年产300万颗刀头金刚石工具生产项目生产工艺及设备描述

[环境影响评价报告 - 资料分享] 发表于:2025-08-02 17:03:10
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前言
本文详细介绍了金刚石工具生产的工艺流程和所需生产设备,包括各工序的操作步骤及主要设备清单。
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1. 生产工艺流程

本项目产品包括小锯片刀头、大锯片刀头。两种产品具体工艺流程及产污节点如图2-7所示。大锯片刀头直径大,厚度大,主要进行大型材料切割,产品性能要求较低,适合粗加工,选择氨气分解热压烧结工艺,控制成本;小锯片刀头直径小,厚度较薄,主要用于精密加工(陶瓷、玻璃、半导体等),对工艺要求高,通过精准控温控压保证锋利度与精度,选择真空烧结方式。其他工艺流程相同。部分产品调漆、喷漆、晾干在去毛刺工序之前。

图2-7 运营期锯片刀头工艺流程及产污情况图

本项目锯片刀头工艺流程简述如下:

  1. 镀钛:采用真空镀膜方式对金刚石进行镀钛,镀钛机采用电能,工作温度在700~800℃之间,钛粉熔化成钛溶体。将金刚石颗粒、钛粉混合物在真空环境下加热,在金刚石表面形成均匀的镀钛层。项目采用的是物理真空镀膜工艺,与常规电镀有本质的区别。真空镀膜的原理为:真空镀膜技术是使置待镀物品位于真空室内,然后利用低压气体放电现象,在阴极靶面上建立一个环状磁靶,以控制二次电子的运动,离子轰击靶面所产生的二次电子在阴极暗区被电场加速之后飞向阳极(即待镀物品),并使溅射出的粒子堆积在待镀物品上。由于真空镀膜是在真空状态下进行的,故无相关的废气产生,在真空镀膜过程中无需用到水,故无相关的废水产生和排放。装钛粉和金刚石的设备为圆筒形状,长30cm ,直径5cm ,配有可密封的盖。每批次镀钛投入设备的钛粉量约0.2kg ,采用人工将钛粉送入该圆筒设备,物料装入过程动作轻微,装入完毕后进行密封。因此该工段不会起尘,但设备运行过程会产生噪声。
  2. 配料混合:依据产品的要求,合理配置人造金刚石、各金属粉的投料比,各物料通过人工称重后,人工投入混料机进行混料,混料机的投料口为圆形,直径10cm ,投料过程动作轻微,混料机为密闭混料,混合搅拌充分即为所需的金属粉体,搅拌完后的金属粉体盛装在封闭桶内。此工序会产生投料粉尘,噪声,除尘器收尘灰。
  3. 冷压成型:将外购金属粉体按照先后顺序放入冷压机模具,按照产品规格要求冷压成型制成刀头坯体,冷压时避免造成冲击,逐渐升压和降压,不会有粉尘产生。此工序会产生冷压机噪声、废边角料和定期更换的模具。
  4. 液氨分解(大锯片刀头):本项目采用真空还原方式,液氨在特定条件下分解生成H 2和N 2,其中H 2作为炉内燃料(还原气体),N 2作为刀头坯体的保护气体。还原温度控制在400℃,一批产品还原时间约45min 。还原炉使用电能,还原过程中产生氮气、氢气和极少量的水蒸气,无其它废气产生,同时设备运行过程中将产生设备噪声。氨分解工艺如下:氨气和氢气混合气体通过炉底部进入,还原或烧结过程结束后顶部排出。进出气管使用耐火管,在气管出口处将混合气体(主要为氮气和氢气)点燃燃烧掉。氨分解炉内残留的氨内部返回再生利用,无氨气外排。
  5. 热压烧结(大锯片刀头):本项目采用真空烧结方式,液氨在特定条件下分解生成H 2和N 2,其中H 2作为炉内燃料(还原气体),N 2作为刀头自然冷却的保护气体。将刀头坯体装入石墨模具中,再送入烧结机中进行加热,加热温度一般设置为800~900℃,加热时间为20min 。经烧结后,金刚石刀具具有高强度,稳定性好的特点。烧结机使用电能,烧结过程中产生氮气、氢气和极少量的水蒸气,无其它废气产生,同时设备运行过程中将产生设备噪声。该工段石墨模具直接从厂家购买整套成型的石墨模具成品直接用于生产,无需切割打磨。此工序会产生热压机噪声,另冷却塔使用过程会产生冷却塔排水、冷却塔噪声和定期更换的模具。
  6. 热压烧结(小锯片刀头):为了防止冷压成型后的刀头坯体(基体)在烧结过程中的互相干扰,通过手动装入石墨模具(垫片), 然后送入热压烧结设备(烧结机、烧结炉)等进行热压烧结处理,烧结温度控制在800℃~1200℃,加热时间为20min ,烧结后的刀头(刀具)经由冷却水间接冷却。该工段热压烧结设备等均使用电能。该工段石墨模具直接从厂家购买整套成型的石墨模具成品直接用于生产,无需切割打磨。此工序会产生热压机噪声,另冷却塔使用过程会产生冷却塔排水、冷却塔噪声和定期更换的模具。
  7. 焊接:根据产品质量要求,选择性的使用自动化的高频焊接机将刀头焊接至金刚石锯片基体上。高频焊接时利用高频电流,流经工件接触面所产生的电阻热,并施加压力(或不施加压力),使工件金属形成连接的一种焊接方法。此工序会产生焊接烟尘、焊接机噪声和废焊接材料。
  8. 去毛刺:刀头坯体表面上镶嵌多余的毛刺,需要将毛刺去除,项目采用刀头除刺机进行处理,除刺机工作原理类似搅拌机,将热压后的刀头放置在除刺机里,通过除刺机的搅动,刀头表面频繁的翻滚碰撞,将毛刺脱去。去毛刺设备封闭状态,且毛刺重量较大,此工段不会产生粉尘,会产生噪声,产生的毛刺为边角料。
  9. 开口:金刚石颗粒在未开口之前包裹在胎体内,若直接用于切割,在表层的金属胎体磨耗之前,金刚石颗粒都无法参与到切割之中,大大影响开口效果。本项目通过全自动开口机,对锯片刀头进行开口处理,让金刚石形成拖尾效果,从而具备良好的切削能力。此工序会产生开口粉尘、开口机噪声、废边角料。
  10. 抛光:通过抛光机上的砂带将上工段形成的半成品进行打磨,使得半成品表面满足产品要求,也便于下一步喷漆作业。该工段主要产生抛光粉尘及噪声。
  11. 调漆、喷漆、晾干:按照客户要求对工件进行喷漆,本项目调漆、喷漆和晾干工序均在喷漆房内进行,喷漆房内配有自动喷枪,待喷件在喷漆房内进行喷涂,此工序会产生调漆、喷漆、晾干废气,废气处理过程会产生废过滤棉、废活性炭,另会产生废油漆桶、废稀释剂桶、废固化剂桶。
  12. 检验、包装入库:经过检验合格后的产品由包装人员包装入库。此工序会产生不合格产品。

