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鑄造車間有機(jī)廢氣處理展望

文檔作者：閏敬光孫清洲張普慶杜航文檔來(lái)源：山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月07日
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Jun．2014
VOl_63 NO．6 ·565 ·
鑄造車間有機(jī)廢氣處理展望
閏敬光，孫清洲，張普慶，杜航
(山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250101)
摘要：隨著有機(jī)粘結(jié)劑的大量使用，鑄造生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，不僅造成了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也會(huì)對(duì)人
的身體健康造成一定的影響，逐步受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。采用行之有效的方法解決鑄造生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣
污染問(wèn)題，將成為鑄造行業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。介紹了鑄造生產(chǎn)中有機(jī)廢氣產(chǎn)生的途徑及治理現(xiàn)狀，石油、化工
等行業(yè)用于治理有機(jī)廢氣污染的方法，對(duì)鑄造生產(chǎn)有機(jī)廢氣治理方法進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：鑄造；有機(jī)廢氣；治理；展望
中圖分類號(hào)：TG28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001—4977(2014)06—0565—03
Prospect of Organic W aste Gas Treatment in Foundry
YAN Jing—guang，SUN Qing—zhou，ZHANG Pu—qing，DU Hang
(School ofMaterials Science and Engineering，Shandong Jianzhu University，Jinan 25 1010，Shandong，China)
Abstract： With the extensive use oforganic binder,large amounts oforganic waste gases produced in foundry,
not only cause the pollution to the environment,but also have a certain influence on people’S health，and
gradually come attention to the professionals．The efective methods to solve the problem of organic waste gas
pollution in casting production will be an important subject in the foundry industry．This article introduces the
waV of organic waste gas in casting production and the current situation of pollution contro1．the methods of
treatment oforganic waste gas pollution in petroleum，chemical and other industfies，and prospects the methods
oforganic waste gas treatment in foundry．
Keywords：foun dry；organic waste gas；treatment；prospect
隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展，熱芯盒、冷芯盒、殼芯及
樹脂自硬砂工藝等有機(jī)粘結(jié)劑造型、制芯技術(shù)被廣泛
應(yīng)用。在有機(jī)粘結(jié)劑應(yīng)用過(guò)程中將游離產(chǎn)生或分解產(chǎn)
生的醛類、酚類、胺類等有機(jī)物質(zhì)，混于空氣中形成
有機(jī)廢氣，不僅造成了環(huán)境污染，而且傷害了人的身
體健康，鑄造生產(chǎn)中的有機(jī)廢氣污染已成為行業(yè)關(guān)注
的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。采取經(jīng)濟(jì)、有效的方法解決鑄造生
產(chǎn)中的有機(jī)廢氣污染問(wèn)題，對(duì)鑄造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和
我國(guó)的生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 鑄造生產(chǎn)中的有機(jī)廢氣污染及治理
現(xiàn)狀
鑄造生產(chǎn)中有機(jī)廢氣主要來(lái)源于從有機(jī)粘結(jié)劑中
游離出的醛、酚等有機(jī)物質(zhì)以及有機(jī)粘結(jié)劑型(芯)
砂在澆注過(guò)程中分解出來(lái)的有機(jī)物質(zhì)。如采用殼芯工
藝時(shí)，制殼及澆注過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生苯酚、甲醛等氣體；
采用三乙胺冷芯盒制芯工藝時(shí)，制芯及澆注過(guò)程中會(huì)
產(chǎn)生苯酚、甲醛及三乙胺氣體；采用熱芯盒制芯工藝
