粉洗鹽設(shè)備選型及生產(chǎn)工藝

李洪昌

(山東中評恒信資產(chǎn)評估有限公司,山東 濟(jì)南 250098)

國內(nèi)目前的食用鹽種類不能滿足市場多樣化的需求,在一些發(fā)達(dá)國家,按照包裝規(guī)格、使用用途、口味、顆粒大小等進(jìn)行了分類,類別眾多,對于消費(fèi)者不同需要,生產(chǎn)多種類、多類別的鹽產(chǎn)品必將成為食用鹽行業(yè)趨勢。粉洗鹽是粉碎洗滌鹽的簡稱,指對原料鹽經(jīng)過粉碎、洗滌,除去雜質(zhì)、提升純度、增加白度,均勻顆粒等加工的鹽。該產(chǎn)品一般采用大粒優(yōu)質(zhì)海鹽、湖鹽為原料進(jìn)行深加工得到的食用鹽產(chǎn)品,可直接用于餐飲,對于增強(qiáng)身體健康、提高兒童智力,防治碘缺乏病等就有良好的效果[1-2],產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到GB 5461—2000標(biāo)準(zhǔn),質(zhì)量指標(biāo)詳見表1。

表1 粉洗鹽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

我國對食用鹽生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)將越來越嚴(yán)格,消費(fèi)者對鹽產(chǎn)品的要求越來越高,食用鹽生產(chǎn)加工廠家的生產(chǎn)成本將不斷增加。目前粉洗鹽生產(chǎn)加工需要對生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)設(shè)備通過生產(chǎn)改造、工藝革新等方式來增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。企業(yè)從工廠初期的規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備選型以及設(shè)備材質(zhì)確定等方面,將按照最新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行,這是粉洗鹽生產(chǎn)企業(yè)必須面對的問題。本文通過介紹我國近些年來粉洗鹽新的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)以及新型設(shè)備的發(fā)展及應(yīng)用,為粉洗鹽加工企業(yè)提供必要的幫助,同時對以后粉洗鹽加工企業(yè)的新建、設(shè)備選型、技術(shù)革新提供參考。

1 工藝流程

目前粉洗鹽行業(yè)主要采用1級粉碎2級洗滌、1級粉碎3級洗滌、2級粉碎3級洗滌的生產(chǎn)工藝,但是粉碎機(jī)與洗滌設(shè)備的排列順序不同,對粉洗鹽的成品的粒度、品質(zhì)影響較大。常見的洗滌破碎排列方式主要有以下幾種:

1)原料鹽→一級粉碎機(jī)→一級洗滌設(shè)備→二級洗滌設(shè)備→離心脫水;

2)原料鹽→一級洗滌設(shè)備→二級洗滌設(shè)備→離心脫水→一級粉碎機(jī);

3)原料鹽→一級洗滌設(shè)備→一級粉碎機(jī)→二級洗滌設(shè)備→離心脫水;

4)原料鹽→一級洗滌設(shè)備→一級粉碎機(jī)→二級洗滌設(shè)備→二級粉碎機(jī)→三級洗滌設(shè)備→離心脫水;

5)原料鹽→一級洗滌設(shè)備→一級粉碎機(jī)→二級洗滌設(shè)備→三級洗滌設(shè)備→離心脫水→二級粉碎。

筆者經(jīng)過對天津、山東、廣州等多家粉洗鹽生產(chǎn)企業(yè)的走訪調(diào)查,對比以上企業(yè)的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品的粒度、白度、固體不溶物占比后,認(rèn)為(原料鹽→一級洗滌設(shè)備→一級粉碎機(jī)→二級洗滌設(shè)備→二級粉碎機(jī)→三級洗滌設(shè)備→離心脫水)所列示的工藝流程最為合理,生產(chǎn)出的產(chǎn)品品質(zhì)最高。

通過以上洗滌、粉碎、離心脫水流程的處理可以獲得含水量2%～3%的精制濕鹽,如果企業(yè)有濕鹽市場,以上產(chǎn)品即可上市銷售。鑒于濕鹽儲存容易結(jié)塊,不便于保存,一般粉洗鹽工藝流程還包含干燥系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、包裝系統(tǒng),完整的工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

2 主要設(shè)備的選型

2.1 原鹽儲存系統(tǒng)

