HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生設備及系統工藝

黃澤爾　張健　陳汝萱　陸全旗

【摘 要】針對鑄造行業水玻璃砂（舊砂）的回用問題，桂林鴻程礦山設備制造有限責任公司自主研發制造了高效的HCZ10水玻璃砂再生設備。該系統集破碎、篩分、分離、除塵、水洗為一體，解決了回用砂資源再利用的問題。同時，它有利于節能環保，降低生產成本，提高企業經濟效益。

【關鍵詞】水玻璃砂（舊砂）；破碎；篩分；分離；除塵；水洗

【中圖分類號】TG221 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）02-0042-03

0 引言

我國是鑄造生產大國，鑄造產品已居世界前列，其中砂型鑄造在鑄造業中占80%～90%。2014年，我國各類鑄件總產量為4 620萬t，較2013年增長3.8%。據統計，我國生產1 t合格鑄件可產生約1.2 t廢砂。一般廢砂回用率可達80%～90%，循環廢砂的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。不僅對資源造成極大的浪費，而且還會造成嚴重的環境污染。因此，鑄造廢舊砂再生利用對我國鑄造業的綠色可持續發展具有重大的實際意義。

1 HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生設備及系統工藝

1.1 系統工藝流程

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

HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生系統工藝流程（如圖2所示）：廢砂經破碎機破碎后物料進入振動篩，振動篩篩分出粗細顆粒（注：振動篩出口處設置除鐵器，吸附廢砂中的鐵皮、鐵屑），大于4 mm的物料經返料螺旋給料機輸送回破碎機重新破碎。顆粒為4 mm以下的物料輸送進砂粉分離機，經砂粉分離機分離出砂粒和粉塵。粉塵由脈沖收塵器收集。砂粉分離機出料口設置2個出口，一個出口再生砂直接進成品罐，另一個出口的再生砂進入螺旋洗砂機，經過螺旋洗砂機清洗后收集。污水經過污水處理系統后可以循環利用。

HCZ10水玻璃砂（舊砂）再生系統技術的優勢：{1}粗、細砂分離，滿足鑄造用砂的要求。{2}設置脈沖除塵系統，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）等構成。水玻璃砂澆鑄后潰散性差，舊砂再生困難。HCZ10系統采用錘式破碎機PCD600×400（22 kW）集中破碎，出料粒度≤15 mm。

1.1.2 篩分

振動篩選型為直線型封閉式。振動篩進料口設置一根除塵管直接連接到脈沖除塵器，可以避免粉塵污染。振動篩處理能力為10 t/h，篩分的物料粒度為4 mm。經破碎機破碎后的物料進入振動篩進行篩分，粒度≤4 mm的物料從振動篩出料口出來后經過除鐵器后直接進入下一個工序。粒度大于4 mm以上的物料從振動篩的另一個出料口出來后經過除鐵器，用返料螺旋返回破碎機重新破碎。振動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。灰塵是再生砂生產過程最大的污染物之一。如果處理不當，不僅會影響再生砂的質量，而且還會造成嚴重的環境污染。

1.1.3.1 砂粉分離機結構

砂粉分離機主要由電動機、軸承座架、葉輪總成、隔套、砂粉分離機殼、卸料閥、出料管和進風管等組成。

1.1.3.2 主要參數

除塵細度分級范圍為3～75 μm；生產能力為8～10 t；電機功率為11 kW。

1.1.3.3 工作原理

砂粉分離機具有立式柵欄狀錐形轉子，周邊共有24個傾斜分布的葉片。在主軸的帶動下，沿所確定的方向旋轉。物料進大頂蓋的進料口從入砂粉分離機后，物料在氣流吸力和轉子離心力的共同作用下，處于兩力相等的微細顆粒為切割點：小于切割點顆粒的微細粉隨氣流通過葉片間隙進入產品收集器，大于切割點的顆粒在較強離心力的作用下被葉片打向砂粉分離機筒壁落下。砂粉分離機轉子與大頂蓋之間采用氣密封加機械密封的方式防止粗顆粒混入。砂粉分離機電機用變頻器調速，用戶按物料成品粒度選擇相應的砂粉分離機轉速，砂粉分離機轉速越高，收塵粒度越細。

1.1.4 除塵

HCZ10再生砂系統用的收塵設備是桂林鴻程礦山設備制造有限責任公司自主研發的BZ250脈沖收塵器（可根據客戶要求配其他型號的脈沖收塵器）。

1.1.4.1 BZ250脈沖除塵器的結構

脈沖除塵器由殼體、儲氣罐、脈沖閥、噴吹管、褶式濾袋、集風帽、下錐體、卸料閥、支撐架、爬梯、蓋板、高壓風機和消聲器等組成。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，其主要特點是除塵器結構緊湊，相對體積小，安裝方便，使用維護工作量小，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（見表1）

1.1.4.3 工作原理

含塵氣體由除塵器中部或下部進風口進入箱體內，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，另一部分粉塵隨氣流經濾袋過濾被阻留附著在濾袋的外表面上，潔凈的氣體則透過濾袋，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，當除塵器達到預定的阻力范圍時，脈沖控制儀指令電磁脈沖閥工作，并向各排濾袋進行噴吹。脈沖閥開啟后，在極短的時間內（0.1～0.5 s）向濾袋內噴入壓縮空氣，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控制連續進行。

1.1.5 洗砂

從砂粉分離機分離出來的物料分2個走向：一個走向是再生砂經過提升機進入成品罐；另一個走向是再生砂進入螺旋洗砂機清洗后再收集。HCZ10再生砂系統選用的是螺旋式洗砂機。其主要參數見表2。

工作原理：電動機啟動后通過減速機聯軸節（或磨輪）傘磨輪帶動螺旋體旋轉。物料進入水槽中，槽前部形成一個深沉池，此時由于螺旋體不停地旋轉，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，被轉動的螺旋體葉片推向槽體尾部，通過出料口排出。

1.1.6 污水處理系統

廢水處理流程包括pH調節和混凝沉淀，處理流程如下：廢水投加H2SO4調節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 結語

鑄造廢舊砂是鑄造企業的寶貴資源，再生產回用鑄造廢舊砂不僅可以節約企業的生產成本，還可以減少鑄造生產帶來的排放污染，是鑄造工業實現可持續發展的必然要求。HCZ10水玻璃砂再生設備及工藝解決了回用砂資源再利用的問題，有利于節能環保，降低生產成本，提高企業的經濟效益。

參 考 文 獻

[1]中國鑄造協會耐磨材料與鑄件分會.2014年中國鑄件產量發布[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，2010（10）.

[責任編輯：鐘聲賢]