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造型線粉塵回收工藝探討

文檔作者：魯民文檔來源：廣西玉柴機器股份有限公司鑄造廠		點擊數：	更新時間： 2025年10月22日
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2010年第5期
2010年 l0月
鑄造設備與工藝
OUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGY Oct．2010 No5
·應用研究·
造型線粉塵回收工藝探討
魯民
(廣西玉柴機器股份有限公司鑄造廠，廣西玉林537005)
摘要：含泥量對型砂性能及其穩定性的影響十分重要，型砂中的含泥量是包括有效陶土、有效煤粉、添加
劑及型砂中微?；曳衷趦鹊目偤?。作者通過對造型粉塵的研究，發現回收舊砂中含泥量低至一定質量分數時．可
通過粉塵回用穩定型砂含泥量。舊砂處理及混砂除塵過程中抽出的有效膨潤土和煤粉，能夠回收利用，可以降低
成本，同時有利于環境保護。
關鍵詞：含泥量；型砂性能；粉塵；回用
中圖分類號：TG221 文獻標識碼：A 文章編號：1674—6694(2010)05—0046—03
The Investigation Of Dust Recycling Technology
LU Min
(Foundry Plant ofGuangxi Yuchai Machinery Co．，Ltd．，Guangxi Yulin 537005，China)
Abstract：Clay content is very important for performance and stability of molding sand． The clay content is the sum of usable
bentonite、coal power、ad~five and dust． This paper find out that it can be hold the clay content by recycle the dust when the clay
content in recycled dust low enough． The effective bentonite and coal power extracted from sand reconditioning and dust separation
can be recycled．This can reduce costs and protect environment．
Key words：clay content，sand properties，dust，recycle
近年來，隨著環保意識的增強，體現企業的社
會責任感，鑄造行業加大了砂處理工序的除塵投
人，提升了除塵效果，鑄造現場環境得到了較大改
善。但由于除塵過程中有部分有效膨潤土和煤粉被
當做粉塵抽走．當作廢物被處理掉。造成極大的浪
費。另外，我廠生產柴油機氣缸蓋，為了提高產能多
個機型的缸蓋鑄件都采用側澆工藝，即一箱兩件。
由于側澆缸蓋鑄件全部由砂芯構成，鑄件開箱后大
量的芯砂混入型砂中，加大了回收芯砂量的比例，
導致回收舊砂中含泥量偏低，致使混砂后型砂性能
波動較大。因此，在混砂過程中適當加人一定量的
粉塵．達到穩定型砂含泥量的目的。有利于改善型
砂性能，同時對實現降成本有利。
表t 型砂配比工藝(質量分數，％)
材料名稱 舊砂 新砂 膨潤土 煤粉 水 淀粉
代號 l 2 3 4 5 6
配比質量 95～1o0 0-5 1．0～1．5 0．2-0．4 適量 0~0．1
2)型砂混制工藝
(1+2+5) 混1 min (3+4+6) 混2 min～
2．5 mirr_ 出砂
1．2 型砂性能控制要求
我廠的型砂性能控制要求見表2所示。
表2型砂性能要求
型砂水分 濕壓強度 緊實率 濕透氣性 熱濕拉強度 型砂含泥量
，％ ，MPa ，％ ，kPa ，％
3．0-3．5 0．12-0．15 36-42 loo一140 2．0-3．5 13-14
1 型砂 2 粉塵的含義
1．1 型砂配比工藝
1)型砂配比工藝，如表1所示。
收稿日期：2010—07—03
作者簡介：魯民(1979一)，男，吉林人，工學學士，助理工程師。主要從
事現場技術質量管理工作。
