李培亮，李 軍，杜海平

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關(guān)鍵字：焙燒回收設(shè)備；鑄造砂粉塵；涂料骨料

鑄造砂灰即在鑄造砂使用過(guò)程中由于磨損產(chǎn)生的粉塵，這種粉塵會(huì)影響鑄造砂的含泥量，鑄造砂含泥量過(guò)高影響砂芯的型砂強(qiáng)度，導(dǎo)致鑄件在澆注過(guò)程中非常容易報(bào)廢。目前使用除塵器將鑄造砂灰分離出來(lái)，降低鑄造砂的含泥量，而且鑄造砂灰中含有樹脂、固化劑，鑄造砂灰的灼減量較高，無(wú)法再次使用，只能將鑄造砂灰外排填埋處理。目前隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，每年鑄造行業(yè)產(chǎn)生的鑄造砂灰量巨大，對(duì)環(huán)境影響較大，浪費(fèi)資源。

本文介紹一種以鑄造砂粉塵為原料焙燒成水基涂料骨料的制作設(shè)備。該設(shè)備以鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的鑄造砂灰為原料，通過(guò)高溫焙燒將鑄造砂灰中的灼減量焙燒合格[1]，再使用超聲波振動(dòng)篩將鑄造砂灰進(jìn)行篩分，篩分出合格的大于200 目數(shù)的鑄造砂灰[2]，涂料對(duì)灼減量標(biāo)準(zhǔn)要求為＜0.5%，對(duì)砂灰200目要求為過(guò)篩通過(guò)率達(dá)到95%以上。該設(shè)備生產(chǎn)出的砂灰灼減量平均值為0.32%，200 目過(guò)篩通過(guò)率為97.14%.以此作為涂料制作的骨料，利用這種骨料制作出的水基涂料密度、懸浮性、流平性均符合要求。對(duì)鑄造砂灰實(shí)現(xiàn)了二次循環(huán)使用，降低了對(duì)環(huán)境的影響，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1 焙燒設(shè)備結(jié)構(gòu)

該設(shè)備由原料儲(chǔ)存料庫(kù)、焙燒滾筒、冷卻裝置、出料篩分裝置、集塵裝置組成。其中原料存儲(chǔ)庫(kù)為圓筒形狀，直徑2 900 mm，高6 150 mm，儲(chǔ)料能力達(dá)到35 t；焙燒滾筒內(nèi)直徑為800 mm、長(zhǎng)度為8 400 mm，焙燒能力為1 t/h；擁有5 個(gè)燃燒噴嘴，溫度可以控制在300 ℃～850 ℃之間；冷卻裝置滾筒直徑為800 mm、長(zhǎng)度8 960 mm，能力為1 t/h，溫度可降低至高于環(huán)境溫度25 ℃；出料篩分裝置直徑為1 870 mm，安裝有標(biāo)準(zhǔn)100 目、200 目篩網(wǎng)兩層，將砂灰篩分成不同粒度，集塵裝置風(fēng)量最高可達(dá)到27 000 m3/h，滿足設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所需要風(fēng)量。鑄造砂粉塵焙燒回收設(shè)備如圖1 所示[3]。

圖1 鑄造砂粉塵焙燒回收設(shè)備[4]

2 工作過(guò)程及控制原理

本設(shè)備采用西門子1500PLC 進(jìn)行自動(dòng)控制，控制過(guò)程及原理如下：

第一步：將產(chǎn)生的鑄造砂灰通過(guò)發(fā)送罐發(fā)送到原料存儲(chǔ)料庫(kù)，進(jìn)行存儲(chǔ)，此原料存儲(chǔ)料庫(kù)可以存儲(chǔ)35 t 原料，通過(guò)料庫(kù)上/中/下料位計(jì)控制鑄造砂灰的發(fā)送，當(dāng)下料位亮?xí)r，從各除塵器儲(chǔ)灰斗給原料存儲(chǔ)料庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)發(fā)料，當(dāng)上料位亮?xí)r自動(dòng)停止發(fā)料。原料存儲(chǔ)料庫(kù)通過(guò)下方發(fā)送罐發(fā)到過(guò)渡料庫(kù)，由過(guò)渡庫(kù)給焙燒滾筒進(jìn)行供料。過(guò)渡庫(kù)上通過(guò)料庫(kù)料位計(jì)控制鑄造砂灰的發(fā)送，當(dāng)下料位亮?xí)r，從原料存儲(chǔ)料庫(kù)給過(guò)渡庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)發(fā)料，當(dāng)上料位亮?xí)r自動(dòng)停止發(fā)料。

