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过去四十年来，铸造厂已大幅加强回收利用力度。然而，滤尘、型砂、炉渣和耐火材料等物料的处置仍主要依赖填埋，且成本往往较低。近年来，环保法规趋严与填埋容量缩减导致处置成本上升、责任风险加剧。更严峻的是，部分铸造废料现被列为危险废弃物，进一步增加了行业面临的财务与监管压力。

铸造废料管理挑战

英国政府设定了雄心勃勃的目标：到2035年将城市填埋垃圾减少至10%以下，2045年实现趋零填埋。这些目标将强制地方政府关闭填埋场或面临处罚。 consequently，通过普通填埋场处置铸造废料正变得日益困难且昂贵。

目前，灼减率低于10%的铸造废料享受每吨4.05英镑（约4.60欧元）的优惠填埋税，而标准税率为126.15英镑（约143.26欧元）。但政府正在开展磋商，可能取消该税收优惠。若政策落地，处置成本将激增三十倍，显著加剧铸造业的财务压力。

废物接收标准与分类难题

铸造用砂的填埋税豁免虽提供一定缓解，但不影响决定废弃物属于惰性、非危险或危险类别的废物接收标准。由于溶解性有机碳含量超过800毫克/千克或含酚类物质，铸造用砂正越来越多被归类为危险废弃物。此类危险废料的处置成本根据污染严重程度，可达每吨45-600英镑（51.12-681.60欧元）。

危险砂废料未经额外处理无法重复使用。许多采用简单干法再生回收的化学粘结砂铸造厂生产的型砂均超出这些限值。尽管这些法规已实施多年，但各地执法力度参差不齐。这种不均衡现状正在改变，铸造厂面临处置成本急剧上升——若未采取主动措施，这一趋势很可能持续。铸造厂需重新审视工艺流程以减少废弃物产生量。

粘土砂再生技术

粘土砂系统十分复杂，需要多种输入输出要素的精确平衡（参见工艺流程图）。随着铸件日益复杂化和芯砂用量增加，新砂与芯砂需求上升，导致废弃物增多，对膨润土和碳质添加剂的需求也相应提高。这种变化推高了材料成本与处置成本。

为应对这一挑战，业界开发了可回收废砂、膨润土和碳质材料的再生系统。近年来，多项技术被用于净化废砂并回用至制芯车间，显著降低了新砂消耗量与填埋负担。

然而，非热法再生工艺可能产生大量灼减率超10%的粉尘，使其不符合现行填埋规定。通过创新技术对粉尘中高比例膨润土和碳质材料进行再水化处理，现可将其重新纳入粘土砂系统，从而减少废弃物和原料成本。另一种方案是将该材料与废粘土砂通过稀释工艺混合，使总灼减率维持在10%以下，但这会降低总回收率。选择冷法还是热法再生系统，应根据实际产生的废弃物特性进行审慎评估。

协同解决方案与成本效益型减废策略

鉴于再生技术所需的高额资本投入，中小型粘土砂铸造厂可通过与同类企业建立合作伙伴关系或产业集群获益。通过成本分摊与联合投资，这些团体可探索更经济的废料再利用方法——例如将粘土砂用于沥青及其他建材产品。事实上，废粘土砂已在部分填埋场用作覆盖材料。要成功实施任何有益再利用策略，必须确保成分稳定性并防止废料流交叉污染。随意处置废弃物的时代正迅速终结。

此外，多项低成本实操措施可减少总废料量：通过减少笨重、过大的砂芯（如掏空实心砂芯）优化芯体设计；监控灼减率和甲基蓝粘土含量以避免过量添加；采用简单干法再生技术回收废芯砂和过筛芯屑；改进生产计划减少换模次数，从而降低混合芯砂废料和芯废产生；定期检测除尘器细粉的甲基蓝含量与灼减率，确保砂冷却和抽风系统处于最佳状态；定期检查旋风分离器与收集箱，防止过多细粉进入袋式除尘器。

组芯造型与粘土砂替代工艺

近年来，部分铸造厂——尤其是生产卡车发动机缸体、气缸盖等铸件的企业——已完全摒弃粘土砂工艺。这一发展催生了仅产生极少量或零砂废料的铸造车间。此类铸造厂多采用大型射芯机制作酚醛尿烷树脂砂芯，形成集成式芯组后放入支撑系统进行浇注。