時(shí)，制芯和澆注過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生脲醛、甲醛、氰化氫等
氣體[1]。這些有機(jī)氣體和空氣混合形成了鑄造車間的有
機(jī)廢氣。
甲醛對(duì)呼吸道黏膜有刺激作用，長(zhǎng)期慢性刺激可
引起黏膜充血，誘發(fā)呼吸道炎癥。苯酚對(duì)皮膚、粘膜
有強(qiáng)烈的腐蝕作用，可抑制人的中樞神經(jīng)，損害人的
肝、腎功能[2]。三乙胺對(duì)人的呼吸道有強(qiáng)烈的刺激性，
腐蝕口腔、食道，甚至引起肺水腫而導(dǎo)致死亡，與皮
膚接觸可引起化學(xué)性灼傷[3]。由此可見(jiàn)，鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)
生的有機(jī)廢氣不僅污染了環(huán)境，而且嚴(yán)重?fù)p害人的身
體健康。
鑄造車間產(chǎn)生的有機(jī)廢氣中有機(jī)物濃度低，鑄造
企業(yè)對(duì)其所造成的環(huán)境及人身傷害認(rèn)識(shí)不足。目前，
鑄造車間針對(duì)冷芯制芯產(chǎn)生的含三乙胺有機(jī)廢氣的治
理已有報(bào)道，一是通過(guò)磷酸噴淋吸收法處理含三乙胺
廢氣[41，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但在此過(guò)程中產(chǎn)生了含胺
鹽的廢水，如不加處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。二是
利用脈沖電暈法處理含三乙胺廢氣圈，目前正處于實(shí)驗(yàn)
室研究階段，而對(duì)鑄造車間產(chǎn)生的含其他成分有機(jī)廢
氣的治理問(wèn)題，還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，鑄造車間有機(jī)廢氣
污染治理工作才剛剛起步。然而，在石油、化工、印
刷等行業(yè)，對(duì)有機(jī)廢氣處理已有多種經(jīng)濟(jì)、有效的處
收稿日期：2014--01—13收到初稿，2014--05—20收到修訂稿。
作者簡(jiǎn)介：閏敬光(1988一)，男，碩士生，主要從事于三乙胺冷芯盒制芯工藝尾氣治理的研究。E—mail：735370957@qq．tom
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· 566· FOUNDRY
Jun．2O14
VOI．63 N0．6
理方法。但是，由于鑄造行業(yè)有機(jī)廢氣有機(jī)物濃度低，
產(chǎn)氣量少等特點(diǎn)，很難直接將上述各行業(yè)的有機(jī)廢氣
處理方法直接照搬使用。采用嫁接、移植、創(chuàng)新的方
式研究鑄造行業(yè)有機(jī)廢氣處理技術(shù)，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的成
套設(shè)備，是鑄造有機(jī)廢氣處理的必由之路。
2 其他行業(yè)可供借鑒的有機(jī)廢氣污染
治理方法
石油、化工等行業(yè)有機(jī)廢氣處理方法有二類，主
要是回收法和消除法。
2．1 回收法
回收法通過(guò)改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑、
滲透膜等將有機(jī)污染物與大氣分離嘲，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣治
理。根據(jù)其工作原理不同可分為吸附法、液體吸收法、
冷凝法和膜分離法等。
吸附法是在常溫下，使預(yù)處理過(guò)的有機(jī)廢氣通過(guò)
一定厚度的吸附層，有機(jī)氣相物質(zhì)被吸附層吸附，濾
過(guò)后的空氣直接排人大氣，從而達(dá)到有機(jī)廢氣治理的
目的。其中活性炭的吸附率可達(dá)95％以上，多用于含
各種氣相有機(jī)污染物低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的處理。
液體吸收法是將有機(jī)廢氣和吸收液體充分接觸，
通過(guò)液體對(duì)氣相有機(jī)物的溶解或化學(xué)反應(yīng)使空氣得到
凈化。該方法中廢氣可不經(jīng)預(yù)處理而直接通人吸收液
中，工藝流程簡(jiǎn)單，但吸收液的凈化效率下降較快，
后處理麻煩，凈化率一般只有60％～80％嘲，可用于低
濃度、大流量有機(jī)廢氣的處理。
冷凝法是將溫度降到氣相有機(jī)污染物的露點(diǎn)以下，
使氣相有機(jī)污染物冷凝并回收，從而達(dá)到消除污染的
目的，適用于高沸點(diǎn)、高濃度、中小流量有機(jī)廢氣的
處理。由于冷凝法受到有機(jī)廢氣濃度、流速以及冷凝
器的影響，總有少部分有機(jī)廢氣沒(méi)有冷凝下來(lái)而被空
氣帶走，凈化效率低，因此冷凝法很少單獨(dú)使用，常
與壓縮、吸附、吸收等過(guò)程聯(lián)合應(yīng)用[9】。
膜分離是選擇透過(guò)性過(guò)濾介質(zhì)對(duì)有機(jī)廢氣中的有
機(jī)物和空氣進(jìn)行分離的方法，現(xiàn)已廣泛用于天然氣的
分離凈化、利用空氣富氧、濃氮等領(lǐng)域，但對(duì)有機(jī)廢
氣的選擇性窄，很難處理成分復(fù)雜的有機(jī)廢氣，而且
膜的成本較高，容易損壞。
2．2 消除法
消除法是通過(guò)化學(xué)或生化反應(yīng)，用光、熱、催化
劑、微生物等將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)镃O 和H20等無(wú)毒無(wú)
害小分子的方法。根據(jù)其工作原理不同可分為燃燒法、
生物法、脈沖電暈法和光催化降解法等。
燃燒法是利用有機(jī)氣相污染物易燃燒的性質(zhì)進(jìn)行
處理的一種方法，它分為直接火焰燃燒法和催化燃燒
法兩種。直接火焰燃燒法是一種有機(jī)物在氣流中直接
燃燒和輔助燃料燃燒的方法，適用于處理高濃度且穩(wěn)
定排放的有機(jī)廢氣。催化燃燒法是在氧化催化劑的作
