提高顆粒磷酸二銨產(chǎn)品外觀質(zhì)量的篩分技術(shù)與應(yīng)用

白保生，陳 虹

(云南云天化股份有限公司紅磷分公司 云南開(kāi)遠(yuǎn) 661699)

隨著磷化工行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品不但要求有過(guò)硬的內(nèi)在質(zhì)量，而且外部質(zhì)量也越來(lái)越受客戶的關(guān)注，產(chǎn)品的色澤、圓潤(rùn)度、均勻度等外觀形象逐步成為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，而產(chǎn)品外觀質(zhì)量直接受篩分工序篩分效果的影響。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)顆粒磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)選用三級(jí)篩分工藝，其中一級(jí)和二級(jí)篩通常選用振網(wǎng)篩，而三級(jí)篩一般選用振動(dòng)篩。一級(jí)和二級(jí)篩分屬于預(yù)篩分，主要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行初步篩選以去除粗大顆粒及粉末狀物料，而三級(jí)篩分屬于精細(xì)篩分，產(chǎn)品外觀質(zhì)量往往取決于三級(jí)篩的篩分效果。

為了提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，云南云天化股份有限公司紅磷分公司(以下簡(jiǎn)稱紅磷分公司)在三級(jí)篩的選用上也不斷進(jìn)行探索，曾先后采用拋光篩、振動(dòng)篩、圓筒篩等設(shè)備，但都難以獲得滿意的篩分效果，不但存在顆粒粒徑不均勻的問(wèn)題，有時(shí)還摻雜細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒，使產(chǎn)品觀感度受到很大的影響；此外，這些設(shè)備故障率較高，影響生產(chǎn)裝置的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，不利于生產(chǎn)控制。后嘗試使用新型的平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備，產(chǎn)品外觀質(zhì)量得到較大改善，均勻度、圓潤(rùn)度等觀感效果也有明顯的提高。平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備是通過(guò)特定的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式和輕微傾斜的篩面使物料快速通過(guò)篩面，從而獲得理想的篩分效果。

1 不同篩分設(shè)備對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量的影響分析

1.1 振網(wǎng)篩作為三級(jí)篩對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量的影響分析

與紅磷分公司270 kt/a磷酸二銨裝置以及180 kt/a磷酸二銨裝置配套的三級(jí)篩分設(shè)備原設(shè)計(jì)采用振網(wǎng)篩，網(wǎng)面為條形波紋形式，采用大角度傾斜安裝，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1. 進(jìn)料口 2. 振動(dòng)電機(jī) 3. 細(xì)粉倉(cāng)4. 成品取出口 5. 粗篩下料口圖1 振網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)

振網(wǎng)篩是以設(shè)備上方的振動(dòng)電機(jī)為振動(dòng)源牽引篩網(wǎng)振動(dòng)，使物料拋起向前彈跳，從而實(shí)現(xiàn)物料分級(jí)[1]，具有振幅可調(diào)、篩分效率高、生產(chǎn)能力大、動(dòng)負(fù)荷小、噪聲低、防塵條件好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)備本身結(jié)構(gòu)原理，物料通過(guò)篩面的時(shí)間較短，作為預(yù)篩時(shí)具有較高的篩分效率，但作為三級(jí)篩時(shí)，產(chǎn)品中往往存在部分細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒物料，而且有質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%左右的合格顆粒會(huì)從上層篩面進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，降低了產(chǎn)品取出率。

1.2 振動(dòng)篩作為三級(jí)篩對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量的影響分析

針對(duì)振網(wǎng)篩存在的不足并進(jìn)一步提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量，紅磷分公司采用振動(dòng)篩代替振網(wǎng)篩作為三級(jí)篩分設(shè)備。選用的振動(dòng)篩網(wǎng)面采用方格形式，安裝角度相對(duì)較緩，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1. 基礎(chǔ) 2. 篩框 3. 進(jìn)料口 4. 振動(dòng)電機(jī)5. 減振器 6. 細(xì)粉出口 7. 成品取出口圖2 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)

