硬質(zhì)合金刀具生產(chǎn)工藝中石墨和酒精回收裝置的研發(fā)與設(shè)計(jì)

摘 要：硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程中，石墨平板舟皿在裝料前有刷一層專用涂料的工序，這種專用涂料起的作用是將硬質(zhì)合金半成品與石墨平板舟皿隔開(kāi)，以防止燒結(jié)完成后硬質(zhì)合金粘連在石墨平板舟皿上不容易出料，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞硬質(zhì)合金，而這種專用涂料的主要成分就是石墨，在燒結(jié)完成后，專用涂料揮發(fā)后留在石墨平板舟皿一層石墨粉，如果處理不好，不僅形成石墨粉塵，分散在大氣中污染環(huán)境甚至危害操作工的呼吸系統(tǒng)。硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程中，需要用酒精為作為介質(zhì)來(lái)將硬質(zhì)合金的各種粉料和成型劑混合在一起，目的是為了混合均勻，混合均勻后，還要將物料轉(zhuǎn)入真空干燥器中將酒精進(jìn)行干燥去除，干燥過(guò)程中，酒精大量揮發(fā)，如果不收集，酒精蒸氣將進(jìn)入大氣而白白浪費(fèi)掉。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)合金；石墨；酒精

1 概述

硬質(zhì)合金生產(chǎn)流程相對(duì)較復(fù)雜，技術(shù)含量高，生產(chǎn)成本高。現(xiàn)在大多數(shù)廠家由于沒(méi)有良好的回收意識(shí)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所用到輔助用料如石蠟、酒精等或產(chǎn)生的石墨粉塵都沒(méi)有進(jìn)行回收，不僅提高了生產(chǎn)制造的成本，且對(duì)人體造成危害亦對(duì)環(huán)境造成了污染。

2 設(shè)計(jì)目的與思路

2.1 目的

研發(fā)一種操作簡(jiǎn)單生產(chǎn)、制造成本低、運(yùn)行成本較低的可循環(huán)回收硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的石墨粉塵回收裝置和酒精回收裝置。

2.2 思路

利用吸塵器的負(fù)壓，將石墨平板舟皿上的石墨粉塵吸入裝置內(nèi)腔；通過(guò)石墨收集機(jī)構(gòu)將大部分石墨進(jìn)行收集，而殘存的石墨粉塵經(jīng)噴霧嘴噴出的水霧而被帶走；通過(guò)設(shè)置的M形排列的分層板與三組噴霧嘴組合使用形成三級(jí)噴淋以最大程度地將石墨粉塵沖至箱底；通過(guò)設(shè)置擋風(fēng)板實(shí)現(xiàn)改變吸塵器的進(jìn)氣口截面面積以增大吸塵器入口的負(fù)壓以滿足不同工況的需要。

通過(guò)氣固分離器將混入酒精蒸氣的雜質(zhì)分離，利用真空泵實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的負(fù)壓狀態(tài)，利用冷凝器和冷凍水機(jī)構(gòu)的配合，使短時(shí)間內(nèi)揮發(fā)酒精蒸氣迅速的被冷卻液化，利用暫存罐將液化的酒精暫存，實(shí)現(xiàn)了將硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程中的酒精回收并循環(huán)利用的功能。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 水淋式石墨回收裝置

水淋式石墨回收裝置，如圖1所示，包括本體，所述的本體呈L形箱式結(jié)構(gòu)，包括相連通的側(cè)箱體和底箱體，側(cè)箱體設(shè)置有吸氣口41、噴霧嘴43、分層板44；底箱體設(shè)置有濾網(wǎng)、石墨收集機(jī)構(gòu)46和篩網(wǎng)47，其中：側(cè)箱體頂部通過(guò)吸氣口41與吸塵器連接；分層板44有4塊，呈倒M形排列；所述噴霧嘴43分為上、中、下三組，上下兩組固定在側(cè)箱體左側(cè)板的內(nèi)側(cè)；中間一組固定在側(cè)箱體右側(cè)板的內(nèi)側(cè)；水泵42一端通過(guò)管道與底箱體底部左側(cè)設(shè)置的過(guò)濾機(jī)構(gòu)45連接，另一端與噴霧嘴通過(guò)管道連通；石墨收集機(jī)構(gòu)46是旋風(fēng)式選粉機(jī)，設(shè)置在底箱體底部右側(cè)，所述的篩網(wǎng)47固定在底箱體的上表面，在所述的篩網(wǎng)47的正上方，還平行設(shè)置有擋風(fēng)板48垂直固定在側(cè)箱體右側(cè)板外側(cè)壁。

3.2 酒精回收裝置

酒精回收裝置，如圖2所示，包括氣固分離器1、冷凝器2、暫存罐3和真空泵4，還包括冷凍水機(jī)構(gòu)5，氣固分離器1的頂部與硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝中的真空干燥爐通過(guò)管道連接，底部設(shè)置有固體收集罐6；冷凝器2為帶夾層的雙層罐體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的頂部通過(guò)管道與旋風(fēng)分離器連接，其內(nèi)部的底部與暫存罐3通過(guò)管道連接；暫存罐3通過(guò)管道與真空泵4連接，暫存罐3和真空泵4之間設(shè)置有三通閥門(mén)41；冷凝器2的夾層頂部和底部分別通過(guò)管道與冷凍水機(jī)構(gòu)5出水口和進(jìn)水口連接，并形成循環(huán)的水路；冷凍水機(jī)構(gòu)5包括變頻冷水機(jī)和溫度顯示器52，該變頻冷水機(jī)設(shè)定水溫為12～14℃。

