鑄造行業(yè)廢氣治理研究

曾毅夫 ，彭芬 ，劉彰 ，何曦

（1.航天凱天環(huán)保科技股份有限公司，湖南長沙410100；2.長沙環(huán)保（服務(wù)）工業(yè)技術(shù)研究院，湖南長沙410100）

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，鑄造業(yè)也呈高速發(fā)展，伴隨其產(chǎn)生的環(huán)境保護(hù)問題，比如大氣污染，嚴(yán)重影響周邊居民的身心健康，需對(duì)其進(jìn)行治理。治理之前必須對(duì)污染的情況進(jìn)行深入了解及分析，方能“對(duì)癥下藥”。

鑄造行業(yè)中射芯機(jī)應(yīng)用廣泛，因?yàn)樯湫緳C(jī)生產(chǎn)效率高，砂型尺寸精確，可適當(dāng)減少加工量，且操作簡便，鑄件成品率高。而伴隨著大量射芯機(jī)的使用，產(chǎn)生不少有毒有害廢氣，對(duì)環(huán)境以及人體健康都造成了不良影響，必須予以治理。

以鑄造行業(yè)射芯機(jī)廢氣為例，有針對(duì)性地提出治理建議。

1 工況概述

通過考察某家從事冶金行業(yè)檢測(cè)公司的射芯機(jī)廢氣治理項(xiàng)目現(xiàn)場，開展具體研究。

射芯機(jī)工作原理是將以液態(tài)或固態(tài)熱固性樹脂為粘結(jié)劑的芯砂混合料射入加熱后的芯盒內(nèi)。本項(xiàng)目射芯機(jī)是將含有酚醛樹脂的芯砂填入已加熱的金屬芯盒中，保持一定的時(shí)間，使靠近芯盒壁處殼芯砂中的樹脂溶化，而將砂粒粘結(jié)在一起，沿芯盒內(nèi)腔壁形成具有一定厚度的塑性狀態(tài)殼層。將多余的芯砂倒出之后，再繼續(xù)加熱一定時(shí)間，開啟芯盒將殼芯頂出，即得到型壁厚度很小中空的薄殼砂芯，制作一個(gè)砂芯僅用時(shí) 1～2 min。

1.1 廢氣來源及成分

本項(xiàng)目射芯機(jī)工作所用到的主要原料是酚醛樹脂，經(jīng)初步分析推算，廢氣主要來源于射芯機(jī)工作時(shí)，由于高溫使得酚醛樹脂熱分解產(chǎn)生一定量的酚類、苯系物和稠環(huán)芳烴等有機(jī)廢氣[1，2]，且酚醛樹脂在加了六亞基四胺后，熱分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生氨。

經(jīng)初步檢測(cè)，在射芯機(jī)每個(gè)工作周期的前15 s，總有機(jī)污染物濃度約為200×10-6（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），持續(xù)時(shí)間較短，之后保持約40×10-6（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的濃度，屬于典型的波動(dòng)性較大的廢氣。

1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

廢氣治理后排放必須嚴(yán)格執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)有關(guān)法規(guī)，按規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，使處理后的廢氣各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到且優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

射芯機(jī)廢氣治理排放標(biāo)準(zhǔn)及要求見表1。

表1 射芯機(jī)污染物排放限值

2 治理工藝

鑄造行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣濃度低、產(chǎn)氣量大、不連續(xù)[5]，根據(jù)這些特點(diǎn)，擬采用“噴淋洗滌+UV光解”聯(lián)合治理工藝，工業(yè)廢氣經(jīng)收集后，首先經(jīng)噴淋塔1水洗后，將易溶于水的甲醛和氨吸收，之后進(jìn)入噴淋塔2，通過在循環(huán)液中添加一定量的堿液，將苯酚等弱酸性廢氣成分吸收，當(dāng)苯酚含量較低時(shí)，無需設(shè)置噴淋塔2。經(jīng)噴淋洗滌凈化后的氣體進(jìn)入U(xiǎn)V光解裝置，將有機(jī)廢氣進(jìn)一步凈化后，生產(chǎn)二氧化碳和水，經(jīng)排氣筒達(dá)標(biāo)排放。噴淋塔所用噴淋液循環(huán)使用，一定時(shí)間后排入污水處理系統(tǒng)，其流程圖詳見圖1。

圖1 射芯機(jī)廢氣治理工藝流程圖

3 工作原理

3.1 噴淋洗滌

噴淋洗滌是以水或其他酸性堿性液體為吸收劑，利用廢氣成分易溶于水或與吸收液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理，通過洗滌吸收裝置，使廢氣中的有害成分被液體吸收，從而達(dá)到凈化廢氣的目的[6]。

3.2 UV光解

UV光解技術(shù)是利用高能UV紫外線光束將廢氣分子的化學(xué)鍵打斷，同時(shí)產(chǎn)生大量羥基自由基等活性基團(tuán)，可將廢氣成分氧化分解，廢氣得以凈化[7]。

4 工程案例

本項(xiàng)目射芯機(jī)在使用過程中產(chǎn)生一定量具有刺激性氣味的有毒有害氣體，經(jīng)采用“噴淋+UV光解”處理后，情況明顯好轉(zhuǎn)，尾氣達(dá)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)排放，項(xiàng)目現(xiàn)場如圖2。

圖2 廢氣治理項(xiàng)目現(xiàn)場

5 結(jié)論

鑄造行業(yè)射芯機(jī)在使用時(shí)，由于原材料酚醛樹脂等在高溫下分解產(chǎn)生有毒有害的污染物，無論是從保護(hù)環(huán)境，還是維護(hù)人體的身心健康的角度出發(fā)，必須予以治理。通過對(duì)射芯機(jī)使用過程廢氣的來源及成分進(jìn)行分析后，有針對(duì)性地提出治理工藝，并通過工程案例說明，“噴淋+UV光解”治理工藝較為有效，極具市場應(yīng)用價(jià)值。