原鹽儲存系統(tǒng)一般包括原鹽儲存?zhèn)}庫、原料鹽料倉。

為保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,企業(yè)需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要建造原鹽儲存?zhèn)}庫,用于儲存生產(chǎn)使用的原料鹽,一般倉庫的原鹽儲存量不少于一天的使用量,具體根據(jù)企業(yè)距離原料產(chǎn)地的遠(yuǎn)近及運(yùn)輸方便程度確定。原料鹽的質(zhì)量越高,生產(chǎn)出的成品鹽的品質(zhì)通常越高,為保證原料鹽的清潔度,通常原料鹽倉庫需要用混凝土硬化處理。

原料鹽料倉一般采用316L不銹鋼材料焊接而成,原鹽料倉須配有料位計,以便保證料倉出料口的定量輸送螺旋出料均勻,不會出現(xiàn)定量輸送螺旋空轉(zhuǎn)不出料的情況。原料鹽一般含有7%以上的水分,導(dǎo)致原料鹽黏度較大,容易堆積,造成原料鹽料倉出料口出料不暢、原料鹽堆積的情況,鑒于以上原因,設(shè)計師在設(shè)計料倉時出料口的角度不能小于60°,且料倉需要配置電動振打器,通過PLC控制程序設(shè)定電動振打器定期啟動,保障原料鹽不黏壁,不堵塞出料口。

2.2 輸送設(shè)備

輸送設(shè)備一般包括,定量螺旋輸送機(jī)(圖2)、皮帶機(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗提機(jī)等設(shè)備。根據(jù)項(xiàng)目的現(xiàn)場空間要求選取合適的設(shè)備。

圖2 定量螺旋輸送機(jī)

定量螺旋輸送機(jī)又叫螺旋給料機(jī),是對粉狀、顆粒狀物料進(jìn)行控制給料、動態(tài)計量、連續(xù)輸送的生產(chǎn)計量設(shè)備。20世紀(jì)90年代我國從西班牙進(jìn)口成套粉洗鹽精制設(shè)備,首次把定量螺旋輸送機(jī)應(yīng)用于粉洗鹽行業(yè)。定量螺旋輸送機(jī)在調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力、控制生產(chǎn)節(jié)奏以及保障粉洗鹽生產(chǎn)線的正常穩(wěn)定運(yùn)行等方面均起到了非常大的作用,目前已在粉洗鹽行業(yè)中廣泛使用。

皮帶輸送機(jī),一般用于定量螺旋輸送機(jī)出口至一級洗滌設(shè)備中間,如果項(xiàng)目現(xiàn)場空間沒有特別的要求,盡量采用皮帶輸送機(jī)輸送原料鹽,皮帶輸送機(jī)除造價低、輸送能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)外,還具有以下幾種螺旋輸送機(jī)、斗提機(jī)等輸送設(shè)備不具備的優(yōu)點(diǎn)。第一皮帶輸送機(jī)上部便于安裝除鐵器,可以有效清除原料鹽中夾帶的鐵器異物,防止鐵器進(jìn)入后工序的粉碎機(jī)、離心機(jī)、離心泵等運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備中,造成運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的損壞。第二皮帶輸送機(jī)屬于開放式設(shè)備,在皮帶輸送機(jī)兩側(cè)加裝安全護(hù)欄后,可以人工對皮帶輸送機(jī)上面較大的泥塊、石塊等異物進(jìn)行挑揀清除。如現(xiàn)場空間比較狹小,空間受限,原料鹽需要提升的高度較高,可以優(yōu)先選用斗式提升機(jī)。

2.3 洗滌粉碎系統(tǒng)

該系統(tǒng)為粉洗鹽工藝中的核心部分,對粉洗鹽成品的品質(zhì)具有決定性的作用,正確的選擇設(shè)備至關(guān)重要。洗滌粉碎系統(tǒng)主要包括粉碎設(shè)備、洗滌設(shè)備。

