某鑄造車間呋喃樹脂砂生產(chǎn)線空氣質(zhì)量檢測研究

呼延革 薛敬波

摘 要：應(yīng)用化學(xué)分析對國內(nèi)某鑄造車間，生產(chǎn)環(huán)境進行分析，并得出車間白天甲醛、甲苯氣體含量高，是由于呋喃樹脂中甲醛、甲苯含量超標(biāo)，夜間二氧化硫、硫化氫及一氧化碳含量高，主要是由于樹脂砂中固化劑含有硫酸等酸類，遇高溫鐵水產(chǎn)生二氧化硫、硫化氫等有害氣體，及樹脂遇高溫鐵水產(chǎn)生一氧化碳等含碳氣體，建議該車間改造增設(shè)除塵通風(fēng)設(shè)備，及采購含游離甲醛低的樹脂固化劑等。

關(guān)鍵詞：呋喃樹脂砂；固化劑；甲醛；有害氣體

國內(nèi)某鑄造車間使用粘土砂生產(chǎn)鑄件，經(jīng)設(shè)備改造現(xiàn)采用呋喃樹脂砂造型生產(chǎn)，車間環(huán)境隨之得到改善，粉塵、噪音明顯減少，但帶來一些新的環(huán)境問題，尤其是對車間空氣質(zhì)量的影響。

1 檢查試驗

現(xiàn)場檢測車間大氣中存在游離甲醛、二氧化硫、甲苯等氣體，表1為車間正常生產(chǎn)一天24h內(nèi)，每隔兩小時測一次各種有害氣體含量隨時間變化情況。

由圖1可看出，游離甲醛和甲苯氣體在9點至17點范圍內(nèi)濃度較高，此時間段即為白天制芯造型階段，主要是樹脂砂揮發(fā)和硬化期；而二氧化硫、硫化氫及一氧化碳在凌晨1點到5點范圍內(nèi)濃度較高，主要原因是夜間澆注，樹脂砂遇高溫鐵水產(chǎn)生某種化學(xué)反應(yīng)造成的。

2 原因分析

白天在9點至17點之間，甲醛和甲苯氣體含量較高，而此階段主要從事樹脂砂制芯造型，及型芯型腔的涂刷階段，甲醛、甲苯兩種有害氣體來源于呋喃樹脂造型及固化階段或涂料涂刷階段，或兩種共同產(chǎn)生的結(jié)果，為此對車間用的樹脂、固化劑、涂料進行了相關(guān)分析。

2.1 原材料分析

呋喃樹脂固化分析：該鑄造車間使用樹脂為甲醛改性呋喃

呋喃樹脂硬化機理較復(fù)雜，分為初期反應(yīng)和終期反應(yīng)兩階段，如圖2所示。

從上述反應(yīng)式看出，呋喃樹脂硬化過程并無有害物產(chǎn)生，所以呋喃樹脂固化階段可以排除產(chǎn)生甲醛和甲苯氣體。

2.2 呋喃樹脂及固化劑成分分析

對呋喃樹脂進行檢測結(jié)果如表2所示。

從表2可看出樹脂中流離甲醛含量較高，車間白天進行制芯舂砂過程中樹脂砂中的甲醛大量揮發(fā)，導(dǎo)致白天9點至17點工作期間車間大氣甲醛含量較高。

夜間車間進行澆注，高溫鐵水與樹脂砂接觸后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)實驗測得，固化劑及固化劑中的游離硫酸經(jīng)高溫后會分解出二氧化硫和硫化氫等氣體，如下反應(yīng)式所示：

呋喃樹脂經(jīng)高溫后也會分解出一氧化碳及水蒸汽。所以凌晨1點到5點范圍內(nèi)二氧化硫、硫化氫及一氧化碳有害氣體含量較高。

2.3 涂料及其燃燒產(chǎn)物分析

該車間所用涂料為國產(chǎn)某型醇基涂料，涂刷后進行點燃。對其成分進行分析主要含有：鋯砂粉、鋁礬土、石墨、乙醇、甲醇、已丙醇、甲醛、百里酚等，燃燒后主要產(chǎn)生水和二氧化碳。在涂刷和燃燒過程中會揮出：乙醇、甲醇、已丙醇、甲醛、百里酚等氣體，而甲醇及甲醛、百里酚均對人體有害，其中甲醇在現(xiàn)場涂刷區(qū)濃度高達300ppm，而甲醛僅0.5ppm。所以涂料是甲醛氣體的來源之一，但不是主要來源。

3 解決措施

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該車間為了節(jié)約成本，舊砂回收利用次數(shù)較多，且除塵設(shè)備工作效率偏低，回用砂中灰分較多，較多的灰分會使樹脂砂抗拉強度降低，為了達到生產(chǎn)所要求的強度，現(xiàn)場操作時不得不多加入樹脂和固化劑，不但未降低生產(chǎn)成本，反而影響車間內(nèi)的環(huán)境，為此建議該鑄造車間采取以下措施：

（1）更新除塵設(shè)備，加大對回用砂中灰分的清除，嚴(yán)格控制舊砂回用次數(shù)，多用含灰分較少的新砂。（2）對采購的樹脂和固化劑嚴(yán)格控制，選擇游離甲醛含量低的樹脂，推薦樹脂中游離甲醛含量≤0.4%。（3）在能達到生產(chǎn)要求時盡可能少有樹脂、固化劑。（4）建議該鑄造車間對車間造型制芯區(qū)增設(shè)通風(fēng)換氣設(shè)備。

4 結(jié)束語

應(yīng)用化學(xué)分析對車間，生產(chǎn)環(huán)境的檢查改進有指導(dǎo)性作用，文章通過對國內(nèi)某鑄造車間正常生產(chǎn)期間進行大氣環(huán)境檢查并得出車間白天甲醛、甲苯氣體含量高，夜間二氧化硫、硫化氫及一氧化碳有害氣體含量高等現(xiàn)象，并通過化學(xué)分析得出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，最終建議該車間改造增設(shè)除塵通風(fēng)設(shè)備，及采購含游離甲醛低的樹脂固化劑等措施。

參考文獻

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[2]吳殿杰. 呋喃樹脂砂鑄造生產(chǎn)及應(yīng)用實例（第2版） [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.