表2-15 项目主要产污节点及污染因子一览表

时期编号污染源类别污染源名称或产生工序主要污染物污染防治措施及去向
营运期W1废水循环冷却废水COD、SS通过市政污水管网排入鄂州市城东污水处理厂进一步处理/生活污水pH、BOD5、COD、SS、NH3-N经化粪池处理后通过市政污水管网排入鄂州市城东污水处理厂进一步处理
G1废气投料粉尘颗粒物上方设置集气罩收集废气后通过布袋除尘器(TA001)处理后通过15m高排气筒排放排放
G2废气混料粉尘颗粒物上方设置集气罩收集废气后通过布袋除尘器(TA001)处理后通过15m高排气筒排放排放
G4废气开口粉尘颗粒物上方设置集气罩收集废气后通过布袋除尘器(TA001)处理后通过15m高排气筒排放排放
G5废气抛光粉尘颗粒物上方设置集气罩收集废气后通过布袋除尘器(TA001)处理后通过15m高排气筒排放排放
G3废气焊接烟尘颗粒物移动烟尘净化器(TA003)处理后排放
G6废气调漆、喷漆、晾干废气颗粒物、二甲苯、VOCs密闭收集后通过干式过滤器+二级活性炭(TA002)吸附处理后通过15m高排气筒排放排放
N1~N9噪声主要生产设备噪声采用基础减震、厂房隔声
N10噪声空压机噪声
S1一般工业固废投料、混料、开口、抛光除尘器收集的粉(烟)尘外售综合利用
S2一般工业固废冷压成型废金属边角料外售综合利用
S3一般工业固废冷压用模具废模具外售综合利用
S4一般工业固废热压用模具废模具外售综合利用
S5一般工业固废焊接废焊接材料外售综合利用
S6一般工业固废去毛刺废金属边角料外售综合利用
S7一般工业固废开口废金属边角料外售综合利用
S11一般工业固废检验不合格品外售综合利用
S8危险废物调漆、喷漆废油漆桶、废稀释剂桶、废固化剂桶集中收集后交由相应危废资质单位处理
S9危险废物喷漆废气处理废过滤棉
S10危险废物废活性炭
危险废物机械设备保养、维护废润滑油冷压、热压工序废液压油机械设备保养、维护、冷(热)压废容器、废含油抹布及劳保用品交由环卫部门收集生活垃圾

2. 生产设备

本项目主要设备情况详见表2-3。

序号设备名称数量备注
1混料机2台混料
2冷压机10台冷压成型
3热压机3台热压成型
4钟罩炉6台高温烧结
5氨分解炉1台制氢
6焊接机4台气焊
7抛光机2台半成品表面处理
8开口机4台开口
9刀头除刺机2台除刺
10镀钛机1台镀钛
11空气压缩机2台压缩空气,为设备提供空气动力源
12冷却塔1台设备降温
13固定式喷漆房1套喷漆
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