粉碎設(shè)備,粉碎機(jī)是將大尺寸的固體原料粉碎至需要尺寸材料的機(jī)械,一般包括對輥式、錘片式、刀片式。對輥式粉碎機(jī)具有高效率及高出力的優(yōu)點(diǎn),比其他破碎機(jī)提高了20%以上的生產(chǎn)效率;物料粉碎精度比較高,有利于提高產(chǎn)品的品質(zhì),物料碎粒均勻,可以達(dá)到良好的處理效果;對輥粉碎機(jī)的運(yùn)行成本低,無需消耗大量的能源,耗電量低,能夠降低成本,同時運(yùn)行噪音低,操作環(huán)境良好,安全可靠。錘片式粉碎機(jī)具有很高的粉碎比,產(chǎn)品粒較徑比較小;破碎粘濕物料時,易堵塞蓖條篩縫,為此容易造成系統(tǒng)停機(jī)。刀片式粉碎機(jī)其主要特點(diǎn)是,采用高速旋轉(zhuǎn)的刀片將物料切割成小塊,該設(shè)備主要適用于粉碎硬度比較低的物料,例如塑料、橡膠、紙張等。粉洗產(chǎn)品鹽粒度要求較高,粒度適中的均勻的粉洗鹽市場價格更高,市場上更受歡迎,而粉末鹽的市場價格一般較低,鑒于粉洗鹽以上的特點(diǎn),粉碎設(shè)備應(yīng)選擇出料粒度均勻,粉末料較少的對輥粉碎機(jī)。

洗滌設(shè)備,粉洗鹽行業(yè)洗滌設(shè)備一般包括螺旋洗鹽機(jī)、攪拌洗鹽機(jī)、逆流洗鹽機(jī)。

螺旋洗鹽機(jī)分為單螺旋和雙螺旋等,靠螺旋轉(zhuǎn)動,起到攪拌洗滌和運(yùn)輸作用,洗滌液從洗鹽機(jī)中間用噴頭噴淋進(jìn)入洗鹽機(jī),與物流行進(jìn)方向相反,進(jìn)行逆流攪拌洗滌,密度小的雜質(zhì)從尾部溢流槽漂浮溢出,密度大的沉淀雜質(zhì)沉入洗滌池底部,定期從排污閥排出;該機(jī)洗滌效果好,是清除可溶性雜質(zhì)及泥沙的最佳選擇,多用在原鹽及中粗粒徑鹽的洗滌,即一級洗滌設(shè)備。

攪拌式洗鹽機(jī)主要由筒體、攪拌機(jī)組成,鹽漿由上部進(jìn)入筒體,在槳葉的攪拌作用下,洗液對鹽顆粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷、碰撞,并形成反向沖刷洗滌,使顆粒表面雜質(zhì)與顆粒分離,達(dá)到清洗目的;鹽漿從底部通過鹽漿泵抽出,洗滌液從上部溢流堰溢出,通過地溝或管道流入洗液沉淀池。

逆流洗鹽機(jī)為椎狀容器設(shè)備,鹽漿由前段工藝洗滌后由設(shè)備上部進(jìn)入,洗液從設(shè)備中下部進(jìn)口進(jìn)入,鹽顆粒在重力作用慢慢沉降,鹽顆粒在沉降的過程中與洗液充分混合接觸、碰撞并進(jìn)行浮選;洗滌后的鹽漿由逆流洗鹽機(jī)下部排出,洗液及可漂浮雜物由溢流堰排出,通過地溝或管道流入洗液沉淀池;該設(shè)備不僅具有洗滌的作用,還具有增加鹽漿的濃度的稠厚作用,使進(jìn)入離心機(jī)的鹽漿濃度增大,提高離心機(jī)的效率。

企業(yè)在選擇設(shè)備時可以根據(jù)原料鹽的品質(zhì),對洗滌設(shè)備進(jìn)行選擇。如果原料鹽品質(zhì)較高,里面包含的泥沙等雜物較少,可以選擇螺旋洗鹽機(jī)、攪拌式洗鹽機(jī)組成的兩級洗滌工藝即可。如果原料鹽品質(zhì)較差,里面包含的泥沙等雜物較多,應(yīng)選擇螺旋洗鹽機(jī)、攪拌式洗鹽機(jī)、逆流洗鹽機(jī)組成的三級洗滌工藝。

2.4 離心脫水系統(tǒng)