通过应用热法再生技术，这些铸造厂实现了高比例砂回用，同时大幅减少废弃物。此外，这种高效水平为用陶瓷砂（如Cerabeads）替代传统石英砂创造了条件，彻底消除了可吸入结晶石英砂带来的重大健康安全隐患。

这种转型还能更好地控制铸造公差，提升铸件设计灵活性，特别是在快速3D砂型打印与单元化制造技术取得最新进展的背景下。总体而言，组芯造型法标志着铸造业向更可持续、更适应性强模式迈进的重要跨越。

自硬砂铸造厂的挑战

英国大多数专业铸造厂采用机械破碎配合有机粘结剂工艺，主要为碱性酚醛-呋喃或酚醛-尿烷体系。这些系统的再生率通常在60%-90%之间，大量废砂因含可浸出有机化合物（如酚类）被列为危险废弃物。

分级过程中产生的粉尘同样具有危险性，增加了处置难度并带来环保合规挑战。此外，废料中有机化合物浓度过高阻碍了通过有效途径进行再利用或回收，这对依赖有机粘结剂体系的铸造厂构成日益严峻的难题。通过引入二次破碎、整合热法再生或完全取代机械破碎，再生率可提升至90%以上。

热法再生与粘结剂工艺考量

结合酚醛-尿烷工艺的热法再生提供了消除危险砂废料的最有效途径，能彻底去除砂中的有机化合物。其产出是洁净、可重复使用的材料，几乎不需要按危险废弃物分类。

但每种粘结剂体系都存在特有挑战：呋喃粘结剂的热再生过程虽有效，但会产生硫排放，引发环境担忧并需采取减排措施；碱性酚醛粘结剂在再生率超过90%时，砂中可能积聚钾钠氧化物，这种积聚会影响造型强度并降低砂料烧结温度，可能影响铸件质量。为保障最佳性能，通常需添加最高10%的新砂。

尽管存在这些局限，经热法再生处理的砂料——无论使用何种粘结剂——都不再被归类为危险废弃物，极大简化了处置流程并拓展了有效再利用途径。

自硬砂铸造厂与无机粘结剂创新

传统上，英国许多专业铸造厂依赖有机粘结剂体系配合简单机械破碎进行砂处理，导致产生危险废砂，其处置日益复杂昂贵，且有效再利用途径有限。

因此，无机粘结剂体系作为更可持续的替代方案正获得关注。虽然采用标准干法再生时回收率较低，但所得砂料无危险性，且更易于重复使用或转化用途。

这使铸造厂无需重大资本投入即可规避这些负担。此外，配合John Winter & Co Ltd的无机粘结剂，采用双重机械破碎结合干燥工艺可实现80%-90%的再生率。

其他铸造废料与回收潜力

除砂废料外，铸造厂还会产生熔炼、抛丸和清理工序的副产品。这些废料流可能蕴含未开发价值，需要更智能的管理：电炉除尘细灰常可再利用，例如镀锌废钢烟气中的氧化锌可提取用于工业用途；富含二氧化硅的粉尘在玻璃和陶瓷行业具有重大再利用潜力。为保持再利用潜力，关键要分离含重金属粉尘以防交叉污染；中小铸造厂可通过集群合作建立熔炼工序滤尘可行再利用路径；铝渣可用于金属回收，但规模效应再次凸显合作必要性；使用John Winter熔剂有助于减少铝转入渣中并最小化熔损；部分炉渣副产品适用于建筑用途，但分离至关重要——含重金属的炉窑废料必须隔离存放；与客户协作逐步淘汰重金属合金（如含铅青铜合金），美国现已在铜合金中优选铋元素，几乎完全消除了铅的使用。

促进再利用的材料选择

为促进废弃物再利用并降低环境危害，铸造厂应考虑以下方法：选用更易安全处置和再利用的非晶质二氧化硅耐火材料；采用可降低抛丸清理粉尘中结晶二氧化硅含量的陶瓷砂；通过良好操作规范减少化学废料与废机油，理想方式是与供应商合作建立回收或召回系统；在整个流程中尽可能转换使用非危险材料；定期

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