HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生設(shè)備及系統(tǒng)工藝

黃澤爾　張健　陳汝萱　陸全旗

【摘 要】針對(duì)鑄造行業(yè)水玻璃砂（舊砂）的回用問(wèn)題，桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限責(zé)任公司自主研發(fā)制造了高效的HCZ10水玻璃砂再生設(shè)備。該系統(tǒng)集破碎、篩分、分離、除塵、水洗為一體，解決了回用砂資源再利用的問(wèn)題。同時(shí)，它有利于節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】水玻璃砂（舊砂）；破碎；篩分；分離；除塵；水洗

【中圖分類號(hào)】TG221 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）02-0042-03

0 引言

我國(guó)是鑄造生產(chǎn)大國(guó)，鑄造產(chǎn)品已居世界前列，其中砂型鑄造在鑄造業(yè)中占80%～90%。2014年，我國(guó)各類鑄件總產(chǎn)量為4 620萬(wàn)t，較2013年增長(zhǎng)3.8%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)1 t合格鑄件可產(chǎn)生約1.2 t廢砂。一般廢砂回用率可達(dá)80%～90%，循環(huán)廢砂的10%～20%要不斷廢棄。目前，除了少量廢砂可再生利用外，大部分以丟棄為主。不僅對(duì)資源造成極大的浪費(fèi)，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，鑄造廢舊砂再生利用對(duì)我國(guó)鑄造業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展具有重大的實(shí)際意義。

1 HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生設(shè)備及系統(tǒng)工藝

1.1 系統(tǒng)工藝流程

HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生系統(tǒng)設(shè)備包括破碎機(jī)、提升機(jī)、振動(dòng)篩、螺旋機(jī)、皮帶給料機(jī)、除鐵器、儲(chǔ)料斗、振動(dòng)給料機(jī)、砂粉分離機(jī)、脈沖收塵器、螺旋洗砂機(jī)、污水處理系統(tǒng)、電控柜和成品罐（如圖1所示）。

HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生系統(tǒng)工藝流程（如圖2所示）：廢砂經(jīng)破碎機(jī)破碎后物料進(jìn)入振動(dòng)篩，振動(dòng)篩篩分出粗細(xì)顆粒（注：振動(dòng)篩出口處設(shè)置除鐵器，吸附廢砂中的鐵皮、鐵屑），大于4 mm的物料經(jīng)返料螺旋給料機(jī)輸送回破碎機(jī)重新破碎。顆粒為4 mm以下的物料輸送進(jìn)砂粉分離機(jī)，經(jīng)砂粉分離機(jī)分離出砂粒和粉塵。粉塵由脈沖收塵器收集。砂粉分離機(jī)出料口設(shè)置2個(gè)出口，一個(gè)出口再生砂直接進(jìn)成品罐，另一個(gè)出口的再生砂進(jìn)入螺旋洗砂機(jī)，經(jīng)過(guò)螺旋洗砂機(jī)清洗后收集。污水經(jīng)過(guò)污水處理系統(tǒng)后可以循環(huán)利用。

HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：{1}粗、細(xì)砂分離，滿足鑄造用砂的要求。{2}設(shè)置脈沖除塵系統(tǒng)，減少了車間粉塵的排放。{3}降低50%以上新砂的使用量。

1.1.1 廢砂破碎

水玻璃砂是由原砂、水玻璃（黏合劑）和輔助材料（潰散劑、脫模劑）等構(gòu)成。水玻璃砂澆鑄后潰散性差，舊砂再生困難。HCZ10系統(tǒng)采用錘式破碎機(jī)PCD600×400（22 kW）集中破碎，出料粒度≤15 mm。

1.1.2 篩分

振動(dòng)篩選型為直線型封閉式。振動(dòng)篩進(jìn)料口設(shè)置一根除塵管直接連接到脈沖除塵器，可以避免粉塵污染。振動(dòng)篩處理能力為10 t/h，篩分的物料粒度為4 mm。經(jīng)破碎機(jī)破碎后的物料進(jìn)入振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，粒度≤4 mm的物料從振動(dòng)篩出料口出來(lái)后經(jīng)過(guò)除鐵器后直接進(jìn)入下一個(gè)工序。粒度大于4 mm以上的物料從振動(dòng)篩的另一個(gè)出料口出來(lái)后經(jīng)過(guò)除鐵器，用返料螺旋返回破碎機(jī)重新破碎。振動(dòng)篩的主要作用是保證再生砂顆粒的均勻性。

1.1.3 分離

這里所說(shuō)的分離工藝是指把再生砂顆粒和灰塵分離。灰塵是再生砂生產(chǎn)過(guò)程最大的污染物之一。如果處理不當(dāng)，不僅會(huì)影響再生砂的質(zhì)量，而且還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

1.1.3.1 砂粉分離機(jī)結(jié)構(gòu)

砂粉分離機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、軸承座架、葉輪總成、隔套、砂粉分離機(jī)殼、卸料閥、出料管和進(jìn)風(fēng)管等組成。

1.1.3.2 主要參數(shù)

