王 睿

（太原重工股份有限公司安全環(huán)保部，山西 太原 030024）

鑄造成型技術在我國制造業(yè)中占據(jù)著非常重要的位置，為我國社會經(jīng)濟發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻[1]。特別是傳統(tǒng)的砂型鑄造技術，以其顯著地優(yōu)勢得到了廣泛應用[2]。根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在所有的鑄造件中，有70%～80%是通過砂型鑄造方法加工得到，由此可見砂型鑄造技術在鑄造行業(yè)中的地位[3]。雖然砂型鑄造方法有很多優(yōu)勢，但在實踐過程中會造成一定的空氣污染問題[4]。在對環(huán)境要求越來越高的大背景下，有必要對砂型鑄造過程中的空氣污染物進行分析與檢測，為更好的控制空氣污染問題提供理論依據(jù)[5，6]。本文主要對某鑄造車間的空氣污染問題進行分析，對于防止空氣污染問題，提升砂型鑄造的應用范圍，具有重要的理論和實踐意義。

1 砂型鑄造過程的常見污染物分析

人們對砂型鑄造過程中污染物排放的認識是一個逐漸發(fā)展的過程，其中最為常見的就是溫室氣體CO2。但已有的理論和實踐經(jīng)驗均表明，砂型鑄造期間排放的污染物中除了含有CO2外，還伴隨有不少危險性空氣污染物（HAP）以及揮發(fā)性有機物（VOC），不乏甲醛、苯等物質(zhì)。因為砂型鑄造中需要利用各種原材料制作砂芯和砂型，其中會用到不少黏接劑等物質(zhì)，都屬于有機物。澆注過程中，高溫金屬液體使得砂芯和砂型溫度急劇升高。有機物質(zhì)遇到高溫會發(fā)生分解，生成各類揮發(fā)性有機物和空氣污染物，部分污染物具有很大的毒性和危害性，對人們的身體健康構成了嚴重威脅。西方制造業(yè)比較發(fā)達的國家都比較重視鑄造過程中空氣污染物的排放問題。為了降低空氣污染，使用了很多新材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污染性較強的材料。但不管是使用何種材料，都有必要采取措施對鑄造過程中排放的空氣污染物進行檢測。只有這樣才能有效掌握污染物的排放情況，進而采取針對性措施來解決問題。

2 砂型鑄造污染物檢測條件與方法

2.1 檢測條件

為了實時檢測鑄造前后空氣中污染物的情況，利用專業(yè)的污染物檢測設備在某鑄造車間開展實驗檢測工作，該設備的具體型號為U-LIFE200。設備具有非常強大的功能，可以對空氣中的各類顆粒物以及有害污染物等進行實時檢測，給出比較準確的結果。比如，空氣中的CO2、CO、SO2、甲醛等物質(zhì)都可以進行檢測。需要重點說明的是，該鑄造工廠主要通過手工方式進行造型，原材料為煤粉濕型砂，比較有代表性。整個檢測過程中保持車間自然通風，模擬正常生產(chǎn)工況。

2.2 檢測方法

在正式開始砂型鑄造前，在車間環(huán)境中對空氣污染物進行連續(xù)1 h的監(jiān)測，并記錄監(jiān)測結果，取各污染物濃度的平均值。完成砂型鑄造后，采用完全相同的方法再進行連續(xù)1 h的監(jiān)測，并記錄監(jiān)測結果，同樣取平均值。檢測時的溫度和壓力為室溫和大氣壓力。

3 砂型鑄造污染物檢測結果分析

本文將污染物分成兩大類，分別為顆粒污染物和氣體污染物，以下從這兩個角度分別對監(jiān)測結果進行介紹。

3.1 顆粒污染物的排放情況

結合實際情況，本研究主要對PM2.5、PM10、PM100三種顆粒污染物進行了檢測并對比，表1為鑄造車間進行砂型鑄造前后顆粒污染物濃度對比情況，表中同時給出了連續(xù)1 h監(jiān)測過程中的最大值和平均值。

表1 砂型鑄造前后顆粒污染物濃度（體積質(zhì)量）對比情況 mg/m3

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，在進行砂型鑄造前，鑄造車間內(nèi)已經(jīng)包含有不少的顆粒污染物，顆粒污染物總和的平均值和最大值分別為0.744 mg/m3和1.086 mg/m3。出現(xiàn)這種情況的主要原因在于，鑄造車間生產(chǎn)過程中除了鑄造階段會產(chǎn)生顆粒污染物以外，其他工序如熔煉也會產(chǎn)生一定的顆粒污染物。另外，車間前期鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生的顆粒污染物未及時沉降。進行砂型鑄造后，車間空氣中的顆粒污染物濃度有了進一步提升，顆粒污染物總和的平均值和最大值分別達到了1.864 mg/m3和3.013 mg/m3。砂型鑄造前后空氣中的顆粒污染物濃度平均值和最大值分別增加了1.132 mg/m3和1.927 mg/m3。