振動(dòng)篩是利用振子激振所產(chǎn)生的復(fù)旋型振動(dòng)進(jìn)行工作，振子的上旋轉(zhuǎn)重錘使篩面產(chǎn)生平面回旋振動(dòng)，而下旋轉(zhuǎn)重錘使篩面產(chǎn)生錐面回旋振動(dòng)，兩者聯(lián)合作用的效果則使篩面產(chǎn)生復(fù)旋型振動(dòng)[1]。振動(dòng)篩工作時(shí)，2臺(tái)電機(jī)同步反向旋轉(zhuǎn)使激振器產(chǎn)生反向激振力，迫使篩體帶動(dòng)篩網(wǎng)做縱向運(yùn)動(dòng)，使其上的物料受激振力而周期性向前拋出一個(gè)射程，從而完成物料篩分作業(yè)。振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，篩面安裝角度相對(duì)平緩，物料停留時(shí)間長(zhǎng)，用作終極篩時(shí)，產(chǎn)品外觀質(zhì)量得到一定程度的改善，沒(méi)有細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒。但磷酸二銨具有一定的黏聚性，篩網(wǎng)容易積料且不易清理，故篩分效率不高；其次，旋轉(zhuǎn)重錘在長(zhǎng)期的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，篩框承受的沖擊力較大，從而造成篩框頻繁損壞，影響生產(chǎn)裝置的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。因此，振動(dòng)篩不宜用作磷化工產(chǎn)品的精細(xì)篩分。

1.3 回轉(zhuǎn)篩作為三級(jí)篩對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量的影響分析

回轉(zhuǎn)篩主要由滾筒裝置、機(jī)架及驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成，滾筒裝置傾斜布置，當(dāng)物料進(jìn)入滾筒后，在滾筒裝置的傾角與轉(zhuǎn)動(dòng)共同作用下，實(shí)現(xiàn)物料的分級(jí)處理，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1. 驅(qū)動(dòng)裝置 2. 滾筒裝置 3. 進(jìn)料口 4. 細(xì)粉倉(cāng) 5. 成品取出口 6. 機(jī)架圖3 回轉(zhuǎn)篩結(jié)構(gòu)

因篩網(wǎng)呈圓筒狀，篩分有效面積僅為下部，故篩網(wǎng)利用率低；其次，篩網(wǎng)在設(shè)備內(nèi)部，積料后難以清理。根據(jù)回轉(zhuǎn)篩在紅磷分公司的實(shí)際使用情況，其存在的問(wèn)題如下。

(1) 設(shè)備篩分效率低，從回轉(zhuǎn)篩粗篩網(wǎng)篩出的大粒子中，合格粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%左右。為保持進(jìn)出系統(tǒng)物料的平衡，在生產(chǎn)過(guò)程中直接將粗篩篩出的物料返入成品內(nèi)，導(dǎo)致成品顆粒粒徑偏大。

(2) 更換篩網(wǎng)困難，特別是更換粗篩網(wǎng)時(shí)，首先要把細(xì)篩網(wǎng)拆除才能更換，粗篩網(wǎng)更換完成后再將細(xì)篩網(wǎng)恢復(fù)?；剞D(zhuǎn)篩共有5組篩網(wǎng)，平均更換1組篩網(wǎng)需耗時(shí)8 h左右。

(3) 由于回轉(zhuǎn)篩較長(zhǎng)，主軸跨距大(主軸總長(zhǎng)7 900 mm)，導(dǎo)致主軸受到的力矩大；此外，隨著裝置產(chǎn)能的提高，負(fù)荷加大，容易導(dǎo)致主軸斷裂，每次主軸斷裂后篩網(wǎng)損壞嚴(yán)重，每次處理耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)40 h左右。

綜上所述，回轉(zhuǎn)篩難以用作磷化工顆粒產(chǎn)品的精細(xì)篩分。

2 平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備在顆粒磷肥生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

2.1 結(jié)構(gòu)原理

平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備是通過(guò)特定的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)方式和輕微傾斜的篩面[2]，使物料快速通過(guò)篩網(wǎng)；此外，配備自動(dòng)張緊和自動(dòng)清潔的篩網(wǎng)安裝系統(tǒng)，可避免篩網(wǎng)積料后影響篩分能力。如圖4所示，平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備主要由篩箱、篩網(wǎng)、激振器(驅(qū)動(dòng)器)、篩架、摩擦支撐裝置組成，驅(qū)動(dòng)器安裝在篩機(jī)尾部，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，迫使篩箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)。篩上物料受到篩面推力作用快速流向出料端，從而完成篩分作業(yè)。

