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鑄造車間有機廢氣處理展望

文檔作者：閏敬光孫清洲張普慶杜航文檔來源：山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月07日
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Jun．2014
VOl_63 NO．6 ·565 ·
鑄造車間有機廢氣處理展望
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，山東濟南250101)
摘要：隨著有機粘結(jié)劑的大量使用，鑄造生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的有機廢氣，不僅造成了對環(huán)境的污染，同時也會對人
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)過程中產(chǎn)生的有機廢氣
污染問題，將成為鑄造行業(yè)面臨的一個重要課題。介紹了鑄造生產(chǎn)中有機廢氣產(chǎn)生的途徑及治理現(xiàn)狀，石油、化工
等行業(yè)用于治理有機廢氣污染的方法，對鑄造生產(chǎn)有機廢氣治理方法進行了展望。
關(guān)鍵詞：鑄造；有機廢氣；治理；展望
中圖分類號：TG28 文獻標識碼：A 文章編號：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粘結(jié)劑造型、制芯技術(shù)被廣泛
應(yīng)用。在有機粘結(jié)劑應(yīng)用過程中將游離產(chǎn)生或分解產(chǎn)
生的醛類、酚類、胺類等有機物質(zhì)，混于空氣中形成
有機廢氣，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)中的有機廢氣污染已成為行業(yè)關(guān)注
的焦點問題之一。采取經(jīng)濟、有效的方法解決鑄造生
產(chǎn)中的有機廢氣污染問題，對鑄造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和
我國的生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。
1 鑄造生產(chǎn)中的有機廢氣污染及治理
現(xiàn)狀
鑄造生產(chǎn)中有機廢氣主要來源于從有機粘結(jié)劑中
游離出的醛、酚等有機物質(zhì)以及有機粘結(jié)劑型(芯)
砂在澆注過程中分解出來的有機物質(zhì)。如采用殼芯工
藝時，制殼及澆注過程中會產(chǎn)生苯酚、甲醛等氣體；
采用三乙胺冷芯盒制芯工藝時，制芯及澆注過程中會
產(chǎn)生苯酚、甲醛及三乙胺氣體；采用熱芯盒制芯工藝
時，制芯和澆注過程中會產(chǎn)生脲醛、甲醛、氰化氫等
氣體[1]。這些有機氣體和空氣混合形成了鑄造車間的有
機廢氣。
甲醛對呼吸道黏膜有刺激作用，長期慢性刺激可
引起黏膜充血，誘發(fā)呼吸道炎癥。苯酚對皮膚、粘膜
有強烈的腐蝕作用，可抑制人的中樞神經(jīng)，損害人的
肝、腎功能[2]。三乙胺對人的呼吸道有強烈的刺激性，
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，鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)
生的有機廢氣不僅污染了環(huán)境，而且嚴重損害人的身
體健康。
鑄造車間產(chǎn)生的有機廢氣中有機物濃度低，鑄造
企業(yè)對其所造成的環(huán)境及人身傷害認識不足。目前，
鑄造車間針對冷芯制芯產(chǎn)生的含三乙胺有機廢氣的治
理已有報道，一是通過磷酸噴淋吸收法處理含三乙胺
廢氣[41，使其達到排放標準，但在此過程中產(chǎn)生了含胺
鹽的廢水，如不加處理會對環(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，目前正處于實驗
室研究階段，而對鑄造車間產(chǎn)生的含其他成分有機廢
氣的治理問題，還未見相關(guān)報道，鑄造車間有機廢氣
污染治理工作才剛剛起步。然而，在石油、化工、印
刷等行業(yè)，對有機廢氣處理已有多種經(jīng)濟、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)有機廢氣有機物濃度低，
產(chǎn)氣量少等特點，很難直接將上述各行業(yè)的有機廢氣
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)有機廢氣處理技術(shù)，并開發(fā)相應(yīng)的成
套設(shè)備，是鑄造有機廢氣處理的必由之路。
2 其他行業(yè)可供借鑒的有機廢氣污染
治理方法
石油、化工等行業(yè)有機廢氣處理方法有二類，主
要是回收法和消除法。
2．1 回收法
回收法通過改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑、
滲透膜等將有機污染物與大氣分離嘲，實現(xiàn)有機廢氣治
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)處理過的有機廢氣通過
一定厚度的吸附層，有機氣相物質(zhì)被吸附層吸附，濾
過后的空氣直接排人大氣，從而達到有機廢氣治理的
目的。其中活性炭的吸附率可達95％以上，多用于含
各種氣相有機污染物低濃度、大風(fēng)量有機廢氣的處理。
液體吸收法是將有機廢氣和吸收液體充分接觸，
通過液體對氣相有機物的溶解或化學(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、大流量有機廢氣的處理。
