蠟模精密鑄造澆注工序含塵廢氣源強探究

苑 博，王兆雪，韓小問，勾東東

（河北欣眾環?？萍加邢薰?，河北滄州 061000）

為推動鑄造行業綠色發展，實現對蠟模精密鑄造澆注工序含塵廢氣的有效防控，通過對滄州地區部分蠟模精密鑄造企業進行調查，獲取鑄造企業生產過程中原料使用情況、含塵廢氣的產生情況和污染物防控措施，運用類比調查法和數據分析法得出相應的結論。

1 鑄造項目原輔材料

鑄造生產過程中澆注工序涉及產生含塵廢氣的主要原輔材料為石英砂、鋯砂和莫來砂。

鋯砂：鋯砂亦稱鋯英砂、鋯英石，是一種以鋯的硅酸鹽為主要組成的礦物。純凈的鋯英砂為無色透明晶體，常因產地不同、含雜質的種類與數理不同而染成黃、橙、紅、褐等色，結晶構造屬四方晶系，呈四方錐柱形，比重4.6～4.71，比重的變化有時與成分和蝕變態有關，鋯英石解理不完全，均勻莫氏硬度為7～8 級，折射率1.93～2.01，熔點隨所含雜質的不同在2190～2420℃內波動[1]。主要化學組成為ZrO2、SiO2以及少量Fe2O3、CaO、Al2O3等雜質。鋯英砂的理論組成為ZrO2：67.1%；SiO2：32.9%，具有熔點高、熱導率低、線膨脹系數小等特點，廣泛用于冶金、鑄造等行業。

石英砂：一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2，石英砂的顏色為乳白色或無色半透明狀，莫氏硬度7 級，性脆無解理，貝殼狀斷口，油脂光澤，密度為2.65g/cm3，堆積密度1～20 目為1.6～1.8kg/L，20～200 目為1.5 kg/L，其化學、熱學和機械性能具有明顯的異向性，不溶于酸，微溶于KOH 溶液，熔點1750℃[2]。

2 項目工藝分析及澆注含塵廢氣產生情況

工程分析的重點為生產工藝、污染物產生和排放源強的確定。

2.1 生產工藝

根據調研相關項目，鑄造生產大致工藝如下。射蠟工序：將融化好的熱蠟人工注入射蠟機內，進行蠟模制作，制出的蠟模放入冷水槽中進行冷卻；修蠟工序：將蠟模進行修型，并進行檢驗；組樹工序：將制作好的蠟模進行組裝；沾漿工序、淋砂工序：使用硅溶膠進行沾漿，將石英砂、鋯砂、莫來砂撒在蠟模上，再放入固化槽中進行固化，沾漿工序、淋砂工序重復5 次，直至模殼達到澆鑄要求；脫蠟工序：將沾漿、淋砂后的模殼放入脫蠟釜中加熱，使蠟熔化流出；焙燒工序：將脫蠟后的模殼放入電焙燒爐中進行模殼焙燒[3]；熔煉工序：將鋼件放入中頻感應電爐內進行熔化；澆注工序：熔化后液體爐料采用人工方式注入模殼內完成澆注；碎殼工序：將澆鑄完成的工件放入碎殼機內進行脫殼；切割打磨工序：用切割機切除澆冒口，把切完澆冒口的鑄件進行研磨處理，以去除表面的毛刺，提高鑄件的平整度，用砂輪機對鑄件進行打磨后即為成品[3]。

主要生產工藝為射蠟—修蠟—組樹—沾漿—淋砂—脫蠟—焙燒—澆注—碎殼—切割打磨等主要幾個環節。生產工藝流程圖詳見圖1。

圖1 鑄造生產工藝流程圖

2.2 含塵廢氣產生、排放源強的確定

（1）項目含塵廢氣主要產生環節

鑄造生產過程中澆注工序主要產生含塵廢氣，主要污染因子為顆粒物[4]。

（2）項目含塵廢氣主要產生情況

根據調查相關企業環境影響評價報告、企業污染物檢測報告和相關生產運行記錄，企業生產使用石英砂、鋯砂和莫來砂合計560t 可產生含塵廢氣0.5～0.6t 之間。典型鑄造企業含塵廢氣與原料對應情況詳見表1。

表1 澆注工序含塵廢氣排放與原料對應情況表

運用類比分析法和數據分析法，通過對典型鑄造企業澆注含塵廢氣排放與原料使用數據分析，確定鑄造項目含塵廢氣的產排污系數情況。

根據樣本均值法分析，蠟模精密鑄造項目澆注工序含塵廢氣產排污系數為1t 原料（石英砂、鋯砂和莫來砂）產0.001t。

3 澆注工序含塵廢氣防控措施

目前本地區含塵廢氣采用較常規的治理方法，即布袋除塵器的方式進行處理，理后經15m高的排氣筒排放。廢氣收集治理流程圖見圖2。

圖2 廢氣收集治理流程圖

含塵廢氣在污染治理措施穩定運行情況下，廢氣排放能夠滿足相關排放標準要求。

4 結語

通過對滄州地區部分蠟模精密鑄造項目調查分析，運用類比調查法、樣本均值法和數據分析法得出此類項目澆注工序含塵廢氣與原料之間的產生系數。同時分析了目前常規的污染物防控措施，為此類企業綠色生產和污染物治理提供思路和參考。