· 46 ·
2．1 粉塵的概念
粉塵實質就是型砂中直徑小于20 m的微細
顆粒的泥分和部分有效輔料[1]。而型砂的泥分是由
有效的膨潤土和煤粉，以及灰分組成的。所謂灰分
包括有失效的膨潤土和煤粉。
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2010年第5期 魯民：造型線粉塵回收工藝探討 鑄造設備與工藝
本文說的粉塵主要是指從鑄件開箱落砂至型
砂混制這個過程產生的揚塵，經除塵器抽走(吸走)
集中在除塵斗的粉塵。
粉塵的組成物由新砂、煤粉、膨潤土等原材料
帶進來的粉塵。以及硅砂顆粒破碎而成的細粉。
2．2 粉塵分類
在舊砂回收處理過程中根據除塵地點的不同
其粉塵的利用價值也大不相同，其中可以分為以下
四類：第一類為落砂機位置產生的揚塵經除塵器抽
出的粉塵。第二類為地坑位置經除塵器抽出的粉
塵．是舊砂在輸送過程中形成的揚塵。第三類為冷
卻機或沸騰床位置抽出的粉塵，由于我廠舊砂冷卻
采取圓盤冷卻機與沸騰床。舊砂經過沸騰床后被拋
起粉碎。舊砂中部分有效膨潤土和煤粉產生的揚
塵．隨同其他灰塵一起被除塵器抽走。這類粉塵是
在型砂混制加料過程中，加入舊砂、膨潤土和煤粉
時產生的揚塵被除塵器抽走的粉塵。
2-3 粉塵的有效物質
為弄清上述四類粉塵的具體情況，從各類粉塵
斗中取樣化驗，通過對試樣進行吸藍量、發氣量(灼
燒量)的檢測發現以下情況：
1)一類、二類粉塵斗中的粉塵，有效陶土含量、
有效煤粉含量非常低。
2)三類粉塵斗中的粉塵，有效陶土含量、有效
煤粉含量明顯比一類、二類粉塵斗的高。
3)四類粉塵斗中的粉塵，有效陶土含量、有效
煤粉含量比三類粉塵斗高得多。
經對三類、四類粉塵斗(即沸騰床、混砂機除塵
斗)中的粉塵取樣化驗，檢測結果如表3、表4。
表3 沸騰床、混砂機粉塵有效膨潤±含量(質量分數，％)
項目 l 1 『 2 l 3 I 4 I 5 I平均
沸騰床粉塵J 20．5 I 21．3 J 19．1 l 22．6
混砂機粉塵l 38．7 I 35．6 l 36．0 I 34．7％
注：用發氣量檢測粉塵中有效煤粉的含量
表4 沸騰床、混砂機粉塵發氣i(ml／g)
項目 1 2 3 4 5 平均
沸騰床粉塵，％ 20．5 18．O 21．O 19．5 20．O 21
混砂機粉塵．％ 42．O 45．5 43．0 42．5 44．0 43．4
3 粉塵回收利用的價值
3．1 其他廠對型砂含泥量的要求
根據收集到的資料看，各工廠對型砂含泥量控
制的工藝要求較為嚴格，如：GMC生產雪佛蘭缸體
型砂為9％～1 1％。Hofmann調查歐洲四家鑄造廠氣
沖造型用型砂分別為12．7％ ，13．5％ ，14．5％和
15．5％。德國Meinheim的John Deere工廠的三種型
砂含泥量的控制指標分別為10．0％～12．5％、11．0％一
13．0％和1 1．0％～13．5％：Luitpold鑄造廠生產大眾汽
缸體型砂為12％～13．5％；13本三菱自動車的SPO
線型砂管理標準規定含泥量為12％～14％等[2]。我單
位使用氣沖造型機，型砂含泥量控制指標要求在
13％～14％之間。
3．2 含泥量對鑄件質量的影響
含泥量對型砂性能及其穩定性的影響十分重
． 要．型砂中的是包括有效陶土、有效煤粉、添加劑及
型砂中微?；曳衷趦鹊目偤?。型砂中的水分是依據
型砂中的總含泥量和緊實率的需要來控制的。從生
產實踐中知道，型砂中的泥分是吸水物質，緊實率
的是反映型砂性能是否適用造型的一個綜合性指
標．型砂性能的優劣對鑄件質量影響很大。
型砂含泥量的多少與型砂透氣率、含水量、強
度和韌性有密切關系。含泥量過多會使型砂的含水
量增加、透氣性下降，型砂流動性下降，造成鑄型硬
度變差大，而在濕壓強度維持不變的情況下，型砂
韌性、熱濕拉強度降低，澆注后鑄件易出現氣孔、脹
砂、粘砂等缺陷。而含泥量太低，造成型砂含水量和
吃水能力下降，只要加水量有少許偏差，就會引起
型砂各種性能劇烈波動；且鑄型退讓性下降，造成
鑄型不易起模，鑄型表面砂干，澆注后容易出現沖
砂．造成砂眼缺陷。
3-3 回收粉塵補充型砂含泥量的不足
我廠型砂總含泥量控制在13％～14％范圍內，
缸蓋鑄件平澆時回收砂的含泥量在11．8％一12．5％，
混制型砂時追加陶土、煤粉、淀粉等物質的量為
1．2％ 1．9％。提高產能后，缸蓋采用側澆工藝(1箱2
