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        详细内容

        铸造技术路线图:环保与安全(一)

        日期:2018-01-25 08:25

        第一节 概述

         

        党的十八大报告首次将生态文明建设纳入建设中国特色社会主义总体布局,与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设五位一体,提出从源头扭转生态环境恶化趋势,为人民创造良好生产生活环境,努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展。

         

        改革开放30多年来,我国经济社会发展成就辉煌,综合国力显著提升,人民群众物质生活水平不断提高,但于此同此,全社会的生态环境质量却每况愈下,空气、水、土地污染日益严重。全国人大根据科技进步、经济发展、生态环境变化的需求,陆续修订、修正《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国大气污染防治法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,以保护和改善环境,防治污染和其他公害,保障公众健康,推进生态文明建设,促进经济社会可持续发展。

         

        新修订的《中华人民共和国环境保护法》于2015年1月1日起开始施行,国家环保部随即发布《环境保护按日连续处罚暂行办法》《实施环境保护查封、扣押暂行办法》《环境保护限制生产、停产整治暂行办法》《企业事业单位环境信息公开暂行办法》等与之配套的部令,并同期实施。

         

        新修订并于2016年1月1日起开始施行的《中华人民共和国大气污染防治法》指出:“防治大气污染,应当加强对燃煤、工业、机动车船、扬尘、农业等大气污染的综合防治,推行区域大气污染联合防治,对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等大气污染物和温室气体实施协同控制”。

         

        随着我国工业化进城的加快,生产经营单位从业人员安全生产、职业健康问题也日益严重。为此,全国人大常委会于2014年8月颁布新修订的《中华人民共和国安全生产法》,决定于2014年12月1日起施行。新安全法规定:“安全生产工作应当以人为本,坚持安全发展,坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针,强化和落实生产经营单位的主题责任,建立生产经营单位负责、职工参与、政府监管、行业自律和社会监督的机制。”

         

        铸造行业是机械工业的能源消耗与污染物排放大户,其能耗占机械工业总能耗的25%-30%[1],同时产生大量废砂、废渣、粉尘、废气和少量废水。我国铸件总产量从2000年超越美国成为世界第一,至已发布统计数据的2014年,连续15年占据全球首位。总产量从2000年的1395万吨增加到2014年的4620万吨,占世界铸件总产量的比例从2000年的21.54%增加到2014年的44.58%。

         

        铸造生产的能源消耗主要集中在金属熔炼和铸件热处理环节,其中金属熔炼占铸件生产总能耗的70%左右[2];主要污染物产生环节在金属熔炼、浇注、落砂、铸件清理阶段。

         

        据统计,我国铸造行业生产1吨铸件所排放的污染物平均为粉尘50kg、废渣300kg、废弃1000-2000m³[3],废砂量随造型工艺不同有较大变化,其中黏土砂最高达1.3-1.5吨,呋喃树脂砂最低为0.3-0.4吨。据此推算,全行业2014年排放粉尘200多万吨、废渣约1400万吨、废砂约4000万吨、废弃约700亿立方米。

         

        铸造生产过程中还伴随产生大量职业危害因素。如金属熔炼过程中,产生CO、CO2SO2NOX、铁及其他重金属烟尘、粉尘、热辐射等;铸件浇注过程中,产生CO、CO2NOX、树脂挥发物、二噁英、热辐射等;采用有机粘结剂造型(芯)时,释放出甲苯、甲醛、糠醇、三乙胺等有毒有害其他;落砂、铸件清理时,产生含游离SiO2的粉尘、金属粉末、噪声等。

         

        针对我国铸造行业的现实情况,国家质检总局在2007年发布GB8959-2007《铸造防尘技术规程》,工业和信息化部在2013年发布新版《铸造行业准入条件》,2014年发布JB/T11995-2014《铸造企业清洁生产综合评价办法》等相关法规、标准,以加强行业管理,促进铸造行业节能减排和转型省级,推进铸造行业健康有序协调发展,更好地为装备制造业服务。

         

        第二节 关键技术

         

        一、铸造生产全过程绿色化技术

         

        1、现状

         