對于空氣中的顆粒污染物濃度大小，我國很早之前就頒布了《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》文件，該文件中對各類顆粒污染物的濃度給出了明確的要求。其中矽塵（主要就是PM2.5、PM10、PM100的總和）和呼塵（主要就是PM2.5和PM10的總和）的最大濃度分別不得超過1 mg/m3和0.7 mg/m3。對比表1中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，本文檢測的鑄造車間在進行砂型鑄造生產(chǎn)時，空氣中的顆粒污染物濃度已經(jīng)超過了國家標準值。這種情況下操作人員如果不做任何防護直接暴露空氣環(huán)境中，會嚴重威脅操作人員的身體健康。

3.2 氣體污染物的排放情況

結合實際情況，本研究主要對CO、CO2、SO2、NO2、甲醛等氣體污染物進行了檢測并對比，如表2所示為鑄造車間進行砂型鑄造前后各類氣體污染物濃度對比情況，表2中同時給出了連續(xù)1監(jiān)測過程中的最大值和平均值。

表2 砂型鑄造前后氣體污染物濃度（體積質(zhì)量）對比情況 mg/m3

由表2中數(shù)據(jù)可以看出，在沒有進行砂型鑄造前，鑄造車間內(nèi)部已經(jīng)包含有一定的氣體污染物，揮發(fā)性氣體總量（VOCs）的平均值和最大值分別為3.423 mg/m3和4.430 mg/m3。這些氣體污染物一方面來自于前期進行鑄造時殘留下來的，另一方面是由于車間內(nèi)其他工序如熔煉產(chǎn)生的氣體污染物。進行砂型鑄造后，車間空氣中的氣體污染物濃度均有了明顯的提升，CO、CO2、SO2、NO2、甲醛以及VOCs的平均濃度分別達到了8.051 mg/m3、1032 mg/m3、0.157 mg/m3、0.532 mg/m3、0.111 mg/m3和8.841 mg/m3，而最大濃度值分別為10.52 mg/m3、1100 mg/m3、0.319 mg/m3、0.892 mg/m3、0.888 mg/m3、28.11 mg/m3。

我國頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》中對空氣中各類氣體污染物濃度做出了非常明確的分級標準。其中SO2、NO2和CO的一級標準分別為0.15 mg/m3、0.2 mg/m3、10 mg/m3，SO2的二級標準為0.5 mg/m3，另外兩種氣體的二級標準與一級標準相同。對比表2中的數(shù)據(jù)可知，鑄造車間進行砂型鑄造時，CO的排放量沒有超過規(guī)定中的一級和二級標準，SO2的排放量雖然沒有超過規(guī)定中的二級標準，但已經(jīng)超過了一級標準，NO2的排放量全部超過了一級和二級標準。另外，根據(jù)《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》文件中的規(guī)定。CO2和甲醛的濃度容許值分別為9000 mg/m3和0.5 mg/m3，而對比表2中數(shù)據(jù)可以看出，CO2和甲醛的濃度已經(jīng)全部超過了容許值。對于揮發(fā)性氣體總量（VOCs）的濃度值，我國頒布的各類行業(yè)文件中雖然沒有對其做出具體的要求，但根據(jù)行業(yè)規(guī)范其允許的濃度值不得超過1 mg/m3。

基于以上分析可以看出，本文研究的鑄造車間進行砂型鑄造生產(chǎn)時，空氣中的氣體污染物濃度絕大部分均超過了規(guī)范標準中的極限值，對空氣造成了比較嚴重的污染。這就要求在車間內(nèi)作業(yè)的工作人員做好防護工作，避免這些氣體污染物對工作人員身心健康構成威脅。

4 結論

砂型鑄造在機械制造業(yè)中占據(jù)非常重要的地位，但砂型鑄造過程中會產(chǎn)生一定的空氣污染物，本文對該問題進行研究，所得結論主要如下：

1）砂型鑄造時污染物的排放與原材料的使用存在緊密關系，可以將污染物分為顆粒污染物和氣體污染物兩大類型，其中顆粒污染物主要包括PM2.5、PM10、PM100等，氣體污染物主要包括CO、CO2、SO2、NO2、甲醛等。

2）對鑄造車間鑄造前后的顆粒污染物和氣體污染物濃度分別進行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)砂型鑄造后車間空氣中各類污染物濃度有了明顯的提升，且絕大部分污染物濃度超過了規(guī)范標準值，對車間工作人員的身心健康構成了比較大的威脅。