離心脫水系統(tǒng)核心設(shè)備為離心機(jī),離心機(jī)是利用離心力,分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機(jī)械。離心機(jī)分為過濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī),過濾式離心機(jī)主要是通過高速旋轉(zhuǎn)的離心轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力,配合適當(dāng)?shù)臑V網(wǎng),將固液混合物中的液相通過離心力甩出轉(zhuǎn)鼓,而將固相留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi),達(dá)到分離液體和固體的效果或者俗稱脫水的效果;沉降式離心機(jī)的主要是通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,增加混合液中不同比重的液相或固相的沉降速度,把混合物中不同密度、不同沉降系數(shù)物質(zhì)進(jìn)行分離。

鑒于粉洗鹽的物理特性,過濾式離心機(jī)更加適合粉洗鹽的分離。目前國內(nèi)主要采用臥式雙級推料離心機(jī),臥式雙級推料離心機(jī)是一種兩級轉(zhuǎn)鼓,連續(xù)生產(chǎn)的高效離心機(jī),該離心機(jī)能在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)下,連續(xù)進(jìn)行進(jìn)料、分離、洗滌、卸料等工藝操作;具有操作連續(xù)、產(chǎn)量大、運(yùn)行穩(wěn)定、效率高等特點(diǎn),物料在一級和二級轉(zhuǎn)鼓內(nèi)可充分脫水,鹽餅的含水量比較低,產(chǎn)品水分可達(dá)到2.5%以內(nèi)。根據(jù)筆者對國內(nèi)多家鹽生產(chǎn)廠家的了解,目前國內(nèi)使用較多的進(jìn)口離心機(jī)主要為瑞士福萊姆有限公司生產(chǎn),國內(nèi)品牌的離心機(jī)近些年技術(shù)也已非常的成熟穩(wěn)定,其中浙江輕機(jī)實(shí)業(yè)有限公司、重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的臥式雙級推料離心機(jī)在國內(nèi)鹽行業(yè)廣泛應(yīng)用,并獲得不錯的口碑。

2.5 干燥除塵系統(tǒng)

干燥除塵系統(tǒng)主要包括,鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、干燥機(jī)、旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器或者濕式除塵、干燥熱源設(shè)備等,其中干燥機(jī)為該系統(tǒng)的核心設(shè)備。

干燥機(jī)是用于進(jìn)行干燥操作的設(shè)備,通過加熱使物料中的濕分,一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分汽化逸出,以獲得規(guī)定含濕量的固體物料。目前粉洗鹽行業(yè)中應(yīng)用較多的干燥機(jī)主要有流化床干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)、滾筒干燥機(jī),其中流化床干燥機(jī)應(yīng)用最為廣泛。流化床干燥機(jī)全稱為流態(tài)化床干燥機(jī),又稱沸騰床,是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動狀態(tài),將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動的流體之中,從而使顆粒具有流體的某些表觀特征的設(shè)備。結(jié)合國內(nèi)外粉洗鹽行業(yè)單套產(chǎn)能較小的特點(diǎn),使用振動流化床效果較好,振動式流化床可以在較低的氣流速下流化,從而降低了對風(fēng)機(jī)風(fēng)速、風(fēng)壓的要求,減少能耗,降低生產(chǎn)成本。

除塵系統(tǒng)一般包括旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器、濕式除塵,目前粉洗鹽行業(yè)主要采用兩級除塵旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器的組合,或旋風(fēng)除塵器和濕式除塵器組合。旋風(fēng)除塵器借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁,再借助重力作用使塵粒落入灰斗,旋風(fēng)除塵器是由進(jìn)氣管、排氣管、圓筒體、圓錐體和灰斗組成,結(jié)構(gòu)簡單,易于制造、安裝和維護(hù)管理,設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低,通常旋風(fēng)除塵器的除塵效率為90%以上,適用于作為粉洗鹽除塵系統(tǒng)中的一級除塵器。

布袋除塵器是一種干式濾塵裝置,它常用于捕集細(xì)小、濕度較小的粉塵;濾袋一般采用濾布或非氈制成,利用濾袋對含有粉塵氣體進(jìn)行過濾,當(dāng)氣體進(jìn)入布袋除塵器后,顆粒較大及密度大的顆粒,在重力的作用逐漸下沉,落入布袋除塵器灰斗,含有粉塵的氣體在通過濾袋時,粉塵被過濾掉,從而得到潔凈的氣體。布袋除塵器除塵效率比較高,一般在99%以上,適用于作為粉洗鹽除塵系統(tǒng)中的二級除塵器。

