环保砂新材料世界领先 铸造污染难题迎刃而解 ——机械学院教授朱世根团队取得颠覆传统铸造行业的原创性技术成果
近日，在中国铸造协会的主持下，由我校与山东渲和新材料科技有限公司、义乌云溪新材料科技有限公司共同完成的《新型无碳粘土湿型砂铸造技术的应用研究》科技成果评价会在山东潍坊召开。中国工程院院士、中国机械工程学会理事长李培根教授，中国工程院院士、全国铸造学会理事长丁文江教授，中国机械工业联合会副会长、中国铸造协会会长张立波研究员，中国环保产业研究院常务副院长翟滨、中国致公党中央生态环境与可持续发展委员会李宏委员、潍柴动力（潍坊）铸锻有限公司董事长任兴武、潍坊市坊子区区长张龙江等专家及嘉宾40余人出席会议。专家们认为，“新型无碳粘土湿型砂铸造技术”是一项原创性技术成果，突破了铸造行业煤粉粘土湿型砂铸造技术长期存在严重污染的世界性难题，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。评价委员会一致同意通过该项目的科技成果评价，并认定该项目达到国际领先水平。
(科技成果评价会现场)
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。传统的型砂铸造技术一直存在高污染、高能耗、铸件质量不高这三大世界性难题，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。目前工业上应用的树脂砂、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。这些问题成为制约铸造产业发展的瓶颈问题，铸造行业急需新型环保砂助推行业升级。
(中国工程院院士丁文江（左三）率领专家评价委员会在企业实地查看
采用新型无碳粘土湿型砂铸造技术生产的铸件，听取朱世根教授（左二）介绍)
我校机械工程学院教授朱世根团队联合山东渲和新材料科技有限公司、义乌云溪新材料科技有限公司历经数年研发了新型无碳粘土湿型砂，采用纯无机材料为原料，完全不加煤粉和任何煤粉代用品，不含任何碳质材料和有机材料。新型无碳粘土湿型砂具有绿色环保、低碳节能、循环经济、铸件优质等特点，突破了传统煤粉砂等有机物的防粘砂和夹砂机理，掌握了型砂与金属界面作用的有效调控原理，实现了从偶然的实验现象上升到可复制、可重复的实质性转变，形成纯无机物防粘砂新技术，在国内外属首创。
新型无碳粘土湿型砂呈土黄色，原材料全部是无毒无机物，其常规指标与煤粉粘土砂相当，常温湿压强度、流动性、紧实率可调，透气性较好，热湿拉强度高，可保证基本的造型操作和浇注要求。此外，新型无碳粘土湿型砂高温热压强度高，高温热膨胀率小，回用性更好，铸造过程中不产生废气，产生的少量废砂不存在任何毒性，甚至可以还耕种地。使用该型砂生产的铸件表面粗糙度和尺寸精度改善，后续机械加工更加简便，减少加工和清理的能耗。
(工人们在车间使用造型机和新型无碳粘土湿型砂造型)
从2014年开始，该新型无碳粘土湿型砂在浙江、江苏、福建、山东等各地铸造厂开始规模化生产应用试验。生产产品包括汽车铸件、阀门铸件、发动机缸体缸盖铸件、消防管件、电机壳体、水泵铸件、道路配件等产品。铸件材质涉及球铁、灰铁、铝合金等。造型方法包括手工造型、震压式造型机造型、垂直分型挤压造型等。例如在潍坊市迪尔铸造有限公司斯太尔发动机六缸缸体铸件的生产试验、高密市志诚机械有限公司农机配件等铸件生产中使用新型环保砂后，结果表明使用新的型砂后，消除了传统潮模砂的黑色视觉污染，浇铸过程中不产生有毒废气，车间粉尘漂浮物大大减轻，空气质量明显改善;废砂排放量减少，生产的铸件不粘砂、容易清理，成品率提高。此外，朱世根教授还带领项目组对不同型砂在生产过程中排放的污染物进行了对比。数据显示，煤粉湿型砂在浇注后颗粒物（PM2.5、PM10、PM100）、甲醛、二氧化碳的小时平均浓度增量均超出GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值》规定限值，二氧化硫、二氧化氮的小时平均浓度增量均超出GB3095-2012《环境空气质量标准》规定限值。而新型无碳粘土湿型砂在浇注后颗粒物（PM2.5、PM10、PM100）颗粒物、甲醛、二氧化氮、二氧化碳均未超出GB2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值》规定限值，一氧化碳、二氧化硫均未超出GB3095-2012《环境空气质量标准》规定限值。