?翻砂鑄造(砂型鑄造)作為傳統(tǒng)鑄造工藝,雖在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,但由于其原料處理、熔煉、砂型制作及廢棄物處理等環(huán)節(jié)的特性,對(duì)環(huán)境存在多方面影響,主要涉及大氣污染、水污染、固廢污染及噪聲污染等,具體如下:
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一、大氣污染:排放有害氣體與粉塵
熔煉過程的廢氣排放
金屬熔煉(如沖天爐熔鑄鐵、電弧爐熔鋼)時(shí),燃料燃燒(焦炭、煤粉)和金屬氧化會(huì)產(chǎn)生大量污染物:
顆粒物(PM2.5、PM10):焦炭燃燒產(chǎn)生的煙塵、金屬氧化物粉塵(如氧化鐵、氧化鋅),長(zhǎng)期吸入會(huì)導(dǎo)致呼吸道疾病。
有害氣體:二氧化硫(SO?,燃料含硫時(shí)產(chǎn)生,導(dǎo)致酸雨)、氮氧化物(NO?,高溫下氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成,刺激呼吸道)、一氧化碳(CO,不完全燃燒產(chǎn)物,有毒性)。
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs):使用樹脂砂(如酚醛樹脂、呋喃樹脂)時(shí),樹脂受熱分解會(huì)釋放甲醛、苯酚等,具有刺激性和毒性,長(zhǎng)期接觸可能致癌。
砂型處理與落砂粉塵
型砂混制、砂型緊實(shí)、落砂(打碎砂型取出鑄件)過程中,石英砂、黏土等顆粒物會(huì)大量飄散,形成粉塵污染,其中游離二氧化硅(石英砂主要成分) 若被吸入,可能引發(fā)矽肺?。殬I(yè)?。?。
手工操作或設(shè)備密封不良時(shí),車間粉塵濃度可達(dá) 50-200mg/m3(遠(yuǎn)超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值 4mg/m3),對(duì)操作人員危害極大。
二、水污染:含污染物的廢水排放
砂型與砂芯處理廢水
黏土砂混制需加水調(diào)節(jié)濕度,多余水分或清洗設(shè)備產(chǎn)生的廢水含懸浮物(砂粒、黏土) 和微量重金屬(如鑄件殘留的鐵、銅離子),若直接排放會(huì)導(dǎo)致水體渾濁、土壤板結(jié)。
使用水玻璃砂(硅酸鈉為粘結(jié)劑)時(shí),砂型再生過程需用水沖洗,廢水含高濃度硅酸鹽,會(huì)使水體 pH 值升高(堿性增強(qiáng)),破壞水生生態(tài)。
冷卻與清洗廢水
熔煉爐冷卻、鑄件淬火(如鑄鋼件)產(chǎn)生的廢水,可能混入油污(設(shè)備潤(rùn)滑泄漏)和金屬碎屑,若未經(jīng)處理排放,會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化或重金屬累積。
三、固體廢棄物:難以降解的廢渣與廢砂
廢砂與廢型砂
砂型為一次性使用(多數(shù)砂型澆注后潰散,無法重復(fù)利用),產(chǎn)生大量廢砂,其中:
黏土砂廢砂含少量黏土,若隨意堆放,砂粒會(huì)隨風(fēng)飄散形成二次揚(yáng)塵;
樹脂砂、水玻璃砂廢砂因含殘留粘結(jié)劑(樹脂、硅酸鈉),難以自然降解,且可能滲出有害物質(zhì)(如甲醛、鈉鹽)污染土壤。
熔煉廢渣與鑄件廢料
熔煉過程產(chǎn)生的爐渣(金屬氧化物、未熔化雜質(zhì)),若含重金屬(如鉛、鉻),隨意填埋會(huì)污染土壤和地下水。
鑄件清理過程中產(chǎn)生的澆道、冒口廢料及打磨碎屑,若分類不當(dāng),可能造成資源浪費(fèi)(可回收重熔)或重金屬擴(kuò)散。
四、噪聲污染:設(shè)備運(yùn)行與操作噪聲
造型與緊實(shí)設(shè)備:震實(shí)臺(tái)、壓實(shí)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生高頻振動(dòng)噪聲(80-100 分貝),長(zhǎng)期暴露會(huì)導(dǎo)致聽力下降、神經(jīng)衰弱。
熔煉與澆注:沖天爐鼓風(fēng)、金屬液澆注時(shí)的飛濺聲(75-90 分貝),以及落砂機(jī)破碎砂型的撞擊聲(90-110 分貝),均超過工業(yè)場(chǎng)所噪聲限值(85 分貝)。
五、土壤污染:重金屬與化學(xué)物質(zhì)累積
廢砂、爐渣露天堆放時(shí),其中的重金屬(如鋅、鉛、鎘)和化學(xué)殘留(樹脂分解物、阻燃劑)會(huì)隨雨水滲透到土壤中,導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)改變,影響植物生長(zhǎng),甚至通過農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈。
鑄件酸洗(去除表面氧化皮)使用的酸液(如鹽酸、硫酸)若泄漏,會(huì)酸化土壤,破壞土壤微生物環(huán)境。
六、環(huán)境影響的差異化因素
不同工藝環(huán)節(jié)和材料對(duì)環(huán)境的影響程度不同:
樹脂砂鑄造:VOCs 和甲醛排放較嚴(yán)重,需重點(diǎn)控制廢氣處理;
沖天爐熔煉:煙塵和 SO?排放遠(yuǎn)高于電爐,污染更突出;
小規(guī)模作坊式生產(chǎn):因缺乏環(huán)保設(shè)備,粉塵、廢水、噪聲污染往往比規(guī)模化工廠更嚴(yán)重。