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我国精铸行业环保治理与节能降耗的发展动态

实现精密铸造与生态环境的和谐
精密铸造是一项少切削或无切削加工的先进工艺，从航空航天业到民用制造业中无不有着它的精彩身影，它已成为制造业中不可缺少的基砧工艺手段，但是它的工艺过程中也会和其它工艺一样，可能产生与人类和环境不相和谐的东西，以当今的科学技术水平而论，这些不足都是完全可以得到治理的，其关键是我们必须充分认识这些不和谐的东西产生的源地和其危害性。近几年来，由于国家环保部门开始严格管理，以及企业领导社会责任感的增强，不少企业开始重视环保并采取积极有效的治理措施，出现了一些生产文明与环境和谐的精铸工厂。
一、精密铸造生产过程排放物的分析
精密铸造生产过程中工序过程多，使用的辅助材料也多，包含着许多物理和反应的过程，因而必然会产生许多排放物，以下是按工序的一个初略分析：
精密铸造生产过程排放物的分析

工序	排放物种类							分析说明
	化学废液	粉尘	废蜡	烟气	钢渣	废型壳	废水	酸碱雾
蜡模	√								废弃清洗剂
制壳		√
脱蜡							√
蜡处理			√
焙烧				√					视加热方式有别
熔化				√	√				视钢料清洁程度有别
震壳、吊抛		√				√			产生量大
切割、打磨		√							含有金属粉末
碱爆	√						√	√	含碱及重金属离子
抛丸		√
酸洗钝化	√						√	√	含酸及重金属离子