除塵細(xì)度分級(jí)范圍為3～75 μm；生產(chǎn)能力為8～10 t；電機(jī)功率為11 kW。

1.1.3.3 工作原理

砂粉分離機(jī)具有立式柵欄狀錐形轉(zhuǎn)子，周邊共有24個(gè)傾斜分布的葉片。在主軸的帶動(dòng)下，沿所確定的方向旋轉(zhuǎn)。物料進(jìn)大頂蓋的進(jìn)料口從入砂粉分離機(jī)后，物料在氣流吸力和轉(zhuǎn)子離心力的共同作用下，處于兩力相等的微細(xì)顆粒為切割點(diǎn)：小于切割點(diǎn)顆粒的微細(xì)粉隨氣流通過(guò)葉片間隙進(jìn)入產(chǎn)品收集器，大于切割點(diǎn)的顆粒在較強(qiáng)離心力的作用下被葉片打向砂粉分離機(jī)筒壁落下。砂粉分離機(jī)轉(zhuǎn)子與大頂蓋之間采用氣密封加機(jī)械密封的方式防止粗顆粒混入。砂粉分離機(jī)電機(jī)用變頻器調(diào)速，用戶按物料成品粒度選擇相應(yīng)的砂粉分離機(jī)轉(zhuǎn)速，砂粉分離機(jī)轉(zhuǎn)速越高，收塵粒度越細(xì)。

1.1.4 除塵

HCZ10再生砂系統(tǒng)用的收塵設(shè)備是桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限責(zé)任公司自主研發(fā)的BZ250脈沖收塵器（可根據(jù)客戶要求配其他型號(hào)的脈沖收塵器）。

1.1.4.1 BZ250脈沖除塵器的結(jié)構(gòu)

脈沖除塵器由殼體、儲(chǔ)氣罐、脈沖閥、噴吹管、褶式濾袋、集風(fēng)帽、下錐體、卸料閥、支撐架、爬梯、蓋板、高壓風(fēng)機(jī)和消聲器等組成。BZ250脈沖除塵器適用于處理≤75μm的粉體，處理風(fēng)量為10 000～15 000 m3/h。采用的濾芯材料為褶式濾袋，其主要特點(diǎn)是除塵器結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)體積小，安裝方便，使用維護(hù)工作量小，特殊情況下可以離線清灰，在線更換濾袋。

1.1.4.2 主要參數(shù)（見(jiàn)表1）

1.1.4.3 工作原理

含塵氣體由除塵器中部或下部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體內(nèi)，因流速降低，一部分較粗顆粒的粉塵由于受到重力等因素的作用，沉降到灰斗內(nèi)，另一部分粉塵隨氣流經(jīng)濾袋過(guò)濾被阻留附著在濾袋的外表面上，潔凈的氣體則透過(guò)濾袋，從上箱體的出氣口排出，完成塵氣分離。隨著濾袋上的粉塵積聚不斷增加，除塵器濾袋阻力上升，當(dāng)除塵器達(dá)到預(yù)定的阻力范圍時(shí)，脈沖控制儀指令電磁脈沖閥工作，并向各排濾袋進(jìn)行噴吹。脈沖閥開(kāi)啟后，在極短的時(shí)間內(nèi)（0.1～0.5 s）向?yàn)V袋內(nèi)噴入壓縮空氣，使濾袋膨脹變形，在逆向氣流的沖刷下，附著在濾袋外表的粉塵被剝離落入集灰斗，經(jīng)卸料閥排出。電磁脈沖閥的脈沖噴吹寬度和脈沖間隔由脈沖控制儀自動(dòng)控制連續(xù)進(jìn)行。

1.1.5 洗砂

從砂粉分離機(jī)分離出來(lái)的物料分2個(gè)走向：一個(gè)走向是再生砂經(jīng)過(guò)提升機(jī)進(jìn)入成品罐；另一個(gè)走向是再生砂進(jìn)入螺旋洗砂機(jī)清洗后再收集。HCZ10再生砂系統(tǒng)選用的是螺旋式洗砂機(jī)。其主要參數(shù)見(jiàn)表2。

工作原理：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后通過(guò)減速機(jī)聯(lián)軸節(jié)（或磨輪）傘磨輪帶動(dòng)螺旋體旋轉(zhuǎn)。物料進(jìn)入水槽中，槽前部形成一個(gè)深沉池，此時(shí)由于螺旋體不停地旋轉(zhuǎn)，物料受到攪拌的影響，小顆粒浮于表面，從溢流堰流出水槽，而大顆粒的礦砂則沉于槽底，被轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋體葉片推向槽體尾部，通過(guò)出料口排出。

1.1.6 污水處理系統(tǒng)

廢水處理流程包括pH調(diào)節(jié)和混凝沉淀，處理流程如下：廢水投加H2SO4調(diào)節(jié)pH，采用水泵混合投加混凝劑聚合氯化鋁（PAC），再投加助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）到混凝沉淀罐。

2 結(jié)語(yǔ)

鑄造廢舊砂是鑄造企業(yè)的寶貴資源，再生產(chǎn)回用鑄造廢舊砂不僅可以節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本，還可以減少鑄造生產(chǎn)帶來(lái)的排放污染，是鑄造工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。HCZ10水玻璃砂再生設(shè)備及工藝解決了回用砂資源再利用的問(wèn)題，有利于節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)耐磨材料與鑄件分會(huì).2014年中國(guó)鑄件產(chǎn)量發(fā)布[EB/OL].http：//www.wearcasting.net/，2015-

04-15.

[2]郭景純，郭思福.鑄造舊砂再生利用及污染治理[M].廣州：中山大學(xué)出版社，2001.

[3]謀艷秋，巴吾東，劉世森，等.鑄造廢砂再利用[J].鑄造技術(shù)，2010（10）.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]