濕式除塵器是利用洗滌液(一般為水)與含塵氣體充分接觸,將粉塵洗滌下來而使氣體凈化的方法。這種除塵方器除塵效率高、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備體積小、維護(hù)方便,比較適合于處理溫度高、濕度高的氣體;濕式除塵效率較高,一般除塵效率在98%以上,適用于作為粉洗鹽除塵系統(tǒng)中的二級除塵器。

布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)是能夠回收干燥的物料,沒有二次需要處理的附屬物,但是其內(nèi)部的除塵濾袋容易損壞,更換比較麻煩,且維護(hù)、維修費(fèi)用相對較高。濕式除塵器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、占地面積小、操作維修方便,但是會產(chǎn)生需要處理的二次洗滌水。企業(yè)可以根據(jù)現(xiàn)場是否方便處理洗滌水的現(xiàn)狀,選擇布袋除塵器或濕式除塵器作為二級除塵器。

2.6 篩分系統(tǒng)

篩分系統(tǒng)一般包括篩分設(shè)備、色選機(jī)等設(shè)備。

篩分設(shè)備是利用篩子將粒度范圍較寬的顆粒群按顆粒的大小分成不同級別的設(shè)備,一般分為滾筒篩、固定篩、振動篩、搖動篩等。

在粉洗鹽行業(yè)中振動篩、滾筒篩應(yīng)用較為廣泛。振動篩具有帶平面篩面的矩形篩箱,篩箱用彈性元件支承(或吊掛)在機(jī)架上并用激振器進(jìn)行激振,其振幅受給料及其它動力學(xué)因素的影響,可以改變;振動篩的振動頻率高、振幅小、物料在篩面上做跳躍運(yùn)動,因此處理能力和篩分效率都較高。滾筒篩是分選中應(yīng)用非常廣泛的一種設(shè)備,是通過對篩分物粒徑大小來控制垃圾分選的,分選精度高,滾筒篩的筒體一般分多段,可視具體情況而定,篩孔由小到大排列,每一段上的篩孔孔徑相同。滾筒篩運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲較低、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、篩分筒可封閉,易于密閉收塵,但是粉洗鹽中有較多的楔狀鹽顆粒,該類顆粒統(tǒng)一嵌入篩網(wǎng)中,無法脫出造成篩網(wǎng)堵塞,某些企業(yè)最初采用人工定期用毛刷清理的篩網(wǎng),現(xiàn)在滾筒篩一般都配備了自動清網(wǎng)裝置,采用橡膠條或者其他方式定期對篩網(wǎng)自動清理,從而大大提高了生產(chǎn)效率。

色選機(jī)是根據(jù)物料光學(xué)特性的差異,利用光電探測技術(shù)將物料中的異色顆粒自動分揀出來的設(shè)備;色選機(jī)主要由給料系統(tǒng)、光學(xué)檢測系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)和分離執(zhí)行系統(tǒng)組成;隨著現(xiàn)代食用鹽行業(yè)的對品質(zhì)的要求越來越高,色選機(jī)也逐漸應(yīng)用到粉洗鹽行業(yè)中,色選機(jī)的應(yīng)用大大地提高了粉洗鹽的品質(zhì)。

2.7 包裝系統(tǒng)

包裝系統(tǒng)主要由包裝設(shè)備、皮帶機(jī)組成。包裝設(shè)備為能完成全部或部分產(chǎn)品、商品包裝過程的設(shè)備,包括充填、裹包、封口等主要工序,以及清洗、堆碼和拆卸等工序;此外,某些包裝還包括計量或在包裝件上蓋印等工序;使用機(jī)械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率,減輕勞動強(qiáng)度,適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要,并滿足清潔衛(wèi)生的要求。

3 結(jié)論

工藝流程的選擇和生產(chǎn)設(shè)備確定,對企業(yè)非常重要,詳細(xì)介紹了國內(nèi)外粉洗鹽生產(chǎn)的新型工藝、新型設(shè)備的應(yīng)用情況,為粉洗鹽生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展提供借鑒,同時對粉洗鹽生產(chǎn)企業(yè)的新建、技術(shù)革新以及設(shè)備選型提供必要的參考依據(jù)。