铸造车间实施清洁生产实现节能降耗的探讨

沈刚 刘成亮

摘 要：通过分析铸造车间的高能耗、高污染和废弃物排放现状，提出实施清洁生产的必要性，促进铸造车间减少污染、保护环境，节约资源，降低费用，增强竞争力。

关键词：铸造；清洁生产；节能降耗

一、铸造车间节能减排的必要性

铸造是机械工业的耗能大户，能耗高、能源利用率低、污染严重、经济效益差等制约了铸造行业的发展。若以每万元的GDP能耗作为指标，整个机械制造行业的万元GDP能耗为0.18吨标准煤，而铸造业约为0.80吨标准煤。

《铸造行业“十二五”发展规划》在发展目标中明确指出：“坚持绿色铸造战略，从节约资源方面要做到减量化、再循环、再利用；减少铸件废品、提高铸件质量、减少生产过程的能源消耗，推进循环经济和清洁生产。”

二、污染物排放状况

我厂铸造车间有砂型铸造和精密铸造，分为造型、制芯、浇铸及清理等工段。生产过程消耗能源的主要工艺过程和设备有：①金属的熔炼；②热处理及型壳焙烧炉；③热法制芯；④清理；⑤铸造设备等。精密铸造生产工艺流程如下图：

产生的废弃物主要有：废砂、废渣、粉尘、废气等。车间每年排放废砂30多吨，作为垃圾抛售。铸造废气中含有大量的有害气体，其中主要有：冶炼过程中产生的烟气，主要成分是粉尘、CO2、CO、NOX等；铸件浇注后产生的烟气以及采用有机粘结剂制芯与造型过程产生的气体如：游离甲醛、游离酚、三乙胺等有害气体；砂型（包括煤粉湿型砂和消失模、树脂自硬砂等）浇注后还会产生CO、CO2、甲苯等有害气体，吸入人体会严重损害身体健康。

三、清洁生产工艺分析

清洁生产的核心是“源头削减和过程控制”，真正使企业实现从被动的污染治理到污染预防的转变。为了减少废弃物和对环境的污染，我厂铸造车间从生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、污染物产生指标、废物回收操作过程中的节能收利用指标等几个方面开展清洁生产审核。

1、统一认识，加强内部管理

通过对铸造工序的物料、水耗、能耗投入产出审核分析，认识到由于生产管理存在簿弱环节，原材料的质量把关不严，生产过程计量手段欠缺，部分污染控制工艺落后，个别设备老化等问题，造成了投入的物耗、能耗未能物尽其用，而转化成废弃物污染环境。原来我车间三台吹砂机每天消耗蒸汽5600立方，实施清洁生产审核以后，通过定期清理灰尘、及时关闭气阀、调节出砂量，每天节约200立方蒸汽，节约刚玉砂200千克。

2、抓好软件管理

如利用铸造仿真软件，选用新型冒口，提高铸件工艺收得率。合理计算浇冒系统的冒口位置及尺寸，每件产品可节省原材料10千克，还能减少型砂消耗30千克。通过建立产品信息库，节约了大量纸张和查阅资料的的时间，提高了工作效率。通过利用先进的自动化技术、计算机控制和模拟系统逐步优化、改造铸造工艺，将不断地提高生产效率。

3、改进原材料

在铸件生产过程中，通过改进原材料，可以从根本上提高运行效率，节约成本，避免产生环境问题。例如：采用优质矿砂，减少了粉尘，提高了铸件质量。采用水基涂料替代油漆溶剂；铝合金的熔炼过程中采用环保的精炼剂，代替六氯乙烷或者氯气；这样不但提高了熔炼质量，而且简化了操作，减少了成本，降低了污染。

4、抓好工藝设计的源头

工艺设计处于铸造生产工序的最前端，是铸造生产实现节能减排和清洁化生产的源头。主要清洁生产工艺有：

①改进型砂工艺，选用碱酚醛树脂自硬砂（铸钢）和呋喃树脂自硬砂（铸铁），不仅提高铸件品质，而且可减少铸件毛坯尺寸余量，节约金属液，砂模和坭芯省却了烘烤工序，节约大量能源消耗，减少了大量烟气排放。

②根据企业自主研发技术，添加适量稀土元素，可明显提高铸造磨球的机械性能，应用该技术研发新一代性价比更高的超硬铸造磨球在诸多方面都具有特别重要的意义。

③熔化过程中原有的冲天炉已由中频感应熔化电炉代替，熔化时烟尘较小，对环境影响较小，无污水排放。

④工艺落砂、混砂、砂处理过程均采用封闭收尘处理，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环境。

5、提高金属成品率

金属成品率较低，无形中给企业增加额外的运营成本：大量过剩的金属的收集、回炉，需要花费大量的成本；金属的熔炼与保温再次消耗能源；加重了设备的金属处理能力所带来的资金投入；铸件清理的额外成本；收集、分类金属的耗时；设备维护费用。通过以下途径提高金属成品率：减少融化环节的损失；减少金属洒漏及结成金属块；尽量减小铸件重量；减少研磨损失；减少废品率；模拟铸件生产；金属过滤；采用直接浇注技术。

6、加强能源和原辅材料的管理，促使节能工作向纵深发展

如在火离心轮生产过程中，铁钉用于固定内浇口处型砂，且用量大，通过回收再利用，每年减少铁钉70%。又如新坩埚在使用时，很容易被铝合金液电解腐蚀，通过高温回火，得到回火索氏体，提高了坩埚硬度，平均寿命延长二个月。

7、减少固体废弃物

铸造废砂、废渣是铸造中排量最大的固体废弃物。我厂通过废物分流、重复使用、优化使用喷丸介质和优化使用砂和粘合砂等途径，可以在铸造生产中避免产生这些副产品。

四、结束语

随着“节能减排”工作力度的加大，企业实施清洁生产已经刻不容缓。清洁生产也能为企业提供一个新的利润空间，促进企业的可持续发展，达到经济与环境持续协调发展的“双赢”的理想状态。推行清洁生产及开展清洁生产审核无论从经济、环境还是社会责任境角度均符合绿色铸造企业可持续发展战略的要求。

（作者单位：中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司）