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(huán)保科技有限公司，河北滄州 061000）

為推動鑄造行業(yè)綠色發(fā)展，實現(xiàn)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(qū)部分蠟模精密鑄造企業(yè)進行調(diào)查，獲取鑄造企業(yè)生產(chǎn)過程中原料使用情況、含塵廢氣的產(chǎn)生情況和污染物防控措施，運用類比調(diào)查法和數(shù)據(jù)分析法得出相應的結論。

1 鑄造項目原輔材料

鑄造生產(chǎn)過程中澆注工序涉及產(chǎn)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(chǎn)地不同、含雜質(zhì)的種類與數(shù)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(tài)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(zhì)的不同在2190～2420℃內(nèi)波動[1]。主要化學組成為ZrO2、SiO2以及少量Fe2O3、CaO、Al2O3等雜質(zhì)。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(shù)小等特點，廣泛用于冶金、鑄造等行業(yè)。

石英砂：一種堅硬、耐磨、化學性能穩(wěn)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(chǎn)生情況

工程分析的重點為生產(chǎn)工藝、污染物產(chǎn)生和排放源強的確定。

2.1 生產(chǎn)工藝

根據(jù)調(diào)研相關項目，鑄造生產(chǎn)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(nèi)，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(nèi)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(nèi)完成澆注；碎殼工序：將澆鑄完成的工件放入碎殼機內(nèi)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(chǎn)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(huán)節(jié)。生產(chǎn)工藝流程圖詳見圖1。

圖1 鑄造生產(chǎn)工藝流程圖

2.2 含塵廢氣產(chǎn)生、排放源強的確定

（1）項目含塵廢氣主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)

鑄造生產(chǎn)過程中澆注工序主要產(chǎn)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(chǎn)生情況

根據(jù)調(diào)查相關企業(yè)環(huán)境影響評價報告、企業(yè)污染物檢測報告和相關生產(chǎn)運行記錄，企業(yè)生產(chǎn)使用石英砂、鋯砂和莫來砂合計560t 可產(chǎn)生含塵廢氣0.5～0.6t 之間。典型鑄造企業(yè)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(shù)據(jù)分析法，通過對典型鑄造企業(yè)澆注含塵廢氣排放與原料使用數(shù)據(jù)分析，確定鑄造項目含塵廢氣的產(chǎn)排污系數(shù)情況。

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

3 澆注工序含塵廢氣防控措施

目前本地區(qū)含塵廢氣采用較常規(guī)的治理方法，即布袋除塵器的方式進行處理，理后經(jīng)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(wěn)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(qū)部分蠟模精密鑄造項目調(diào)查分析，運用類比調(diào)查法、樣本均值法和數(shù)據(jù)分析法得出此類項目澆注工序含塵廢氣與原料之間的產(chǎn)生系數(shù)。同時分析了目前常規(guī)的污染物防控措施，為此類企業(yè)綠色生產(chǎn)和污染物治理提供思路和參考。