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环保砂新材料世界领先 铸造污染难题迎刃而解

  图为中国工程院院士丁文江(左二)率领专家评价委员会在高密市志诚机械有限公司查看采用新型无碳粘土湿型砂铸造技术生产的铸件。

  图为潍坊市裕川机械有限公司生产车间的工人们使用造型机和新型无碳粘土湿型砂制作铸件造型。

  走进山东省潍坊市裕川机械有限公司和志诚机械有限公司,轰鸣的机械声中,只见生产线小车上的砂型在匀速地向前移动,整个车间的地面几乎看不到灰尘,也闻不到异味,工人们正在有条不紊地在造型机上用土黄色型砂造型,生产线旁边摆放着铸造好的柴油机气缸盖、水套排气管、纺织机头铸件等产品。这是记者日前跟随新型无碳粘土湿型砂铸造技术专家评价委员会在企业实地考察时看到的。

  中国铸造协会日前在山东省潍坊市组织召开了《新型无碳粘土湿型砂铸造技术的应用研究》科技成果评价会。中国工程院院士李培根、丁文江,中国铸造协会会长张立波研究员等国内知名专家组成的评价委员会在企业现场考察之后,听取了项目组的工作报告、技术报告等汇报,审查了项目单位提供的应用证明等科技成果评价资料。

  经过详细的质询和讨论,专家评价委员会一致同意通过该项目的科技成果评价,认为新型无碳粘土湿型砂铸造技术是一项原创性技术成果,达到国际领先水平,破解了铸造行业煤粉粘土湿型砂铸造技术长期存在污染的世界性难题,具有非常重要的应用价值,可为铸造行业转型升级绿色发展提供有力的技术支持。

  传统型砂铸造技术面临三大难题

  众所周知,铸造行业是装备制造业的基础,与人民生活和工业生产关系密切,小至日常用品,大至高端装备等,都离不开铸造。其中,用砂型铸造方法生产的铸件约占铸件总量的80%以上。型砂是铸造生产中主要的造型材料,在铸造生产中占有重要的地位。

  记者了解到,现有铸造用砂主要有:煤粉粘土湿型砂、水玻璃砂、树脂砂三大类。目前,国内外绝大部分铸造企业都在使用煤粉粘土湿型砂,这种型砂在粘土湿型砂中加入煤粉等有机物和碳质附加物,主要是用于抗粘砂和夹砂,但由于煤粉粘土湿型砂固有缺陷所带来的铸件质量和环境污染问题,始终没能解决。

  水玻璃砂由石英砂、水玻璃和附加物混合配制而成,制成的砂型可吹CO2实现化学硬化,也可采用加热硬化或在硬化剂作用下自行硬化。这种型砂不含有毒物质,比较环保。但水玻璃砂有落砂困难和旧砂不易再生、粘砂严重等难以克服的缺点,致使其无法全面推广。

  树脂砂由石英砂、树脂和硬化剂等混合配制而成。常用的树脂有呋喃树脂、甲阶酚醛树脂及尿烷树脂等。用这种型砂制成的砂型强度高、尺寸准确、溃散性好、能源消耗少。但生产过程中产生大量有毒气体,排放量大,成本较高。

  “型砂铸造技术存在高污染、高能耗、铸件质量不高三大世界性难题,铸造过程中会产生废气污染、粉尘污染和固体废弃物污染,铸造车间严重的粉尘和气体污染导致工人作业环境非常恶劣,排放到车间外的粉尘和气体也是雾霾的重要源头之一。”东华大学教授朱世根说。目前生产应用的树脂砂、水玻璃砂只能使用一次,煤粉粘土湿型砂虽能部分重复使用但排放总量很大,固废污染十分严重。

  此外,铸造行业是机械行业的耗能大户,其能耗占机械工业总能耗的45%左右,其中煤粉的消耗量相当可观。传统铸造技术生产的铸件,气孔多、夹砂和冲砂现象时有发生,导致产品表面不光洁、清理工作量大、加工余量大等问题,严重降低了生产效率,废品率居高不下,其中由于型砂引起的废品率大约占一半。