第二步：確認(rèn)鑄造砂粉塵焙燒回收設(shè)備的電氣連接正常，開啟設(shè)備總電源開關(guān)使得設(shè)備上電，并通過(guò)總控制臺(tái)檢查各功能模塊是否正常。確定設(shè)備各類工藝控制參數(shù)。開啟助燃?xì)怏w、可燃?xì)怏w控制閥和點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)火，待燃燒室溫度達(dá)到設(shè)定工作溫度時(shí)，給過(guò)渡庫(kù)進(jìn)料信號(hào)，滾筒開始轉(zhuǎn)動(dòng)。焙燒滾筒中安裝有溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，過(guò)渡庫(kù)自動(dòng)開始給焙燒滾筒進(jìn)行供料加熱。在焙燒過(guò)程中溫度傳感器將實(shí)時(shí)采集的溫度反饋給控制器，控制器控制噴嘴溫度，從而實(shí)現(xiàn)焙燒設(shè)備溫度的閉環(huán)控制。

第三步：焙燒滾筒出料端安裝有物料檢測(cè)傳感器，當(dāng)物料焙燒結(jié)束進(jìn)入冷卻滾筒時(shí)，物料檢測(cè)傳感器將信號(hào)反饋給控制器，控制器控制冷卻滾筒和冷卻風(fēng)機(jī)開始工作，開始對(duì)物料進(jìn)行冷卻，冷卻滾筒中安裝有溫度傳感器，檢測(cè)物料溫度，當(dāng)物料冷卻溫度達(dá)到出料設(shè)定溫度時(shí)，物料出冷卻滾筒。

第四步：當(dāng)物料達(dá)到冷卻溫度后進(jìn)入超聲波振動(dòng)篩中，將鑄造砂灰進(jìn)行篩分，分離成小于100 目、100 目～200 目、大于200 目三種[5]，其中小于100 目砂粒和100 目～200 目砂灰因數(shù)量少使用斗子進(jìn)行收集運(yùn)回砂芯制作工部重新使用，大于200 目為最終合格的骨料，使用發(fā)送罐發(fā)到制涂料的設(shè)備中進(jìn)行涂料制作。

第五步：當(dāng)設(shè)備開啟后，整個(gè)除塵系統(tǒng)開啟，對(duì)原料存儲(chǔ)庫(kù)、過(guò)渡庫(kù)、焙燒滾筒、冷卻滾筒和超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行除塵，避免焙燒設(shè)備工作中產(chǎn)生的揚(yáng)塵污染空氣。

鑄造砂灰焙燒設(shè)備的控制過(guò)程如圖2 所示。

圖2 設(shè)備控制流程圖

3 效果

表1 為焙燒灰檢測(cè)結(jié)果。結(jié)果表明，鑄造砂灰經(jīng)過(guò)焙燒設(shè)備處理后200 目過(guò)篩率達(dá)到97.14%，高于涂料骨料要求的200 目以上粒度≥95%，灼減量平均0.32%，小于要求的0.5%.篩分的合格鑄造砂粉粒作為水基涂料的骨料，這種骨料制作出的水基涂料密度、懸浮性、流平性等均符合要求[6]。

表1 焙燒灰檢測(cè)結(jié)果

表2 為涂料檢測(cè)料檢測(cè)結(jié)果。結(jié)果表明，其中波美度平均值為110，符合要求90～120；發(fā)氣量平均值為29.61 ml/g，符合要求＜35 ml/g；含固率平均值為80%，符合要求65%～85%；密度平均值為2.21 g/cm3，符合要求2.00 g/cm3～2.20 g/cm3；懸浮性平均值為97%，符合要求≥93%；涂層耐磨性平均值為0.06 g/min，符合要求＜0.5 g/min；條件黏度（φ6 mm 流杯）平均值為10.06 s，符合要求5.5 s～12 s.圖3 為砂芯流涂烘干情況，可看出使用該涂料的砂芯表面光滑、無(wú)流痕，烘干后也沒有裂紋。

表2 涂料檢測(cè)結(jié)果

圖3 砂芯流涂烘干情況

4 結(jié)論

以鑄造砂粉塵為原料焙燒成水基涂料骨料符合涂料骨料粒度以及灼減量要求，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，減少對(duì)環(huán)境影響，增加了經(jīng)濟(jì)效益。