備合格的熔煉除塵設(shè)備，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞更為嚴(yán)重。

2.2.2 挑戰(zhàn)

熔煉煙氣治理的難點(diǎn)在于如何提高生產(chǎn)過(guò)程中煙氣的捕集率，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各類(lèi)熔煉煙氣性質(zhì)、特點(diǎn)的研究，制定操作性、經(jīng)濟(jì)性俱佳的捕集方案。

沖天爐煙氣的特點(diǎn)：溫度高且變化范圍大（正常熔煉時(shí)100℃～300℃，當(dāng)加料不及時(shí)，空爐、棚料或停風(fēng)、打爐時(shí)段，煙氣溫度高達(dá)600℃～1200℃）；粉塵含量高（未摻野風(fēng)的原始煙氣5 g/m3～10g/m3）；微粉含量大（5 μm以下占20%～30%）；含較多易溶于水的酸性氧化物。

目前在用的沖天爐除塵系統(tǒng)形式多樣，但只有間接換熱器與布袋除塵器組合而成的除塵系統(tǒng)，過(guò)濾效率達(dá)99%以上，粉塵排放濃度達(dá)30 mg/m3甚至更低，除塵效果良好。

為節(jié)省投資，國(guó)內(nèi)目前使用的沖天爐除塵系統(tǒng)，一般均按正常熔煉工況進(jìn)行設(shè)計(jì)且不考慮脫硫，一旦煙氣溫度超過(guò)設(shè)計(jì)值，除塵系統(tǒng)停止運(yùn)行。隨著環(huán)保要求逐步提高，未來(lái)的沖天爐除塵系統(tǒng)必須能在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)使用，并且必須考慮脫硫裝置。為此，應(yīng)研究、開(kāi)發(fā)可在更高溫度下使用的高效率、高性價(jià)比過(guò)濾材料以及高效、經(jīng)濟(jì)脫硫裝置。

電弧爐熔煉煙氣的特點(diǎn)：三個(gè)冶煉期中，煙氣溫度、含塵濃度、煙氣量變化很大，以氧化期最高；爐內(nèi)排煙時(shí)，煙氣溫度高（1 000℃～1 400℃）、含塵量大（13 g/Nm3～20 g/Nm3）、數(shù)量少（800 Nm3/t鋼）；爐外排煙時(shí)，煙氣溫度較低（100℃～160℃）、含塵量較?。? g/Nm3～8g/Nm3）；屋頂排煙時(shí)，煙氣溫度最低（＜70℃）、含塵量最小（1.3g/Nm3～1.5g/Nm3）；爐外排煙、屋頂排煙的煙氣量與排煙罩類(lèi)型密切相關(guān)，具體數(shù)值變化較大，但總體來(lái)說(shuō)煙氣量都遠(yuǎn)大于爐內(nèi)排煙，尤以屋頂排煙的煙氣量最大。此外，電弧爐裝料、兌鐵液時(shí)必須移開(kāi)電極、爐蓋，也給電弧爐除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)增加了一些難度。

電弧爐除塵方式經(jīng)多年研究、改進(jìn)，目前公認(rèn)爐內(nèi)排煙與屋頂排煙相結(jié)合的除塵方式效果最佳，前者對(duì)正常熔煉時(shí)的煙氣捕集效果最好，后者解決了爐內(nèi)排煙、爐外排煙在裝料時(shí)無(wú)法捕集煙氣的問(wèn)題，并且不影響裝料操作。但該方案也有明顯缺點(diǎn)：煙氣量最大，造成一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用居高不下。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)三個(gè)冶煉期及裝料時(shí)煙氣特點(diǎn)的研究，綜合運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)，設(shè)計(jì)出在各個(gè)時(shí)段均能以最經(jīng)濟(jì)方式運(yùn)行的除塵系統(tǒng)，以降低企業(yè)運(yùn)行成本。

感應(yīng)電爐、坩堝爐、反射爐等熔煉設(shè)備的煙氣數(shù)量較少，工況變化亦不如電弧爐劇烈，比較容易捕集，其除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。但應(yīng)注意在有色合金熔煉時(shí)，煙氣中往往含有較多有毒、有害、強(qiáng)腐蝕性氣體，必須對(duì)其加以治理后才能排放，同時(shí)還要注意根據(jù)煙氣特性選擇合適的過(guò)濾材料。

熔煉煙氣中攜帶大量熱量，如何對(duì)其加以回收和利用，也是今后應(yīng)該研究的課題。

2.2.3 目標(biāo)

1）預(yù)計(jì)到2020年，要達(dá)到的目標(biāo)：

實(shí)現(xiàn)鑄造金屬熔煉生產(chǎn)全過(guò)程通風(fēng)除塵。

2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：

全國(guó)所有鑄造企業(yè)均配備合格的熔煉煙氣治理設(shè)施，有毒廢氣、煙塵實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

2.3 固體廢棄物資源化利用技術(shù)

2.3.1 現(xiàn)狀

鑄造生產(chǎn)的固體廢棄物主要有廢砂、廢渣、廢耐火材料、除塵器粉塵等。粗略估算，目前我國(guó)鑄造行業(yè)每年產(chǎn)生的固體廢棄物近6 000萬(wàn)t.

