铸造介绍
铸造是通过将熔化的金属注入模具中，冷却后形成所需形状的零件或毛坯的金属热加工工艺。主要分为 砂型铸造 和 特种铸造 两大类：
- 砂型铸造：
- 湿砂型：成本低，适合单件/小批量生产，但铸件质量稳定性差。
- 干砂型：铸件表面质量较高，但能耗大。
- 化学硬化砂型：精度高，适用于复杂铸件。
- 特种铸造：
- 金属型铸造：模具为金属材质，适合大批量生产，铸件尺寸精度高。
- 压力铸造（压铸）：高压高速成型，适合薄壁复杂件，但设备投资大。
优点：
- 成本低（砂型铸造可重复用砂）、适应性强（几克到数百吨）、形状复杂内腔可实现。
- 缺点：
- 铸件机械性能不如锻件、工序复杂易产生缺陷（气孔、缩松）、劳动强度大。
铸造废气来源特点
铸造过程涉及高温熔炼、浇注、砂处理等多个环节，废气来源复杂，污染物种类多样。
主要来源与污染物
环节主要污染物特点描述熔炼过程颗粒物（氧化铝粉尘）、SO₂、NOₓ、CO₂、CO燃料燃烧及金属氧化产生，高温下易形成氧化铝烟尘（粒径<10 μm）。浇注与冷却金属氧化物烟尘、VOCs（如苯系物）、油雾高温金属液与模具接触产生蒸汽，冷却系统逸散油雾（浓度可达200 mg/m³）。造型与砂处理PM₂.₅、PM₁₀、酸性气体（HCl、HF）、重金属离子型砂、粘结剂加热分解释放酸性气体，粉尘浓度高达30–100 mg/m³。清砂与打磨颗粒物（硅尘、金属粉尘）、VOCs机械作业产生细颗粒物（<5 μm），长期吸入易致尘肺病。其他辅助工序油雾、VOCs（甲苯、二甲苯）喷漆、烘干等工序释放有机污染物，具有刺激性气味。
污染物特性
- 高温高湿：熔炼废气温度可达800–1200℃，需先降温再处理。
- 腐蚀性强：酸性气体（如HCl、HF）易腐蚀设备管道。
- 成分复杂：含颗粒物、酸性气体、VOCs及重金属，处理难度大。
- 排放不稳定：与生产节奏、原料批次密切相关，需实时监控。
铸造废气处理工艺流程
1. 废气收集
- 密闭集气系统：在熔炼炉、压铸机、喷涂室等源头设置负压集气罩（风速≥12 m/s）。
- 管道优化：采用螺旋风管，定期清灰，防止粉尘堵塞。
2. 预处理
- 降温除尘：
- 旋风除尘器/布袋除尘器：去除PM₁₀–PM₂.₅颗粒物（效率≥95%）。
- 水喷淋塔：喷淋碱液（NaOH溶液）中和酸性气体，并降温至40℃以下。
3. 化学处理
技术类型适用场景优势与效果湿法脱硫高浓度SO₂（熔炼废气）钙基或钠基溶液吸收SO₂（效率≥95%），副产物可资源化利用。SCR脱硝高浓度NOₓ（熔炼、燃烧废气）催化剂存在下将NOₓ转化为N₂和H₂O（效率≥90%），但成本较高。酸雾净化塔酸性气体（HCl、HF）喷淋碱液中和酸性物质（pH调节至8–9），去除率>98%。
4. 有机废气处理
技术类型适用场景优势与效果活性炭吸附低浓度VOCs（<200 mg/m³）吸附效率≥90%，需定期更换（6-12个月）。催化燃烧（CO）中高浓度VOCs（>500 mg/m³）在催化剂作用下将VOCs氧化为CO₂和H₂O（净化率≥98%），热回收率70-85%。光催化氧化残余VOCs、漆雾『紫外线』激发催化剂分解污染物（效率≥95%），无二次污染。
5. 深度处理与排放
- 湿式静电除尘器（WESP）：去除0.1–1.0 μm级颗粒物（效率≥99%）。
- 在线监测设备：实时检测SO₂、NOₓ、VOCs浓度，确保达标排放（GB 16297）。
铸造废气处理案例
案例1：铝合金压铸厂综合治理工程
- 背景：年产5万吨压铸件，废气含颗粒物、油雾、VOCs，直接排放导致车间及周边环境恶化。
- 工艺：
- 旋风+布袋除尘器：去除大颗粒粉尘（效率95%）。
- UV光氧催化+活性炭吸附：分解VOCs为CO₂和H₂O，活性炭吸附残余异味。
- 喷淋塔：用NaOH溶液中和酸性气体（HCl去除率>85%）。
- 效果：
- 粉尘排放浓度<15 mg/m³，VOCs<0.5 mg/m³，符合《大气污染物综合排放标准》；
- 车间PM₂.₅下降80%，员工呼吸道疾病发生率降低70%；
- 金属粉尘回收率85%，年节省原材料成本约120万元。
案例2：汽车零部件厂催化燃烧+热能回收
- 背景：废气含高浓度VOCs（>5000 mg/m³）及余热，传统处理方式成本高且浪费能源。
- 工艺：
- 催化燃烧：贵金属催化剂作用下，VOCs在250–400℃氧化分解为CO₂和H₂O（净化率>95%）。
- 热能回收：通过热交换器回收燃烧热量，用于预热进风或厂区供暖，能源利用率提升40%。
- 效果：
- 年回收热能折合标准煤约800吨，减少碳排放2000吨；
- 催化燃烧装置连续运行8000小时无故障，滤袋更换周期延长至18个月；
- 运营成本降低25%，废气排放浓度符合《挥发性有机物排放标准》。
案例3：铸造厂酸雾净化塔治理
- 背景：表面处理工序产生硫酸雾（150 mg/m³）、铬酸雾（50 mg/m³）。
- 工艺：
- 酸雾净化塔：氢氧化钠溶液中和硫酸雾（去除率99%）。
- 光催化氧化：分解氮氧化物和残留VOCs（去除率98%）。
- 效果：
- 酸雾浓度降至5 mg/m³，氮氧化物<10 mg/m³，符合GB 16297标准；
- 车间环境改善，员工健康风险降低。
案例4：熔炼废气综合治理
- 背景：熔炼炉排放SO₂（800 mg/m³）、NOₓ（500 mg/m³）、颗粒物（300 mg/m³）。
- 工艺：
- 湿法脱硫：钙基溶液吸收SO₂（效率95%）。
- SCR脱硝：催化剂将NOₓ转化为N₂（效率90%）。
- 布袋除尘器：捕集颗粒物（效率99.9%）。
- 效果：
- SO₂<50 mg/m³，NOₓ<100 mg/m³，颗粒物<30 mg/m³；
- 年减排SO₂ 600吨，满足超低排放要求。
总结
铸造废气治理需结合 源头控制+多技术耦合 原则：
- 源头控制：优化工艺（如密闭压铸、低VOCs涂料），减少无组织排放。
- 多级处理：根据污染物特性选择湿法脱硫、催化燃烧、酸雾中和等组合工艺。
- 资源化利用：脱硫副产物（如石膏）回用，降低运行成本。
典型案例表明，科学设计可实现：
- VOCs去除率≥95%，浓度<50 mg/m³；
- 酸雾去除率>99%，达标排放；
- 年节约成本100-300万元，提升环保效益与企业形象。