4 使用方法

4.1 水淋式石墨回收裝置

具體使用時(shí)在硬質(zhì)合金產(chǎn)品燒結(jié)出爐后，將每個(gè)石墨平板舟皿轉(zhuǎn)至本裝置的篩網(wǎng)47上進(jìn)行處理，先依次開(kāi)啟旋風(fēng)式選粉機(jī)、吸塵器和水泵42，再處理石墨平板舟皿上的石墨粉，旋風(fēng)式選粉機(jī)可收集大部分的石墨粉塵；沒(méi)有被旋風(fēng)式選粉機(jī)收集的石墨粉塵在吸塵器產(chǎn)生的負(fù)壓的作用下，先被風(fēng)吸至本裝置的側(cè)箱體中，再被噴霧嘴43噴出的水霧沖下；M形排列的分層板44和三組噴霧嘴43的配合使用，形成三級(jí)的噴淋效果，可以最大程度地將石墨粉塵沖至底箱中，達(dá)到完全除塵的效果。

4.2 酒精回收裝置

具體使用時(shí)，隨著硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝中的真空干燥爐的運(yùn)行，先啟動(dòng)真空泵，使整個(gè)裝置呈負(fù)壓狀態(tài)，再依次開(kāi)啟旋風(fēng)分離器和變頻冷水機(jī)，酒精蒸氣順著管道進(jìn)入旋風(fēng)分離器，并在其分離作用下，固體留在旋風(fēng)分離器的底部，酒精蒸氣在負(fù)壓作用下，繼續(xù)順著管道進(jìn)入冷凝，在冷凝器的夾層中冷凍水的作用下，酒精蒸氣迅速被液化呈液態(tài)酒精，進(jìn)入暫存罐，隨著整個(gè)裝置的持續(xù)工作，直至真空干燥爐將爐內(nèi)物料干燥完成，整個(gè)裝置也完成酒精的回收工作，將整個(gè)裝置的運(yùn)行停止，打開(kāi)三通閥門(mén)，使整個(gè)裝置恢復(fù)常壓，再打開(kāi)暫存罐底部的出液閥，放出酒精循環(huán)利用。

5 裝置的先進(jìn)性

設(shè)置的吸塵器、石墨收集機(jī)構(gòu)以及噴霧嘴實(shí)現(xiàn)了將硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程中的石墨粉塵進(jìn)行充分的回收并循環(huán)利用的目的；M形排列的分層板和三組噴霧嘴織配合使用，形成三級(jí)的噴淋效果，最大程度有效地將石墨粉塵沖至底箱中；濾網(wǎng)，簡(jiǎn)單實(shí)用，造價(jià)低，過(guò)濾效果好可防止沖入水中的石墨粉塵進(jìn)入水泵中；擋風(fēng)板的設(shè)置，有效地增強(qiáng)了吸塵器的負(fù)壓效果進(jìn)一步防止石墨粉塵向外擴(kuò)散。

利用氣固分離器將混入酒精蒸氣的雜質(zhì)分離，利用真空泵實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的負(fù)壓狀態(tài)，利用冷凝器和冷凍水機(jī)構(gòu)的配合，使短時(shí)間內(nèi)揮發(fā)酒精蒸氣迅速的被冷卻液化，利用暫存罐將液化的酒精暫存。冷水機(jī)和溫度顯示器的配合設(shè)置，可以保證冷凝器夾層的循環(huán)水在設(shè)定的低溫下循環(huán)。三通閥門(mén)的應(yīng)用，增強(qiáng)了本裝置控制的方便性，當(dāng)一個(gè)真空泵不能滿足整個(gè)裝置的負(fù)壓要求時(shí)，再連接一個(gè)真空泵即可實(shí)現(xiàn)快速切換，提高了回收設(shè)備連續(xù)工作的可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

該裝置操作簡(jiǎn)單實(shí)用且生產(chǎn)制造的成本較低，能夠?qū)崿F(xiàn)將硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程中的石墨粉塵和酒精進(jìn)行充分的回收并循環(huán)利用的目的。在節(jié)省能源、有效地防止石墨粉塵和酒精蒸汽對(duì)環(huán)境污染的同時(shí)，不僅降低了生產(chǎn)制造的成本且增強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

作者簡(jiǎn)介：陳愛(ài)華（1980-），男，安徽馬鞍山人，現(xiàn)任技鋒精密刀具（馬鞍山）有限公司及馬鞍山市艾格機(jī)械設(shè)備有限公司董事長(zhǎng)，同時(shí)擔(dān)任技術(shù)部副部長(zhǎng)，參與多種硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)品開(kāi)發(fā)并獲多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、實(shí)用新型專利。