冷凝法是將溫度降到氣相有機污染物的露點以下，
使氣相有機污染物冷凝并回收，從而達到消除污染的
目的，適用于高沸點、高濃度、中小流量有機廢氣的
處理。由于冷凝法受到有機廢氣濃度、流速以及冷凝
器的影響，總有少部分有機廢氣沒有冷凝下來而被空
氣帶走，凈化效率低，因此冷凝法很少單獨使用，常
與壓縮、吸附、吸收等過程聯(lián)合應(yīng)用[9】。
膜分離是選擇透過性過濾介質(zhì)對有機廢氣中的有
機物和空氣進行分離的方法，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，但對有機廢
氣的選擇性窄，很難處理成分復(fù)雜的有機廢氣，而且
膜的成本較高，容易損壞。
2．2 消除法
消除法是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用光、熱、催化
劑、微生物等將有機化合物轉(zhuǎn)變?yōu)镃O 和H20等無毒無
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。
燃燒法是利用有機氣相污染物易燃燒的性質(zhì)進行
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)
定排放的有機廢氣。催化燃燒法是在氧化催化劑的作
用下，將有機廢氣于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)生的有機廢氣[1o1。
生物凈化過程是一種氧化分解的過程。附著在多
孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中有機組分為其
生命活動的能源或養(yǎng)分，通過一系列生物過程將其轉(zhuǎn)
化為簡單的無機物(CO 、H20)或細胞組成物質(zhì)。該
方法適用于低濃度、易生物降解的有機氣相污染物的
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
廢氣進行反應(yīng)生成CO 等氣體嘲。該方法適合于低濃
度、大流量有機廢氣的處理。
光催化降解技術(shù)是通過光催化氧化反應(yīng)凈化消除
有機廢氣污染。工作時采用特定波長的光照射納米
TiO 半導(dǎo)體材料，激發(fā)出“電子．空穴”對(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)生具有極強氧化能力的自由基活性物質(zhì)，將有機廢
氣中的甲醛、苯、氨等氧化成CO 、H O “]。
3 鑄造生產(chǎn)有機廢氣處理的發(fā)展趨勢
鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生的有機廢氣濃度低、產(chǎn)氣量大、
不連續(xù)，根據(jù)這些特點，借鑒石油及化工等行業(yè)有機
廢氣處理的經(jīng)驗，有望用于鑄造生產(chǎn)有機廢氣治理的
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，通過吸附
法將低濃度有機廢氣中的有機物去除，實現(xiàn)有機廢氣
的治理，通過燃燒法將解附所獲得的高濃度有機氣體
燃燒掉，不僅治理了鑄造車間的有機廢氣污染，同時
防止了在治理過程中產(chǎn)生的有機物二次污染。
吸附+冷凝法是將吸附法和冷凝法結(jié)合，通過吸附
法將低濃度有機廢氣中的有機物去除，實現(xiàn)有機廢氣
的治理，通過冷凝法使解附所獲得的高濃度有機氣體
冷凝下來，實現(xiàn)鑄造車間有機廢氣治理和有機物的回
收。
吸收法治理有機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廢氣的實例，只要解決好吸
收液體的二次污染問題，吸收法是一種很有發(fā)展前途
的鑄造車間有機廢氣處理方法。
脈沖電暈法治理鑄造車間產(chǎn)生的含三乙胺有機廢
氣正處于實驗室研究階段，需要加快工業(yè)化試驗方面
的研究，具有較為廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻：
[1] 孫可偉．鑄造廢氣的凈化[J]．中國鑄機，1989 (6)：44—45．
(下轉(zhuǎn)第570頁)
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Jun．2014
VOl_63 NO．6
進行處理，可以得到這一時刻吹風(fēng)中心點的溫度梯度。
以各組試驗中吹風(fēng)中心點降溫至300℃這一時刻為例，
通過數(shù)據(jù)處理，可以得到不同吹風(fēng)距離條件下，吹風(fēng)
中心點的溫度梯度，如圖7所示。
吹風(fēng)距離／mm
圖7 吹風(fēng)距離對中心點溫度梯度的影響(吹風(fēng)中心點溫度300℃時刻)
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)
中心點的溫度梯度先呈上升趨勢，在H=30 mm附近出
現(xiàn)較大值，然后呈減小趨勢。對降溫過程中的其他時
刻進行數(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
也不能過遠，當(dāng)吹風(fēng)距離日在30 n'nTl附近，~0H／D=7．5
時可以獲得一個較大的溫度梯度。
3．3 噴嘴直徑對冷卻速度的影響
匯總第5、8、9、10組試驗數(shù)據(jù)，分析吹風(fēng)距離一
定(H=20 mm)，并且射流核心區(qū)能夠達到?jīng)_擊表面
(H

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