1. 激振器 2. 篩箱 3. 摩擦支撐裝置 4. 懸吊支架圖4 平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備結(jié)構(gòu)

2.2 設(shè)備特點(diǎn)

(1) 以輸出軸帶有偏心凸輪的激振器為振動(dòng)源，牽引篩框前后往返運(yùn)行，運(yùn)行軌跡基本呈平面狀[2]，可減少篩框因承受上下扭力而造成的損壞，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

(2) 設(shè)備框架采用懸吊式，可避免設(shè)備振動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的影響，并可降低噪聲。

(3) 配置篩網(wǎng)積料自清理裝置，彈跳球安裝在篩網(wǎng)的子網(wǎng)與母網(wǎng)間。工作時(shí)，彈跳球循環(huán)往復(fù)彈跳撞擊子網(wǎng)上黏附的物料，以提高物料的透網(wǎng)率，進(jìn)而有效避免物料堵塞篩網(wǎng)，提高篩分產(chǎn)量。

3 不同篩分設(shè)備的對(duì)比分析

根據(jù)紅磷分公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不同篩分設(shè)備的對(duì)比分析如表1～表3所示。

通過(guò)對(duì)比分析可知，平面回轉(zhuǎn)篩分設(shè)備在磷酸二銨生產(chǎn)裝置上用作三級(jí)篩有著更大的優(yōu)勢(shì)，不僅產(chǎn)品取出率高、不合格顆粒含量相對(duì)較小、有利于提高產(chǎn)品均勻度及圓潤(rùn)度， 而且維護(hù)周期及修理費(fèi)用相比其他類型篩分設(shè)備較低。

表1 不同篩分設(shè)備的結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

篩分設(shè)備篩網(wǎng)形式安裝方式運(yùn)動(dòng)方式篩分能力特點(diǎn)及適用條件振網(wǎng)篩條形波紋狀大角度傾斜篩網(wǎng)上下抖動(dòng)大噪聲和振動(dòng)小,篩分能力大,特別適用于預(yù)處理篩分振動(dòng)篩方格狀小角度傾斜篩框復(fù)旋型振動(dòng)小 噪聲和振動(dòng)相對(duì)較大,適用于黏聚性小的沙石、煤、礦、建材等行業(yè)回轉(zhuǎn)篩方格或條形波紋狀小角度傾斜圓筒狀篩網(wǎng)呈圓周運(yùn)動(dòng)小 設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,安裝方便,篩網(wǎng)利用率低,篩分效率不高,維修困難且故障率較高平面回轉(zhuǎn)篩方格狀小角度傾斜篩框水平往復(fù)旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)中 噪聲和振動(dòng)小,篩網(wǎng)不易積料,檢修方便,適用于顆粒產(chǎn)品的精細(xì)篩分

表2 磷酸二銨產(chǎn)品終極篩分效率對(duì)比分析

篩分設(shè)備合格產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%粗篩下料口成品取出口細(xì)粉倉(cāng)成品取出口不同顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%大顆粒細(xì)顆粒不規(guī)則顆粒振網(wǎng)篩206515855振動(dòng)篩187012271回轉(zhuǎn)篩40555561平面回轉(zhuǎn)篩885721注:1)受產(chǎn)品總養(yǎng)分含量、水分含量及造粒系統(tǒng)的成粒效果等因素影響,表中數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生±(2%～3%)的波動(dòng)

表3 不同篩分設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比分析

篩分設(shè)備易損件維修周期/月維修費(fèi)用/(元·臺(tái)-1·次-1)年運(yùn)行費(fèi)用/(元·臺(tái)-1)振網(wǎng)篩篩網(wǎng)、壓條、振動(dòng)電機(jī)等3約400016000振動(dòng)篩篩網(wǎng)、篩框、振動(dòng)電機(jī)等1約200024000回轉(zhuǎn)篩篩網(wǎng)、主軸1約400048000平面回轉(zhuǎn)篩篩網(wǎng)、三角皮帶3約300012000

4 結(jié)語(yǔ)

紅磷分公司磷酸二銨生產(chǎn)裝置的三級(jí)篩分設(shè)備采用平面回轉(zhuǎn)篩以后，不但產(chǎn)品的均勻度、圓潤(rùn)度有了明顯改善，降低了不合格顆粒含量，提高了產(chǎn)品的觀感度，而且延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)行周期，降低了生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用，為裝置持續(xù)安穩(wěn)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。