        2015年3月,中央政治局会议确定将十八大提出的“新四化”概念提升为“协同推进新型工业化、城镇化、信息化、农业现代化和绿色化”,“四化”变“五化”,将绿色发展定性为“政治任务”,要求“必须加快推进生产方式绿色化,构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的产业结构和生产方式,大幅提高经济绿色化程度,加快发展绿色产业,形成经济社会发展新的增长点”。

         

        我国铸造行业经过多年持续快速发展之后,目前处于转型升级的关键时期;铸件产量持续增长,但增长速度由2001年-2010年的年均超过11%,降到2011-2014年的年均不足4%,并于2015年首次出现负增长;企业平均规模逐步增大,产业集中度提高,厂均铸件年产量由2005年的939吨提高到2014年的1777吨,但仍然只分别相当于德国、美国的1/5、1/3,甚至低于发展中国家印度(2227吨)[4],在全球十大铸件生产国名列倒数第一,很多适用于批量生产的技术、装备手段因经济原因无法推广使用;低碳生产、提质增效、节能减排、职业健康与安全等“绿色铸造”理念在铸造行业逐步得到推广,铸造废旧砂再生循环利用比例逐年提高,陆续涌现出一批绿色铸造示范企业。工信部在2013年、2014年先后公布了两批共1114家通过铸造行业准入条件审核的铸造企业,这些企业2013年共生产铸件1810万吨(铸铁1494万吨、铸钢237.5万吨、有色78.5万吨),占当年全国铸件总产量的40.7%[5]。但为数众多的小型企业管理水平低、生产工艺落后、节能装备、环保及安全防护设施投入严重不足甚至完全无投入,致使全行业高消耗、高污染的态势无法得到根本扭转。

         

        2、挑战

         

        刚刚发布的《铸造行业“十三五”发展规划》,明确提出“推进绿色铸造理念贯穿铸造生产的全过程。优化工艺、产品、装备、工艺设计,实现集约化、规模化、专业化生产,提高铸件合格率,降低生产过程中的能耗和物耗,改善作业环境,有效治理污染及减少废弃物排放,提高资源的综合循环再利用,从源头开始节约资源和能源,减少排放,做到减量化、再循环、再利用,实现铸造全过程节能减排”。要实现“铸造生产全过程绿色化”,需要从以下几个方面着手:

         

        (1)研究、应用绿色铸造厂房建设技术:工艺、建筑、结构、设备一体化设计;合理利用阳光、雨水、风力等自然资源;采用资源消耗少、环境影响小的建筑结构体系:选择使用可循环利用的建筑材料,减少厂房建设及日常使用、维护过程中对能源、资源的消耗。

         

        (2)研究、应用绿色铸造工艺技术:利用计算机虚拟设计、虚拟制造技术,优化铸件生产工艺设计,提高铸件质量和工艺出品率,降低铸件废品率和毛坯重量,从生产源头减少原材料、能源消耗。

         

        (3)开发绿色铸造材料:开发、应用各种环保原辅材料,包括各种少污染、无污染的环保树脂、无机粘结剂、铸造特种涂料、特种球化剂、蠕化剂、孕育剂、预处理剂等,减少铸造生产过程中产生的有毒、有害物质。

         

        (4)使用节能、环保装备:在铸造工厂建设、运营过程中使用节能装备,根据生产实际配合合适的除尘、降噪、节水等环保、安全防护设施,保证室内外空气质量和污染物排放满足相关法律法规的要求。

         

        (5)依据《中华人民共和国环境保护法》等相关法律、法规,按照《铸造企业清洁生产评价办法》《铸造行业准入条件》等标准、规范的要求,研究、制定科学、合理、操作性强的绿色铸造评价方法和指标体系,对铸造工厂设计、建设、铸件生产过程、铸件全生命周期等各个环节进行监督评估。以评价方法和指标体系为向导,加速淘汰落后产能,全面降低铸造行业对生态环境的负面影响,提高资源、能源利用效率。

         

        3、目标

         

        (1)预计到2020年,要达到的目标:

         

