HCZ10水玻璃砂（旧砂）再生设备及系统工艺

黄泽尔　张健　陈汝萱　陆全旗

【摘 要】针对铸造行业水玻璃砂（旧砂）的回用问题，桂林鸿程矿山设备制造有限责任公司自主研发制造了高效的HCZ10水玻璃砂再生设备。该系统集破碎、筛分、分离、除尘、水洗为一体，解决了回用砂资源再利用的问题。同时，它有利于节能环保，降低生产成本，提高企业经济效益。

【关键词】水玻璃砂（旧砂）；破碎；筛分；分离；除尘；水洗

【中图分类号】TG221 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）02-0042-03

0 引言

我国是铸造生产大国，铸造产品已居世界前列，其中砂型铸造在铸造业中占80%～90%。2014年，我国各类铸件总产量为4 620万t，较2013年增长3.8%。据统计，我国生产1 t合格铸件可产生约1.2 t废砂。一般废砂回用率可达80%～90%，循环废砂的10%～20%要不断废弃。目前，除了少量废砂可再生利用外，大部分以丢弃为主。不仅对资源造成极大的浪费，而且还会造成严重的环境污染。因此，铸造废旧砂再生利用对我国铸造业的绿色可持续发展具有重大的实际意义。

1 HCZ10水玻璃砂（旧砂）再生设备及系统工艺

1.1 系统工艺流程

HCZ10水玻璃砂（旧砂）再生系统设备包括破碎机、提升机、振动筛、螺旋机、皮带给料机、除铁器、储料斗、振动给料机、砂粉分离机、脉冲收尘器、螺旋洗砂机、污水处理系统、电控柜和成品罐（如图1所示）。

HCZ10水玻璃砂（旧砂）再生系统工艺流程（如图2所示）：废砂经破碎机破碎后物料进入振动筛，振动筛筛分出粗细颗粒（注：振动筛出口处设置除铁器，吸附废砂中的铁皮、铁屑），大于4 mm的物料经返料螺旋给料机输送回破碎机重新破碎。颗粒为4 mm以下的物料输送进砂粉分离机，经砂粉分离机分离出砂粒和粉尘。粉尘由脉冲收尘器收集。砂粉分离机出料口设置2个出口，一个出口再生砂直接进成品罐，另一个出口的再生砂进入螺旋洗砂机，经过螺旋洗砂机清洗后收集。污水经过污水处理系统后可以循环利用。

HCZ10水玻璃砂（旧砂）再生系统技术的优势：{1}粗、细砂分离，满足铸造用砂的要求。{2}设置脉冲除尘系统，减少了车间粉尘的排放。{3}降低50%以上新砂的使用量。

1.1.1 废砂破碎

水玻璃砂是由原砂、水玻璃（黏合剂）和辅助材料（溃散剂、脱模剂）等构成。水玻璃砂浇铸后溃散性差，旧砂再生困难。HCZ10系统采用锤式破碎机PCD600×400（22 kW）集中破碎，出料粒度≤15 mm。

1.1.2 筛分

振动筛选型为直线型封闭式。振动筛进料口设置一根除尘管直接连接到脉冲除尘器，可以避免粉尘污染。振动筛处理能力为10 t/h，筛分的物料粒度为4 mm。经破碎机破碎后的物料进入振动筛进行筛分，粒度≤4 mm的物料从振动筛出料口出来后经过除铁器后直接进入下一个工序。粒度大于4 mm以上的物料从振动筛的另一个出料口出来后经过除铁器，用返料螺旋返回破碎机重新破碎。振动筛的主要作用是保证再生砂颗粒的均匀性。