件)。缸蓋鑄件采用側澆后回收砂的含泥量在1 1．0％～
1 1．6％．回收砂含泥量平澆與側澆比較相差0．8％～
0．9％?；厥张f砂中含泥量低至一定分量時，如不改
變混制型砂時各種材料加人量，型砂中的總含泥量
還達不到工藝的最低要求。要想不過多增加有效材
料的加入，在確保型砂性能穩定的條件下，最佳的
選擇是回收粉塵，可以通過粉塵回用來穩定型砂含
泥量。在合理利用粉塵的前提下，將粉塵按一定的
比例加入型砂中去，補充型砂含泥量的不足。
3．4 回收粉塵降低制造成本
從表3、表4中顯示的數據看，沸騰床和混砂機
除塵器抽出的粉塵，有效陶土和有效煤粉含量占的
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0et．2010 №5 鑄造設備與工藝 2010年第5期
比例都比較大。特別從混砂機抽出的粉塵，有效陶
土和有效煤粉含量占的比例更大，具有一定的回收
利用價值。將粉塵回收利用，變廢為寶，不但減少了
有效材料的用量，而且還降低制造成本。
4 粉塵回用試驗
4．1 粉塵回收驗證
由于側澆機型的產量較大，除每天特意排掉部
分側澆舊砂外，大部分側澆舊砂被回用。針對側澆舊
砂含泥量偏低的特點，為了整體穩定型砂含泥量．將
粉塵回收工藝主要應用到側澆舊砂混砂工藝中。
通過對側澆機型舊砂含泥量的檢測數據對比．
以及輔料加入量。將粉塵回用量控制在O．2％～
0．5％。為了相對準確掌握粉塵加人對型砂性能影
響，取側澆舊砂使用5 碾輪式混砂機進行試驗，
混砂時間統一為180 S。試驗前后型砂含泥量及性
能對比試驗數據如表6、表7。
試驗檢測數據由于人員操作和檢測儀器的精
度原因，存在一些偏差，但從緊實率與水分的比值
均在1 1左右，說明粉塵回用對型砂含泥量的穩定
及形式性能穩定是有效果的。
表6試驗前后含泥量對比表(質量分數，％)
項目，序號 1 2 3 4 5
舊砂含泥量 11．57 1l_26 11．51 l1．42 11．58
膨潤土加入量 1．1 1．1 1．1 1．1 1．1
煤粉加入量 O．3 O-3 O-3 O．3 O-3
粉塵加入量 O．5 0．4 O．5 O．2 O．3
型砂含泥量 13．47 l3．06 13．41 13．02 l3．28
表7 型砂性能對比數據
項目／序號 1 2 3 4 5
濕壓強度／MPa O．14 0．135 0．142 0．125 0．137
熱濕拉強度／KPa 2．8O 2．55 2．65 2．6 2．75
水分／％ 3．28 3．12 3．42 3．10 3．3O
緊實率／％ 38 36．5 40．5 40．5 37．5
4．2 粉塵回收裝置
根據粉塵的利用價值及其回收利用裝置的整
改工作量。由于沸騰床除塵器的粉塵斗就在混砂機
旁，整改回收裝置工作量較少，且可實現自動加料，
因此。我們選擇了沸騰床處的粉塵進行利用。粉塵
回收裝置簡如圖1所示。
粉塵回收裝置是在原有的基礎上增加高、低位
料位檢測器、一根粉塵回用管道和粉塵稱量系統，
并將原來的自動卸料裝置改為手動。低位料位檢測
· 48 ·
1一粉塵回收斗；2一高位料位檢測器；3一低位料位檢測器；
4一卸料及稱量系統；5一粉塵排出管道；6一粉塵運輸斗；
7一粉塵回用管道；8一斗提機。
圖1 粉塵回收裝置簡圖
器，確保粉塵回收斗內最低粉塵量，以確保隨時都
可以回塵。高位料位檢測器，確保當粉塵一定量后，
及時排除。
4．3 粉塵回收應用及效果
為了穩定型砂含泥量和性能。綜合試驗數據，
以及混砂過程中膨潤土、煤粉及粉塵的損耗，同時
便于員工控制加人量，在實際生產過程中將粉塵回
用量控制在0．4％或0．5％。
經過粉塵回用，型砂含泥量得到了相對穩定的
控制．從系統中導出2010年3月18日～3月31日
型砂含泥量檢測數據，如圖2所示。
3．8
3．6
3．4
3．2
3．O
2．8
2．6
時間，d
圖2 型砂含泥量控制折線圖
隨著含泥量的穩定控制，型砂性能得到穩定控
制，產品質量得到大幅提升。
5 結語
側澆機型的舊型砂中混有大量潰散的樹脂砂，
造成舊砂中含泥量較低。直接影響型砂性能和產品
質量。
通過粉塵回收利用既能穩定型砂含泥量和性
能，提升產品質量，又能將粉塵中有效膨潤土和煤
粉得到有效利用，實現降成本，同時減少粉塵對環
境的污染。

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