        建立完善的绿色铸造评价方法和指标体系并在全行业推广应用。

         

        (2)预计到2030年,要达到的目标:

         

        全行业厂均铸件年产量达到5000吨以上;铸铁件工艺出品率达到80%以上、铸钢件工艺出品率达到60%以上,铸件废品率低于5%以上;全行业90%以上的企业满足绿色铸造评价体系的要求,基本实现铸造生产全过程绿色化。

         

        二、熔炼烟气治理技术

         

        1、现状

         

        铸铁件生产中,超过70%的铁液采用冲天炉熔炼或冲天炉与感应电炉双联熔炼,其余约30%采用感应电炉熔炼。大型铸钢件和规模大的铸钢厂多采用电弧炉熔炼,其余一般采用感应电炉熔炼,两者之间的比例未见统计数据。有色铸造合金熔炼一般采用感应电炉、干锅炉、反射炉等。

         

        冲天炉熔炼以焦炭为燃料对金属炉料进行加热融化,同时加入石灰石等造渣材料。冲天炉熔炼烟气中,烟尘的主要组成是冶金烟尘、碳素烟尘和灰尘。冶金烟尘主要成分为FeO、Fe2O3pbO、ZnO等,其含量随焦炭、废钢用量,送风温度、速度及废钢混杂程度的增加而增加。碳素烟尘由炉料中有机物不完全燃烧的产物和焦炭挥发物、碳氢化合物的分解产物所组成。灰尘是指烟尘中大于冶金烟尘和碳素烟尘的固体物质的总称,主要成分是焦炭末、CaO等。

         

        国际铸造协会提供的冲天炉废弃主要成分(质量分数)为[6]5%-17%Co27%-26%CO、68%-76%N23×10-6NOX0.04%-0.1%SO2、水蒸气及微量的O2、HF(使用萤石时)等;烟尘主要成分(质量分数)为:20%-40%SiO2、铁及其氧化物12%-16%、3%-6%CaO、2%-4%Al2O31%-2%MnO、1%-3%MgO、焦炭末等(20%-50%)。冲天炉熔炼1吨铁液产生的烟尘量约为4-10kg。冲天炉烟尘中各类金属氧化物占30%以上,这些金属氧化物粒径集中在5μm以下。

         

        电弧炉熔炼以电力为能源,熔炼过程一般分为熔化、氧化和还原三个熔炼期。熔化期主要是由于炉料中的油脂类可燃物质的燃烧,以及金属在高温时气化而产生的黑褐色烟气;氧化期主要是由于吹氧、加石灰,使炉内熔融态金属激烈氧化脱碳产生大量赤褐色烟气;还原期为除去钢液中的氧和硫,调整钢液的成分,投入碳粉或硅铁等材料,产生白色或黑色烟气。

         

        电弧炉废气主要成分(质量分数)为:20%CO20-5%CO、70%N25%O2及少量SO2、氟化物等;烟尘主要成分(质量分数)为:7%SiO2、铁及其氧化物(35%)、7%CaO、35%MnO27%MgO、2%Al2O3。电弧炉采用炉内排烟时,吨钢烟尘量8-12kg;炉外排烟时,吨钢烟尘量6-10kg。电弧炉烟尘中粒径5μm以下的占80%以上[7]

         

        感应电炉熔炼铸铁、铸钢时,废气和烟尘的组成与电弧炉类似,但因其使用的炉料比较纯净,又没有电弧的强烈搅拌作用,废气、烟尘数量明显少于电弧炉。

         

        铜、铝、铅、锌、镁等有色合金熔炼时,分别产生ZnO、ZnCl2Al2O3粉尘以及HCl、HF、SO2等强腐蚀气体。

         

        目前,国内大型铸造企业的熔炼设备一般均配备有除尘装置,正常使用时可以满足现行国家环保标准的要求。但部分企业对其维护、保养重视不够,致使设备无法发挥其正常的防治污染能力。小型铸造企业大多没有配备合格的熔炼除尘设备,对生态环境的破坏更为严重。

        所属类别: 行业新闻

        该资讯的关键词为:北雁铸材 铸造路线图