从上表可知，精铸生产过程中，有11个工序会产生不同程度的有害排放物，其排放物的种类主要有8种，其中影响最大的应该是4种，即：
1.废水。铸件碱爆和酸洗钝化后，对铸件进行冲洗产生的大量废水。废水中含有一定浓度的碱（氢氧化钠）或酸（氢氟酸、硝酸、盐酸）及铁离子，当对不锈刚进行碱爆或钝化处理时还会含有铬、镍等重金属离子，如果直接排放将会造成对生态环境的严重破坏。
2.废型壳。产生量大，生产一吨精铸件大约会产生1.5吨左右的废型壳，型壳材料为煅烧高岭土，虽未发现毒害作用，但排放量大时也会破坏绿化植被，同时也是资源的严重浪费。
3.粉尘。破坏员工的操作环境，引起呼吸系统疾病。同时铸件切割、打磨工序的粉尘中还有大量金属粉末，如果集中搜集，具有回收价值。
4.烟气。主要为二氧化碳，烧煤时还会产生二氧化硫等气体，对大气造成污染。同时烟气带走了大量热能，是一种能源的浪费。
除以上四种排放物外，其他如蜡模清洗液，过去为丁酮等有毒易燃液体，现已更新为低毒性的三氯乙烷乳化液，但有的销售商在精铸厂不知情下，采用价格低廉但毒害性大的三氯乙烯做清洁剂（国家已规定禁止使用），因此精铸企业要把好进货关，由于三氯乙烷对大气的臭氧层有影响，国家规定从2010年起三氯乙烷及其制品也将禁用，目前相关企业正在研制环保型清洗剂，因此精铸厂对清洗剂的废液要集中处理，不能乱倒，此外还有废蜡、酸雾、碱雾等，虽然都是有害的，但因产生量不大，祗要设有专门的集中收集装置加强管理，进行集中处理，将可消除危害。而废钢渣中因混有废金属，社会上有专门的回收单位收集处理。
二.精铸企业主要排放物的治理方法和设备
发达国家已经走过了发展制造业的初级阶段，他们十分重视环境保护，并有成熟经验，近几年来我国精铸业中也有少数企业开始重视环境的治理，摸索和创造了一些成功的治理经验，并开发了许多成熟的设备。主要有以下几个方面。
1.水处理设备。
清除酸洗钝化废水的六价铬离子及其他重金属离子的工艺是成熟的，2005年第九届精铸年会上就介绍了宁波安德鲁公司投资兴建的水处理设备，2007年相继又有佛山强润公司介绍他们的的水处理设备，为精铸行业树立了榜样，随后又有石家庄艾力格公司、蓬莱金创阀业公司等一批企业建立了废水处理系统。为了在精铸行业大力推广适应精铸需要的废水处理设备，降低制造成本，东营东胜精铸设备公司与中国石油大学环境与工程学院合作开发了这一设备，从而将加快精铸行业的环保治理。
2.型壳回收再生设备
废型壳通过破碎筛分、除尘、磁选后的再生砂粉，经过泰州金鼎公司、石家庄艾力格公司的生产验证，认为完全可以作为精铸的背层制壳材料，其关键是要严格磁选除铁。目前已开发出相应的整厂设备，因而我们建议月产精铸件100吨以上工厂的应自备回收设备，规模小的精铸厂可按地区集中建立废型壳回收工厂。
3.水幕除尘设备
根据生产工厂反应，布袋式除尘效果虽好，但对粉尘量大的作业区布袋易失效旦维护工作量大，东营嘉扬公司与东胜精铸设备公司开发的水浴除尘却可克服这一弱点。因此一般精铸企业应在制壳、震壳与初抛、切割和打磨、抛丸等四个区域设立独立的水浴除尘装置。
4.电加热焙烧电炉。
一般中小型的精铸企业，在电力负荷允许的条件下，可以将燃油或煤气焙烧炉改为电加热焙烧炉，由于加热方式由燃料燃烧加热改为电加热，因而没有烟气的排放。目前已有不少工厂采用，特别是一些大型的水玻璃型壳精铸企业，正在选用这种加热方案，已解决严重的有害烟气排放问题。
精铸企业当前节能降耗的主要方向
应用精密铸造工艺，可以生产各种高合金材料的、形状复杂难于加工的、尺寸精度高的特殊零件，它可以使几个零件铸造成一个复杂的整体零件，代替了许多其他的加工工艺，因而从广义上说，它是一种节能降耗的新工艺；然而由于高熔点的合金材料以及由于精铸件结构上多为薄壁件、要求合金熔化设备的容量小，因而耗电高，特别是它的铸型制作周期长并需经过高温焙烧，所以它在所有的铸造工艺中，单位重量铸件的能耗又是最高的。正是由于这一原因其节能潜力也是最大的。自2005年以来燃油价格不断上升，其他原辅材料价格也随之攀升，精铸企业从降低生产成本角度出发，开始重视节能降耗工作，特别是国家在“十一五”规划中提出了单位国内生产总值能耗降低20%的指标，更促进了对节能降耗的重视，通过几年的摸索，许多精铸企业主要从以下几个方面开展节能降耗的工作。
一.降低型壳焙烧能耗的途径
型壳焙烧是精铸生产耗能大的工序，采用燃油或煤气焙烧时按标煤计算，铸钢熔化的能耗与型壳焙烧的能耗之比是1：2.5，因此型壳焙烧应是重点的节能点。
1.改造炉型。为了充分利用燃烧热量，降低焙烧炉尾气的排放温度，应从炉形上进行改造，许多工厂首先是将原来的单室的箱式焙烧炉改为双室的焙烧炉，进而又如江苏金鼎公司等不少产量较大的精铸企业，采用环形回转炉，并应用了节能喷气，大辐度降低了燃料的消耗，其节能效果达到50%。
2.改变加热能源。在企业电力负荷允许的条件下，将燃油或煤气焙烧炉改为电阻加热炉，由于没有燃烧气体的排放，充分利用了能量，达到节能效果。而且利用电能是最清洁和环保的。高密永和公司学习国外经验，最早使用硅碳棒安装在箱式炉顶部方式焙烧型壳，使用三年多来，能耗下降，产品质量提高。近年来宁波天业公司也采用了这种方式取代原来的煤气焙烧炉，此外也有采用电阻丝为加热元件的箱式焙烧炉，如宁波安德鲁公司已使用较长时间。与硅碳棒加热元件相比的缺点是，当加热元件损坏时即电阻丝烧断后要停炉冷却后进炉维修，而前者可在炉外更换，无须停炉，但其加热元件消耗成本相差较大，后者具有优势。由于各地电价和其他燃料价格不尽相同，改为电加热后成本降低的数据也会不同，据宁波天业公司估计每100公斤钢水的型壳焙烧费是：电阻炉35元（电价每度0.64元），煤气炉60元（煤价每吨850元），油炉110元（柴油价每吨5500~6000元），改为电焙烧型壳后，铸钢熔化的电耗与型壳焙烧的电耗之比为1：0.8，因而电焙烧炉对降低成是十分显著的。
3.提高炉子的保温效果。采用最好的保温材料，如全硅酸铝棉，使炉壳温度降到40℃以下，并使炉门的密封最佳，既可节能又大大改善了车间的劳动环境，这就要求设备制造企业从节能和环保要求出发精益求精的设计制造。
二.降低金属熔化电耗的途径
1.选择节能技术先进的中频感应电炉，并使设备处于最佳的节能状态。根据一些工厂在电源安装电表实测来看，不同产地的中频炉吨钢水耗电量相差明显，最近我们请部分工厂进行了认真的测量，按100公斤容量炉实测吨钢水耗电量，最高的1220度（国产设备），而最低的为940度（进口设备），大部分厂都在1000度左右，相差如此之大是惊人的，也可能该设备是处于功率因素极极低的状态下运行。据某境外电炉厂商宣传，他们的电炉吨钢电耗可达到600度，如果按每吨钢水节能300度计算，购一台200公斤容量的电炉，按两班生产计算，全年就可节电43万多度，这是一个惊人的数据，也是一个尚须实际验证的数据，现已有工厂花高价订购，我们正等待实际的结果。但是感应电炉节电技术是值得我们重视的。
2选择感应电炉的最佳容量。目前精铸企业普遍采用容量100公斤的电炉，这主要是针对每组模客钢水重量小的小件生产，以免浇注时间过长而使钢水二次氧化，但是炉子容量愈小，耗电愈大。因此除一些生产薄壁小件的工厂外，不少工厂都采取扩大每个模壳的钢水重量，从而扩大感应炉的容量，使之达到150至200公斤，除能提高生产效率外还能同时达到节电的作用。
3.在感应电炉上安装卡式电表，实行按炉考核电耗。促使操作者精心控制，实现最佳的节电操作。目前东风精铸公司已经全面推行这一考核，并起到很好的节电效果。
三.提高铸件的工艺出品率和降低废品率是节能的重要途径。
1.重视和优化浇注系统设计。从保证铸件质量出发，对铸件的浇注系统实行个性化设计，选择多种形式的浇口，去除浇冒口系统中不必要的多余金属，以提高工艺出品率。东风精铸公司在这方面付出很大努力，把它作为经常考核的项目，目前该公司工艺出品率已平均达到69%。
2.加大模组高度，增加每串模组钢水的重量。近年来许多工厂都做了这方面的改进，一方面有利于提高工艺出品率，另一方面提高焙烧炉的容积率和感应炉的容量，有利于节能。有的工厂每炉150公斤钢水仅浇注10个模组。
3.严格过程控制，降低铸件废品率。由于精密铸造的工序多、过程长，疏忽一点就可能形成废品损失，是最大的能源浪费，因此企业必须有严格的过程控制管理制度。

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