鑄造車間實施清潔生產實現節能降耗的探討

沈剛 劉成亮

摘 要：通過分析鑄造車間的高能耗、高污染和廢棄物排放現狀，提出實施清潔生產的必要性，促進鑄造車間減少污染、保護環境，節約資源，降低費用，增強競爭力。

關鍵詞：鑄造；清潔生產；節能降耗

一、鑄造車間節能減排的必要性

鑄造是機械工業的耗能大戶，能耗高、能源利用率低、污染嚴重、經濟效益差等制約了鑄造行業的發展。若以每萬元的GDP能耗作為指標，整個機械制造行業的萬元GDP能耗為0.18噸標準煤，而鑄造業約為0.80噸標準煤。

《鑄造行業“十二五”發展規劃》在發展目標中明確指出：“堅持綠色鑄造戰略，從節約資源方面要做到減量化、再循環、再利用；減少鑄件廢品、提高鑄件質量、減少生產過程的能源消耗，推進循環經濟和清潔生產。”

二、污染物排放狀況

我廠鑄造車間有砂型鑄造和精密鑄造，分為造型、制芯、澆鑄及清理等工段。生產過程消耗能源的主要工藝過程和設備有：①金屬的熔煉；②熱處理及型殼焙燒爐；③熱法制芯；④清理；⑤鑄造設備等。精密鑄造生產工藝流程如下圖：

產生的廢棄物主要有：廢砂、廢渣、粉塵、廢氣等。車間每年排放廢砂30多噸，作為垃圾拋售。鑄造廢氣中含有大量的有害氣體，其中主要有：冶煉過程中產生的煙氣，主要成分是粉塵、CO2、CO、NOX等；鑄件澆注后產生的煙氣以及采用有機粘結劑制芯與造型過程產生的氣體如：游離甲醛、游離酚、三乙胺等有害氣體；砂型（包括煤粉濕型砂和消失模、樹脂自硬砂等）澆注后還會產生CO、CO2、甲苯等有害氣體，吸入人體會嚴重損害身體健康。

三、清潔生產工藝分析

清潔生產的核心是“源頭削減和過程控制”，真正使企業實現從被動的污染治理到污染預防的轉變。為了減少廢棄物和對環境的污染，我廠鑄造車間從生產工藝與裝備要求、資源能源利用指標、污染物產生指標、廢物回收操作過程中的節能收利用指標等幾個方面開展清潔生產審核。

1、統一認識，加強內部管理

通過對鑄造工序的物料、水耗、能耗投入產出審核分析，認識到由于生產管理存在簿弱環節，原材料的質量把關不嚴，生產過程計量手段欠缺，部分污染控制工藝落后，個別設備老化等問題，造成了投入的物耗、能耗未能物盡其用，而轉化成廢棄物污染環境。原來我車間三臺吹砂機每天消耗蒸汽5600立方，實施清潔生產審核以后，通過定期清理灰塵、及時關閉氣閥、調節出砂量，每天節約200立方蒸汽，節約剛玉砂200千克。

2、抓好軟件管理

如利用鑄造仿真軟件，選用新型冒口，提高鑄件工藝收得率。合理計算澆冒系統的冒口位置及尺寸，每件產品可節省原材料10千克，還能減少型砂消耗30千克。通過建立產品信息庫，節約了大量紙張和查閱資料的的時間，提高了工作效率。通過利用先進的自動化技術、計算機控制和模擬系統逐步優化、改造鑄造工藝，將不斷地提高生產效率。

3、改進原材料

在鑄件生產過程中，通過改進原材料，可以從根本上提高運行效率，節約成本，避免產生環境問題。例如：采用優質礦砂，減少了粉塵，提高了鑄件質量。采用水基涂料替代油漆溶劑；鋁合金的熔煉過程中采用環保的精煉劑，代替六氯乙烷或者氯氣；這樣不但提高了熔煉質量，而且簡化了操作，減少了成本，降低了污染。

4、抓好工藝設計的源頭

工藝設計處于鑄造生產工序的最前端，是鑄造生產實現節能減排和清潔化生產的源頭。主要清潔生產工藝有：

①改進型砂工藝，選用堿酚醛樹脂自硬砂（鑄鋼）和呋喃樹脂自硬砂（鑄鐵），不僅提高鑄件品質，而且可減少鑄件毛坯尺寸余量，節約金屬液，砂模和坭芯省卻了烘烤工序，節約大量能源消耗，減少了大量煙氣排放。

②根據企業自主研發技術，添加適量稀土元素，可明顯提高鑄造磨球的機械性能，應用該技術研發新一代性價比更高的超硬鑄造磨球在諸多方面都具有特別重要的意義。

③熔化過程中原有的沖天爐已由中頻感應熔化電爐代替，熔化時煙塵較小，對環境影響較小，無污水排放。

④工藝落砂、混砂、砂處理過程均采用封閉收塵處理，污染物排放量小，另一方面也很大程度地改善了工人的工作環境。

5、提高金屬成品率

金屬成品率較低，無形中給企業增加額外的運營成本：大量過剩的金屬的收集、回爐，需要花費大量的成本；金屬的熔煉與保溫再次消耗能源；加重了設備的金屬處理能力所帶來的資金投入；鑄件清理的額外成本；收集、分類金屬的耗時；設備維護費用。通過以下途徑提高金屬成品率：減少融化環節的損失；減少金屬灑漏及結成金屬塊；盡量減小鑄件重量；減少研磨損失；減少廢品率；模擬鑄件生產；金屬過濾；采用直接澆注技術。

6、加強能源和原輔材料的管理，促使節能工作向縱深發展

如在火離心輪生產過程中，鐵釘用于固定內澆口處型砂，且用量大，通過回收再利用，每年減少鐵釘70%。又如新坩堝在使用時，很容易被鋁合金液電解腐蝕，通過高溫回火，得到回火索氏體，提高了坩堝硬度，平均壽命延長二個月。

7、減少固體廢棄物

鑄造廢砂、廢渣是鑄造中排量最大的固體廢棄物。我廠通過廢物分流、重復使用、優化使用噴丸介質和優化使用砂和粘合砂等途徑，可以在鑄造生產中避免產生這些副產品。

四、結束語

隨著“節能減排”工作力度的加大，企業實施清潔生產已經刻不容緩。清潔生產也能為企業提供一個新的利潤空間，促進企業的可持續發展，達到經濟與環境持續協調發展的“雙贏”的理想狀態。推行清潔生產及開展清潔生產審核無論從經濟、環境還是社會責任境角度均符合綠色鑄造企業可持續發展戰略的要求。

（作者單位：中國航發貴州紅林航空動力控制科技有限公司）