1.1.3 分离

这里所说的分离工艺是指把再生砂颗粒和灰尘分离。灰尘是再生砂生产过程最大的污染物之一。如果处理不当，不仅会影响再生砂的质量，而且还会造成严重的环境污染。

1.1.3.1 砂粉分离机结构

砂粉分离机主要由电动机、轴承座架、叶轮总成、隔套、砂粉分离机壳、卸料阀、出料管和进风管等组成。

1.1.3.2 主要参数

除尘细度分级范围为3～75 μm；生产能力为8～10 t；电机功率为11 kW。

1.1.3.3 工作原理

砂粉分离机具有立式栅栏状锥形转子，周边共有24个倾斜分布的叶片。在主轴的带动下，沿所确定的方向旋转。物料进大顶盖的进料口从入砂粉分离机后，物料在气流吸力和转子离心力的共同作用下，处于两力相等的微细颗粒为切割点：小于切割点颗粒的微细粉随气流通过叶片间隙进入产品收集器，大于切割点的颗粒在较强离心力的作用下被叶片打向砂粉分离机筒壁落下。砂粉分离机转子与大顶盖之间采用气密封加机械密封的方式防止粗颗粒混入。砂粉分离机电机用变频器调速，用户按物料成品粒度选择相应的砂粉分离机转速，砂粉分离机转速越高，收尘粒度越细。

1.1.4 除尘

HCZ10再生砂系统用的收尘设备是桂林鸿程矿山设备制造有限责任公司自主研发的BZ250脉冲收尘器（可根据客户要求配其他型号的脉冲收尘器）。

1.1.4.1 BZ250脉冲除尘器的结构

脉冲除尘器由壳体、储气罐、脉冲阀、喷吹管、褶式滤袋、集风帽、下锥体、卸料阀、支撑架、爬梯、盖板、高压风机和消声器等组成。BZ250脉冲除尘器适用于处理≤75μm的粉体，处理风量为10 000～15 000 m3/h。采用的滤芯材料为褶式滤袋，其主要特点是除尘器结构紧凑，相对体积小，安装方便，使用維护工作量小，特殊情况下可以离线清灰，在线更换滤袋。

1.1.4.2 主要参数（见表1）

1.1.4.3 工作原理

含尘气体由除尘器中部或下部进风口进入箱体内，因流速降低，一部分较粗颗粒的粉尘由于受到重力等因素的作用，沉降到灰斗内，另一部分粉尘随气流经滤袋过滤被阻留附着在滤袋的外表面上，洁净的气体则透过滤袋，从上箱体的出气口排出，完成尘气分离。随着滤袋上的粉尘积聚不断增加，除尘器滤袋阻力上升，当除尘器达到预定的阻力范围时，脉冲控制仪指令电磁脉冲阀工作，并向各排滤袋进行喷吹。脉冲阀开启后，在极短的时间内（0.1～0.5 s）向滤袋内喷入压缩空气，使滤袋膨胀变形，在逆向气流的冲刷下，附着在滤袋外表的粉尘被剥离落入集灰斗，经卸料阀排出。电磁脉冲阀的脉冲喷吹宽度和脉冲间隔由脉冲控制仪自动控制连续进行。

1.1.5 洗砂

从砂粉分离机分离出来的物料分2个走向：一个走向是再生砂经过提升机进入成品罐；另一个走向是再生砂进入螺旋洗砂机清洗后再收集。HCZ10再生砂系统选用的是螺旋式洗砂机。其主要参数见表2。

工作原理：电动机启动后通过减速机联轴节（或磨轮）伞磨轮带动螺旋体旋转。物料进入水槽中，槽前部形成一个深沉池，此时由于螺旋体不停地旋转，物料受到搅拌的影响，小颗粒浮于表面，从溢流堰流出水槽，而大颗粒的矿砂则沉于槽底，被转动的螺旋体叶片推向槽体尾部，通过出料口排出。

1.1.6 污水处理系统

废水处理流程包括pH调节和混凝沉淀，处理流程如下：废水投加H2SO4调节pH，采用水泵混合投加混凝剂聚合氯化铝（PAC），再投加助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）到混凝沉淀罐。

2 结语

铸造废旧砂是铸造企业的宝贵资源，再生产回用铸造废旧砂不仅可以节约企业的生产成本，还可以减少铸造生产带来的排放污染，是铸造工业实现可持续发展的必然要求。HCZ10水玻璃砂再生设备及工艺解决了回用砂资源再利用的问题，有利于节能环保，降低生产成本，提高企业的经济效益。

参 考 文 献

[1]中国铸造协会耐磨材料与铸件分会.2014年中国铸件产量发布[EB/OL].http：//www.wearcasting.net/，2015-

04-15.

[2]郭景纯，郭思福.铸造旧砂再生利用及污染治理[M].广州：中山大学出版社，2001.

[3]谋艳秋，巴吾东，刘世森，等.铸造废砂再利用[J].铸造技术，2010（10）.

[责任编辑：钟声贤]