铸造砂粉尘焙烧回收设备

2021-03-01李培亮杜海平

铸造设备与工艺 2021年6期

李培亮，李军，杜海平

（共享装备股份有限公司，宁夏银川 750021）

关键字：焙烧回收设备；铸造砂粉尘；涂料骨料

铸造砂灰即在铸造砂使用过程中由于磨损产生的粉尘，这种粉尘会影响铸造砂的含泥量，铸造砂含泥量过高影响砂芯的型砂强度，导致铸件在浇注过程中非常容易报废。目前使用除尘器将铸造砂灰分离出来，降低铸造砂的含泥量，而且铸造砂灰中含有树脂、固化剂，铸造砂灰的灼减量较高，无法再次使用，只能将铸造砂灰外排填埋处理。目前随着我国制造业的发展，每年铸造行业产生的铸造砂灰量巨大，对环境影响较大，浪费资源。

本文介绍一种以铸造砂粉尘为原料焙烧成水基涂料骨料的制作设备。该设备以铸造过程中产生的铸造砂灰为原料，通过高温焙烧将铸造砂灰中的灼减量焙烧合格[1]，再使用超声波振动筛将铸造砂灰进行筛分，筛分出合格的大于200 目数的铸造砂灰[2]，涂料对灼减量标准要求为＜0.5%，对砂灰200目要求为过筛通过率达到95%以上。该设备生产出的砂灰灼减量平均值为0.32%，200 目过筛通过率为97.14%.以此作为涂料制作的骨料，利用这种骨料制作出的水基涂料密度、悬浮性、流平性均符合要求。对铸造砂灰实现了二次循环使用，降低了对环境的影响，而且提高了经济效益。

1 焙烧设备结构

该设备由原料储存料库、焙烧滚筒、冷却装置、出料筛分装置、集尘装置组成。其中原料存储库为圆筒形状，直径2 900 mm，高6 150 mm，储料能力达到35 t；焙烧滚筒内直径为800 mm、长度为8 400 mm，焙烧能力为1 t/h；拥有5 个燃烧喷嘴，温度可以控制在300 ℃～850 ℃之间；冷却装置滚筒直径为800 mm、长度8 960 mm，能力为1 t/h，温度可降低至高于环境温度25 ℃；出料筛分装置直径为1 870 mm，安装有标准100 目、200 目筛网两层，将砂灰筛分成不同粒度，集尘装置风量最高可达到27 000 m3/h，满足设备运行过程中所需要风量。铸造砂粉尘焙烧回收设备如图1 所示[3]。

图1 铸造砂粉尘焙烧回收设备[4]

2 工作过程及控制原理

本设备采用西门子1500PLC 进行自动控制，控制过程及原理如下：

第一步：将产生的铸造砂灰通过发送罐发送到原料存储料库，进行存储，此原料存储料库可以存储35 t 原料，通过料库上/中/下料位计控制铸造砂灰的发送，当下料位亮时，从各除尘器储灰斗给原料存储料库进行自动发料，当上料位亮时自动停止发料。原料存储料库通过下方发送罐发到过渡料库，由过渡库给焙烧滚筒进行供料。过渡库上通过料库料位计控制铸造砂灰的发送，当下料位亮时，从原料存储料库给过渡库进行自动发料，当上料位亮时自动停止发料。

第二步：确认铸造砂粉尘焙烧回收设备的电气连接正常，开启设备总电源开关使得设备上电，并通过总控制台检查各功能模块是否正常。确定设备各类工艺控制参数。开启助燃气体、可燃气体控制阀和点火装置进行点火，待燃烧室温度达到设定工作温度时，给过渡库进料信号，滚筒开始转动。焙烧滚筒中安装有温度传感器，当温度达到设定温度时，过渡库自动开始给焙烧滚筒进行供料加热。在焙烧过程中温度传感器将实时采集的温度反馈给控制器，控制器控制喷嘴温度，从而实现焙烧设备温度的闭环控制。

第三步：焙烧滚筒出料端安装有物料检测传感器，当物料焙烧结束进入冷却滚筒时，物料检测传感器将信号反馈给控制器，控制器控制冷却滚筒和冷却风机开始工作，开始对物料进行冷却，冷却滚筒中安装有温度传感器，检测物料温度，当物料冷却温度达到出料设定温度时，物料出冷却滚筒。

第四步：当物料达到冷却温度后进入超声波振动筛中，将铸造砂灰进行筛分，分离成小于100 目、100 目～200 目、大于200 目三种[5]，其中小于100 目砂粒和100 目～200 目砂灰因数量少使用斗子进行收集运回砂芯制作工部重新使用，大于200 目为最终合格的骨料，使用发送罐发到制涂料的设备中进行涂料制作。

第五步：当设备开启后，整个除尘系统开启，对原料存储库、过渡库、焙烧滚筒、冷却滚筒和超声波振动筛进行除尘，避免焙烧设备工作中产生的扬尘污染空气。

铸造砂灰焙烧设备的控制过程如图2 所示。

图2 设备控制流程图

3 效果

表1 为焙烧灰检测结果。结果表明，铸造砂灰经过焙烧设备处理后200 目过筛率达到97.14%，高于涂料骨料要求的200 目以上粒度≥95%，灼减量平均0.32%，小于要求的0.5%.筛分的合格铸造砂粉粒作为水基涂料的骨料，这种骨料制作出的水基涂料密度、悬浮性、流平性等均符合要求[6]。

表1 焙烧灰检测结果

表2 为涂料检测料检测结果。结果表明，其中波美度平均值为110，符合要求90～120；发气量平均值为29.61 ml/g，符合要求＜35 ml/g；含固率平均值为80%，符合要求65%～85%；密度平均值为2.21 g/cm3，符合要求2.00 g/cm3～2.20 g/cm3；悬浮性平均值为97%，符合要求≥93%；涂层耐磨性平均值为0.06 g/min，符合要求＜0.5 g/min；条件黏度（φ6 mm 流杯）平均值为10.06 s，符合要求5.5 s～12 s.图3 为砂芯流涂烘干情况，可看出使用该涂料的砂芯表面光滑、无流痕，烘干后也没有裂纹。