某铸造车间呋喃树脂砂生产线空气质量检测研究

呼延革 薛敬波

摘 要：应用化学分析对国内某铸造车间，生产环境进行分析，并得出车间白天甲醛、甲苯气体含量高，是由于呋喃树脂中甲醛、甲苯含量超标，夜间二氧化硫、硫化氢及一氧化碳含量高，主要是由于树脂砂中固化剂含有硫酸等酸类，遇高温铁水产生二氧化硫、硫化氢等有害气体，及树脂遇高温铁水产生一氧化碳等含碳气体，建议该车间改造增设除尘通风设备，及采购含游离甲醛低的树脂固化剂等。

关键词：呋喃树脂砂；固化剂；甲醛；有害气体

国内某铸造车间使用粘土砂生产铸件，经设备改造现采用呋喃树脂砂造型生产，车间环境随之得到改善，粉尘、噪音明显减少，但带来一些新的环境问题，尤其是对车间空气质量的影响。

1 检查试验

现场检测车间大气中存在游离甲醛、二氧化硫、甲苯等气体，表1为车间正常生产一天24h内，每隔两小时测一次各种有害气体含量随时间变化情况。

由图1可看出，游离甲醛和甲苯气体在9点至17点范围内浓度较高，此时间段即为白天制芯造型阶段，主要是树脂砂挥发和硬化期；而二氧化硫、硫化氢及一氧化碳在凌晨1点到5点范围内浓度较高，主要原因是夜间浇注，树脂砂遇高温铁水产生某种化学反应造成的。

2 原因分析

白天在9点至17点之间，甲醛和甲苯气体含量较高，而此阶段主要从事树脂砂制芯造型，及型芯型腔的涂刷阶段，甲醛、甲苯两种有害气体来源于呋喃树脂造型及固化阶段或涂料涂刷阶段，或两种共同产生的结果，为此对车间用的树脂、固化剂、涂料进行了相关分析。

2.1 原材料分析

呋喃树脂固化分析：该铸造车间使用树脂为甲醛改性呋喃

呋喃树脂硬化机理较复杂，分为初期反应和终期反应两阶段，如图2所示。

从上述反应式看出，呋喃树脂硬化过程并无有害物产生，所以呋喃树脂固化阶段可以排除产生甲醛和甲苯气体。

2.2 呋喃树脂及固化剂成分分析

对呋喃树脂进行检测结果如表2所示。

从表2可看出树脂中流离甲醛含量较高，车间白天进行制芯舂砂过程中树脂砂中的甲醛大量挥发，导致白天9点至17点工作期间车间大气甲醛含量较高。

夜间车间进行浇注，高温铁水与树脂砂接触后会发生化学反应，经实验测得，固化剂及固化剂中的游离硫酸经高温后会分解出二氧化硫和硫化氢等气体，如下反应式所示：

呋喃树脂经高温后也会分解出一氧化碳及水蒸汽。所以凌晨1点到5点范围内二氧化硫、硫化氢及一氧化碳有害气体含量较高。

2.3 涂料及其燃烧产物分析

该车间所用涂料为国产某型醇基涂料，涂刷后进行点燃。对其成分进行分析主要含有：锆砂粉、铝矾土、石墨、乙醇、甲醇、已丙醇、甲醛、百里酚等，燃烧后主要产生水和二氧化碳。在涂刷和燃烧过程中会挥出：乙醇、甲醇、已丙醇、甲醛、百里酚等气体，而甲醇及甲醛、百里酚均对人体有害，其中甲醇在现场涂刷区浓度高达300ppm，而甲醛仅0.5ppm。所以涂料是甲醛气体的来源之一，但不是主要来源。

3 解决措施

经调查发现该车间为了节约成本，旧砂回收利用次数较多，且除尘设备工作效率偏低，回用砂中灰分较多，较多的灰分会使树脂砂抗拉强度降低，为了达到生产所要求的强度，现场操作时不得不多加入树脂和固化剂，不但未降低生产成本，反而影响车间内的环境，为此建议该铸造车间采取以下措施：

（1）更新除尘设备，加大对回用砂中灰分的清除，严格控制旧砂回用次数，多用含灰分较少的新砂。（2）对采购的树脂和固化剂严格控制，选择游离甲醛含量低的树脂，推荐树脂中游离甲醛含量≤0.4%。（3）在能达到生产要求时尽可能少有树脂、固化剂。（4）建议该铸造车间对车间造型制芯区增设通风换气设备。

4 结束语

应用化学分析对车间，生产环境的检查改进有指导性作用，文章通过对国内某铸造车间正常生产期间进行大气环境检查并得出车间白天甲醛、甲苯气体含量高，夜间二氧化硫、硫化氢及一氧化碳有害气体含量高等现象，并通过化学分析得出产生这种现象的原因，最终建议该车间改造增设除尘通风设备，及采购含游离甲醛低的树脂固化剂等措施。

参考文献

[1]谢明师.呋喃树脂自硬砂实用技术[M].北京：机械工业出版社，1995.

[2]吴殿杰. 呋喃树脂砂铸造生产及应用实例（第2版） [M].北京：化学工业出版社，2012.