鑄造廢砂絕大部分來(lái)源于粘土砂鑄造。多次循環(huán)使用的粘土型砂含泥量增加，透氣性下降，容易形成氣孔、嗆火、粘砂等鑄造缺陷，需要加入部分新砂來(lái)穩(wěn)定型砂中的含泥量，因此必須定期或不定期廢棄一些舊砂，以維持砂處理系統(tǒng)總量平衡。粘土砂鑄造所用砂芯大多采用各類(lèi)樹(shù)脂砂制造，澆注后除少量芯砂被完全燃燒，潰散進(jìn)入粘土砂處理系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用，大部分仍以團(tuán)塊狀存在，成為粘土砂處理系統(tǒng)的廢棄物。

樹(shù)脂砂、水玻璃砂舊砂再生回用技術(shù)歷經(jīng)多年研究，已經(jīng)形成系列化再生成套設(shè)備，目前舊砂再生率可達(dá)到60%～90%，但仍有部分舊砂或者因設(shè)備性能制約無(wú)法全部破碎、再生，或者因燒結(jié)等原因無(wú)法再生而淪為廢棄物。

廢渣主要來(lái)源于金屬熔煉。為了控制化學(xué)成分，獲得符合要求的金屬溶液，必須添加造渣材料去除各類(lèi)含量超標(biāo)的化學(xué)元素，這就產(chǎn)生了大量爐渣。此外被腐蝕的金屬爐料、添加的增碳劑、合金材料，以及爐襯材料的侵蝕也會(huì)產(chǎn)生爐渣。爐渣的主要 成 分 為 ：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、FeO、MnO、P2O5、FeS等。

打爐、修包以及鑄件澆注系統(tǒng)所使用的耐火材料形成鑄造生產(chǎn)過(guò)程的另一類(lèi)固體廢棄物，其主要成分為 SiO2、Al2O3等。

粘土砂型砂廢砂主要?dú)埩粑餅槊悍酆投栊运勒惩聊?，芯砂廢砂主要?dú)埩粑餅楦黝?lèi)樹(shù)脂、固化劑反應(yīng)所形成的有機(jī)硬化膜以及少量型砂廢砂帶入的煤粉和惰性死粘土膜。目前對(duì)粘土型砂廢砂一般采用水洗法或者焚燒法+機(jī)械擦磨法進(jìn)行再生，芯砂廢砂采用焚燒法+機(jī)械擦磨法進(jìn)行再生。受技術(shù)、成本以及廢砂來(lái)源分散等因素影響，目前只有少數(shù)幾家企業(yè)嘗試對(duì)粘土廢砂進(jìn)行再生回用。

樹(shù)脂砂廢砂、水玻璃砂廢砂、廢渣、廢耐火材料、除塵器粉塵等廢棄物成分復(fù)雜，直接再生回用十分困難且經(jīng)濟(jì)性較差，但通過(guò)不同廢棄物之間相互組合并添加適當(dāng)輔助材料，制造各種新型復(fù)合材料，為鑄造固體廢棄物資源化利用開(kāi)辟了新的途徑，目前正逐步得到研究、推廣。

據(jù)介紹[8-9]，利用廢砂、爐渣作為增強(qiáng)材料，廢舊熱塑性材料（如廢舊農(nóng)膜、食品袋、編織袋、舊輪胎再生膠等）作為基體材料，再配以適當(dāng)?shù)奶砑觿?，制成的廢棄物復(fù)合材料，可用于制造窨井蓋、落水箅子、樹(shù)池護(hù)板等；利用廢砂加入廢渣、尾礦、粉塵等材料，并添加適量的活性激發(fā)劑，制成的廢棄物復(fù)合材料，可用于制造建筑承重磚和空心磚。

2.3.2 挑戰(zhàn)

根據(jù)目前研究成果，粘土砂鑄造廢砂采用高溫脆化+低溫機(jī)械擦磨法再生可以獲得完全代替新砂的再生砂，是比較理想的再生方法。研究、開(kāi)發(fā)效率高、成本低的熱法+機(jī)械擦磨法再生工藝和設(shè)備，是提高粘土砂廢砂再生回用率，降低鑄造固廢排放量的重要手段。

加強(qiáng)與相關(guān)行業(yè)的合作，研究各種復(fù)合材料對(duì)鑄造固體廢棄物性能的特殊要求，開(kāi)發(fā)各種鑄造固體廢棄物的收集、處理技術(shù)和裝備，變廢物為資源，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.3.3 目標(biāo)