用下，將有機(jī)廢氣于300℃左右催化燃燒生成CO 和
H O，與直接火焰燃燒法相比，燃燒時(shí)間短、溫度低，
適用于處理高濃度、低流量連續(xù)產(chǎn)生的有機(jī)廢氣[1o1。
生物凈化過(guò)程是一種氧化分解的過(guò)程。附著在多
孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中有機(jī)組分為其
生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分，通過(guò)一系列生物過(guò)程將其轉(zhuǎn)
化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物(CO 、H20)或細(xì)胞組成物質(zhì)。該
方法適用于低濃度、易生物降解的有機(jī)氣相污染物的
治理。
脈沖電暈法是利用前沿陡峭、脈寬窄的脈沖高壓
電源放電產(chǎn)生高能電子，與氣體碰撞產(chǎn)生大量的自由
基和活性粒子，由這些活性物質(zhì)以及高能電子和有機(jī)
廢氣進(jìn)行反應(yīng)生成CO 等氣體嘲。該方法適合于低濃
度、大流量有機(jī)廢氣的處理。
光催化降解技術(shù)是通過(guò)光催化氧化反應(yīng)凈化消除
有機(jī)廢氣污染。工作時(shí)采用特定波長(zhǎng)的光照射納米
TiO 半導(dǎo)體材料，激發(fā)出“電子．空穴”對(duì)(一種高能
粒子)該“電子一空穴”和周圍的水、氧氣發(fā)生反應(yīng)，
產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的自由基活性物質(zhì)，將有機(jī)廢
氣中的甲醛、苯、氨等氧化成CO 、H O “]。
3 鑄造生產(chǎn)有機(jī)廢氣處理的發(fā)展趨勢(shì)
鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣濃度低、產(chǎn)氣量大、
不連續(xù)，根據(jù)這些特點(diǎn)，借鑒石油及化工等行業(yè)有機(jī)
廢氣處理的經(jīng)驗(yàn)，有望用于鑄造生產(chǎn)有機(jī)廢氣治理的
方法為：吸附+燃燒法、吸附+冷凝法、吸收法、脈沖
電暈法等。
吸附+燃燒法是將吸附法和燃燒法結(jié)合，通過(guò)吸附
法將低濃度有機(jī)廢氣中的有機(jī)物去除，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣
的治理，通過(guò)燃燒法將解附所獲得的高濃度有機(jī)氣體
燃燒掉，不僅治理了鑄造車間的有機(jī)廢氣污染，同時(shí)
防止了在治理過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)物二次污染。
吸附+冷凝法是將吸附法和冷凝法結(jié)合，通過(guò)吸附
法將低濃度有機(jī)廢氣中的有機(jī)物去除，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣
的治理，通過(guò)冷凝法使解附所獲得的高濃度有機(jī)氣體
冷凝下來(lái)，實(shí)現(xiàn)鑄造車間有機(jī)廢氣治理和有機(jī)物的回
收。
吸收法治理有機(jī)廢氣污染在鑄造車間已有用磷酸
吸收法治理含三乙胺有機(jī)廢氣的實(shí)例，只要解決好吸
收液體的二次污染問(wèn)題，吸收法是一種很有發(fā)展前途
的鑄造車間有機(jī)廢氣處理方法。
脈沖電暈法治理鑄造車間產(chǎn)生的含三乙胺有機(jī)廢
氣正處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，需要加快工業(yè)化試驗(yàn)方面
的研究，具有較為廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1] 孫可偉．鑄造廢氣的凈化[J]．中國(guó)鑄機(jī)，1989 (6)：44—45．
(下轉(zhuǎn)第570頁(yè))
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Jun．2014
VOl_63 NO．6
進(jìn)行處理，可以得到這一時(shí)刻吹風(fēng)中心點(diǎn)的溫度梯度。
以各組試驗(yàn)中吹風(fēng)中心點(diǎn)降溫至300℃這一時(shí)刻為例，
通過(guò)數(shù)據(jù)處理，可以得到不同吹風(fēng)距離條件下，吹風(fēng)
中心點(diǎn)的溫度梯度，如圖7所示。
吹風(fēng)距離／mm
圖7 吹風(fēng)距離對(duì)中心點(diǎn)溫度梯度的影響(吹風(fēng)中心點(diǎn)溫度300℃時(shí)刻)
Fig．7Thetemperaturegradientofthe centerpoint (centerpoint 300℃)
從曲線中可以看出，隨著吹風(fēng)距離的增大，吹風(fēng)
中心點(diǎn)的溫度梯度先呈上升趨勢(shì)，在H=30 mm附近出
現(xiàn)較大值，然后呈減小趨勢(shì)。對(duì)降溫過(guò)程中的其他時(shí)
刻進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以得到與圖7形狀相似的曲線，都
在H=30 mm附近出現(xiàn)了最大值。
為了獲得較大的溫度梯度，吹風(fēng)距離既不能太近
也不能過(guò)遠(yuǎn)，當(dāng)吹風(fēng)距離日在30 n'nTl附近，~0H／D=7．5
時(shí)可以獲得一個(gè)較大的溫度梯度。
3．3 噴嘴直徑對(duì)冷卻速度的影響
匯總第5、8、9、10組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析吹風(fēng)距離一
定(H=20 mm)，并且射流核心區(qū)能夠達(dá)到?jīng)_擊表面
(H

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