硅粉加工是為有機硅甲基單體合成裝置配套提供合格硅粉。外購的工業(yè)硅塊在本裝置加工后, 經(jīng)氣力輸送到甲基單體合成裝置。硅粉加工裝置主要由硅塊庫、烘房、破碎及研磨系統、氣力輸送、氮氣回收等組成。
研磨系統是硅粉加工裝置的核心, 主要功能是把硅塊研磨至甲基單體合成所需要的粒度及粒級組成的硅粉。
1 研磨工藝及研磨設備的選擇
研磨工藝和研磨設備決定硅粉的粒度及粒級組成。目前國內可供選擇的研磨設備有立式磨、雷蒙磨、鋼球磨及沖旋粉碎機等。本文就研磨加工2 .8t/h 硅粉(可生產(chǎn)5 萬(wàn)t/a 有機硅)探討研磨工藝和研磨設備的選擇。
1.1 研磨工藝和研磨設備選擇依據
主要從以下幾個(gè)方面考慮:
a.產(chǎn)品粒度:硅粉的粒度及粒級組成主要由各有機硅生產(chǎn)廠(chǎng)商所采用的流化床決定, 粒徑一般在44～144μm 范圍內;
b.研磨部件損耗量及使用壽命;
c.研磨硅粉能耗及氮氣消耗量;
d.自動(dòng)化程度;
e.設備價(jià)格。
1.2 立式磨
1.2.1 由立式磨組成的研磨工藝
硅塊經(jīng)烘干、破碎后給入立式磨, 研磨后的硅粉被循環(huán)氣流帶出, 經(jīng)收集器收集, 收下的粉料經(jīng)振動(dòng)篩篩分, 篩上粗粒返回磨機, 篩下細粒進(jìn)入成品倉。收集器排出的含塵氣體大部分循環(huán), 少部分含塵氣體(含塵質(zhì)量濃度<50mg/m3)直接高空排放。
1.2.2 主要設備組成
HRM1250 立式磨1 臺;收集器1 臺;離心風(fēng)機1 臺;振動(dòng)篩2 臺。
1.3 雷蒙磨
1.3.1 由雷蒙磨組成的研磨工藝
硅塊經(jīng)烘干、破碎后給入雷蒙磨, 研磨后的硅粉被循環(huán)氣流帶出, 經(jīng)旋風(fēng)收塵器收塵, 收下的粉料經(jīng)振動(dòng)篩篩分, 篩上物料返回雷蒙磨, 篩下物料進(jìn)入成品倉。旋風(fēng)收塵器排出的含塵氣體大部分循環(huán), 少部分含塵氣體不達標, 需經(jīng)兩級除塵, 一級洗滌后高空排放。
1.3.2 主要設備組成
5R 雷蒙磨1 臺;一級旋風(fēng)分級, 兩級收塵, 后加一級洗滌除塵, 共4 臺;風(fēng)機2 臺;振動(dòng)篩2 臺。
1.4 鋼球磨
1.4.1 由鋼球磨組成的研磨工藝流程
硅塊經(jīng)烘干、破碎后給入鋼球磨, 研磨后的硅粉被循環(huán)氣流帶出, 經(jīng)分離器分離, 粗粒返回鋼球磨, 細粒經(jīng)旋風(fēng)收塵器收塵進(jìn)入成品倉。旋風(fēng)收塵器出來(lái)的含塵氣體大部分循環(huán), 少部分含塵氣體經(jīng)一級布袋除塵, 一級洗滌后高空排放。
1.4.2 主要設備組成
鋼球磨Υ2200X3300 1 臺;一級分離器、一級旋風(fēng)分級, 一級收塵, 后加一級洗滌除塵, 共4 臺;風(fēng)機2 臺。
1.5 沖旋粉碎機
1.5.1 由沖旋粉碎機組成的研磨工藝流程
硅塊經(jīng)烘干、破碎后給入沖旋粉碎機粉碎, 粉碎的物料被引風(fēng)機氣流帶出, 經(jīng)旋風(fēng)分離器分離,細粉經(jīng)收集器收集進(jìn)入細粉倉, 尾氣高空排放;粗粉給入振動(dòng)篩篩分, 篩上粗粒返回沖旋粉碎機, 篩下產(chǎn)品(中粉)進(jìn)入成品倉。
1.5.2 主要設備組成
沖旋粉碎機GCF6001 臺;旋風(fēng)分離器1 臺;收集器1 臺;振動(dòng)篩1 臺;風(fēng)機1 臺。
2 研磨工藝及研磨設備評述
就研磨硅粉而言, 立式磨、雷蒙磨、鋼球磨及沖旋粉碎機目前在有機硅廠(chǎng)都有使用。雷蒙磨和鋼球磨較早應用于研磨硅粉, 但因工藝流程復雜, 效率低, 硅粉的產(chǎn)品粒度較細, 工藝參數調整困難, 噪音大, 需加隔音罩;研磨介質(zhì)磨輥、鋼球、襯板耗量大;硅粉含鐵量高;研磨對系統含氧量要求高, 必須在氮氣保護下進(jìn)行, 氮氣消耗量大, 因此目前新建有機硅廠(chǎng)已很少使用雷蒙磨和鋼球磨研磨硅粉。
立式磨在水泥、非金屬、化工等行業(yè)應用較廣, 與雷蒙磨系統相比, 立式磨有如下優(yōu)點(diǎn):a .立式磨系統設備少, 流程簡(jiǎn)單, 系統密封性好;b .立式磨系統采用一級收塵, 效率高, 操作方便, 而雷蒙磨為三級收塵, 工藝系統復雜, 效率低;c .雷蒙磨為懸輥磨, 而立式磨為壓輥磨, 安全性好;d .立式磨系統噪音低, 實(shí)測為85 分貝, 不用加隔音罩;e .立式磨系統單位產(chǎn)品能耗比雷蒙磨系統低。
鑒于上述優(yōu)點(diǎn), 我院于2001 年把該設備引入有機硅行業(yè), 用于研磨硅粉。經(jīng)多年的運行, 證明立式磨系統流程簡(jiǎn)單、操作方便、安全、收塵效果好, 硅粉的粒度及粒級組成較合適, 系統自動(dòng)化程度高, 設備噪音及單位產(chǎn)品能耗較低, 氮氣消耗量遠低于雷蒙磨系統。
該類(lèi)型設備將是未來(lái)研磨硅粉的首選設備。此外國內現有多家有機硅廠(chǎng)在采用沖旋粉碎機研磨硅粉。與立式磨系統相比, 該系統主要優(yōu)點(diǎn)是設備價(jià)格低, 產(chǎn)品粒度粗, 系統單位產(chǎn)品能耗低。主要缺點(diǎn)是沖旋粉碎機檢修和換刀片較頻繁, 系統自動(dòng)化程度低, 操作和維修工作量大, 收集器尾氣(含塵質(zhì)量濃度<50mg/m3)高空排放, 氣體未循環(huán), 且研磨硅粉時(shí)系統無(wú)氮氣保護, 有一定的爆炸風(fēng)險。
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