1）預(yù)計(jì)到2025年，要達(dá)到的目標(biāo)：

基本實(shí)現(xiàn)粘土砂鑄造廢砂全部經(jīng)過(guò)再生處理。

2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：

圖1 環(huán)保與安全技術(shù)路線圖

實(shí)現(xiàn)鑄造固體廢棄物循環(huán)利用率達(dá)到90%以上。

2.4 鑄件后處理生產(chǎn)過(guò)程的勞動(dòng)保護(hù)

2.4.1 現(xiàn)狀

在鑄件生產(chǎn)過(guò)程中，鑄件后處理（落砂、清鏟、切割、打磨等）工序人員密集、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差、對(duì)從業(yè)者健康危害嚴(yán)重，是職業(yè)衛(wèi)生保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。

鑄件落砂、清砂時(shí)產(chǎn)生含有大量游離二氧化硅的粉塵，濃度達(dá)20 mg/m3～1 400 mg/m3，平均濃度200 mg/m3左右；采用等離子切割鑄件時(shí)，產(chǎn)生CO、NOx、O3等有害氣體和矽塵、金屬煙塵，并伴有弧光輻射、高頻電磁波和放射性物質(zhì)；用氧、乙炔火焰切割時(shí)，產(chǎn)生濃度達(dá)100 mg/m3的矽塵、金屬煙塵；打磨鑄件時(shí)，產(chǎn)生矽塵、金屬粉末，濃度在60～200 mg/m3.此外，鑄件落砂、打磨時(shí)產(chǎn)生 100 dB（A）以上的噪聲。

目前，大批大量生產(chǎn)性質(zhì)的企業(yè)已經(jīng)廣泛采用機(jī)械化流水線、機(jī)器人切割打磨單元等先進(jìn)工藝裝備，可以保證鑄件切割、打磨區(qū)域的粉塵、噪音滿足現(xiàn)行職業(yè)健康標(biāo)準(zhǔn)的要求。采用機(jī)械化、自動(dòng)化造型線或者砂箱地面造型的企業(yè)，均配有落砂機(jī)及落砂除塵裝置，正常使用時(shí)可以保證落砂區(qū)域的空氣質(zhì)量。

鑄件后處理工序粉塵、煙氣、噪聲治理的有效辦法是盡量將塵源、聲源限定在相對(duì)狹小的空間，然后采用有組織排風(fēng)、隔聲等措施進(jìn)行治理。但采用地坑造型生產(chǎn)大件時(shí)，取件、挖沙就地進(jìn)行；鑄件清鏟及多品種、小批量生產(chǎn)鑄件的切割、打磨，難以使用機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備，往往采取攤大餅方式隨意布置。上述生產(chǎn)環(huán)節(jié)均會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵、噪聲且時(shí)間、地點(diǎn)分散，目前基本不加治理，是鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)臟、亂、差的主要原因。

2.4.2 挑戰(zhàn)

研究、開(kāi)發(fā)地坑舊砂少塵或無(wú)塵回砂技術(shù)和裝備。

研究、開(kāi)發(fā)適合多品種、小批量鑄件生產(chǎn)的輕便、組合式、可移動(dòng)清鏟、打磨室。

2.4.3 目標(biāo)

1）預(yù)計(jì)到2025年，要達(dá)到的目標(biāo)：

實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度不大于2 mg/m3，噪聲不大于 65 dB（A）[10].

2）預(yù)計(jì)到2030年，要達(dá)到的目標(biāo)：

實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)外粉塵、噪聲及各種有害氣體排放達(dá)到JB/T 11995—2014規(guī)定的一級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 技術(shù)路線圖

環(huán)保與安全技術(shù)路線圖如圖1所示。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 陳維平，黃丹，江帆，等.鑄造行業(yè)節(jié)能減排的對(duì)策分析［C］//2008年中國(guó)鑄造活動(dòng)周論文集.

［2］ 黃天佑，范琦，張立波，等.中國(guó)鑄造行業(yè)節(jié)能減排政策研究［J］.鑄造技術(shù)，2009（3）：399-403.

［3］ 陳維平.我國(guó)鑄造行業(yè)與節(jié)能減排［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2013，42（6）：1-6.

［4］ 張春艷.全球鑄件產(chǎn)量小幅增長(zhǎng)［J］.鑄造，2016（2）：208-211.

［5］溫平.科技創(chuàng)新綠色發(fā)展——鑄造行業(yè)“十三五”展望［R］.2015中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)年會(huì)暨中國(guó)鑄造行業(yè)第七屆高層論壇.

［6］ 機(jī)械工業(yè)第六研究院.鑄造防塵技術(shù)規(guī)程指南［M］.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［7］ 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.GB 8959—2007，鑄造防塵技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［8］ 孫可偉，李如燕.鑄造廢棄物資源化系統(tǒng)工程［J］.鑄造，2008（1）：92-96.

［9］ 孫可偉.固體廢棄物資源化的現(xiàn)狀和展望［J］.中國(guó)資源綜合利用，2000（1）：10-14.

［10］ 全國(guó)鑄造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).JB/T 11995—2014，鑄造企業(yè)清潔生產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)辦法［S］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.