林鑫城

摘 要：本文以國(guó)內(nèi)某陶粒廠的篩分包裝系統(tǒng)技術(shù)改造為例，介紹超輕陶粒專(zhuān)用篩分和計(jì)量設(shè)備的研制與應(yīng)用。通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，其設(shè)備滿(mǎn)足產(chǎn)品市場(chǎng)需求，也提高了生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：超輕陶粒；篩分；計(jì)量；包裝

1 前言

超輕陶粒在我國(guó)經(jīng)過(guò)近60年的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用，由于其用途廣泛、節(jié)能環(huán)保，在生產(chǎn)過(guò)程中又可以消耗大量的固體廢物，符合資源綜合利用的要求，目前已經(jīng)越來(lái)越受到用戶(hù)的喜愛(ài)和政府的重視。

為了滿(mǎn)足不同用途的需要，充分發(fā)揮產(chǎn)品的性能，超輕陶粒必須經(jīng)過(guò)篩分后分級(jí)使用。由于超輕陶粒目前依然處于初級(jí)階段，市場(chǎng)總量較小，其性能和特點(diǎn)許多用戶(hù)和廠家還不太熟悉，也沒(méi)有專(zhuān)用篩分設(shè)備銷(xiāo)售，生產(chǎn)廠家一般采用普通常規(guī)的篩分設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，因此沒(méi)有達(dá)到篩分的要求，影響使用效果。另外，由于超輕陶粒在使用時(shí)采用體積計(jì)量，市場(chǎng)上難以找到合適的計(jì)量設(shè)備，通常采用人工估計(jì)計(jì)量，往往造成收貨糾紛?，F(xiàn)以某陶粒廠為例，介紹該廠設(shè)計(jì)制作的篩分和計(jì)量設(shè)備的技改情況，供其他陶粒生產(chǎn)廠家參考。

2 技改前存在的問(wèn)題

2.1篩分效果差，能耗高

在建廠時(shí)，該廠產(chǎn)品的篩分選用了普通的礦山自定中心振動(dòng)篩，該型振動(dòng)篩一般用于篩分礦石，礦石密度較大，需要較大的激振力，而且為了礦石的快速通過(guò)，篩網(wǎng)有17°的傾角，在篩分超輕陶粒時(shí)，由于超輕陶粒的表觀密度比較小，干表觀密度小于500kg/m3，而且外觀基本為球狀，流動(dòng)性很好，該篩分設(shè)備難以適用，出現(xiàn)物料大量跳出振動(dòng)篩，能耗損失大、物料通過(guò)速度快、篩分效率低、分級(jí)不清晰，影響產(chǎn)品使用。

2.2篩分規(guī)格少，難以滿(mǎn)足市場(chǎng)要求

原來(lái)的篩分設(shè)備只是為了滿(mǎn)足生產(chǎn)砌塊用料的需要，只要求通過(guò)篩分設(shè)備分出兩種規(guī)格的陶粒，沒(méi)有考慮直接銷(xiāo)售篩分陶粒，而市場(chǎng)逐步成熟，篩分陶粒的需求越來(lái)越多。由于使用用途和使用效果的原因，市場(chǎng)通常需要有0mm~4mm、4mm~8mm、8mm~12mm、12mm~16mm和

16 mm~24mm等五種顆粒規(guī)格的產(chǎn)品，現(xiàn)有設(shè)備不能滿(mǎn)足要求，只能根據(jù)要求頻繁更換篩網(wǎng)，造成工作效率低、篩網(wǎng)損耗大 ，影響經(jīng)濟(jì)效益。

2.3計(jì)量誤差大，客戶(hù)投訴多

由于超輕陶粒屬于人造骨料，堆積密度有一定的波動(dòng)，每個(gè)密度等級(jí)的產(chǎn)品，允許有100 kg/m3的波動(dòng)范圍，體積相同、重量并不相同，所以行業(yè)中一般按照體積進(jìn)行計(jì)量計(jì)價(jià)。但是市場(chǎng)上銷(xiāo)售的多是稱(chēng)重計(jì)量設(shè)備，難以找到性?xún)r(jià)比較高的體積計(jì)量設(shè)備，而采用人工計(jì)量打包的方法，存在計(jì)量精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、人工費(fèi)用高。工人難招、客戶(hù)由于包裝數(shù)量誤差問(wèn)題投訴多等狀況。

3 生產(chǎn)超輕陶粒的情況分析和改造

由于采用特殊的造粒工藝，該廠生產(chǎn)超輕陶粒時(shí)，連續(xù)級(jí)配的陶粒在同一時(shí)間生產(chǎn)出來(lái)，并混合在一起，必須通過(guò)篩分設(shè)備進(jìn)行后期的分離，篩分后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)計(jì)量包裝，以袋裝形式出廠。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的要求，提高生產(chǎn)效率、降低加工成本，必須對(duì)現(xiàn)有的篩分計(jì)量包裝系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3.1改造目標(biāo)

（1） 可以同時(shí)篩分出0 mm ~4mm、4 mm~8mm、8 mm~12mm、12 mm ~16mm和16 mm ~24mm等五種以上顆粒尺寸的陶粒；

（2） 篩分后的產(chǎn)品進(jìn)入中間儲(chǔ)庫(kù)存放，保證質(zhì)量穩(wěn)定，提高供貨能力；

（3） 提高篩分效率，減少能耗，減少篩分過(guò)程中陶粒的運(yùn)動(dòng)距離和高度落差，降低顆粒破損率；

（4） 采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行體積計(jì)量和裝袋，提高計(jì)量準(zhǔn)確率，降低個(gè)人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高包裝效率，提高產(chǎn)品在客戶(hù)中的美譽(yù)度。

3.2技改思路

（1） 篩分需要達(dá)到的工作能力

篩分設(shè)備應(yīng)該同時(shí)滿(mǎn)足回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)出來(lái)的混級(jí)陶粒中，各顆粒規(guī)格的比例為：0mm~4mm約占10%、4mm~8mm約占30%~60%、8mm~16mm約占30%~60 %，16mm ~24mm約占10%。按平均日產(chǎn)量650m3來(lái)計(jì)算（相當(dāng)于27m3/h），每日生產(chǎn)陶粒顆粒規(guī)格0mm~4mm約65m3、4mm~8mm約195~390m3、8mm~16mm約195~390m3、16mm ~24mm約65m3。

（2） 采用單獨(dú)一臺(tái)篩分機(jī)分離出五種規(guī)格的產(chǎn)品

如果采用常規(guī)的篩分設(shè)備，為了得到五種規(guī)格的產(chǎn)品，必須采用四個(gè)不同規(guī)格的篩網(wǎng)。如果同一個(gè)篩機(jī)裝四層篩網(wǎng)，為了同時(shí)分流五個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，出料口過(guò)于集中，分流溜管的空間布置會(huì)很復(fù)雜；如果采用兩個(gè)雙層篩串聯(lián)安裝，需要較高的安裝高度，物料的運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，陶粒的顆粒破損率會(huì)增加。為了解決問(wèn)題，根據(jù)陶粒的特性專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制作篩分設(shè)備。采用單獨(dú)一臺(tái)篩分機(jī)，兩層篩箱，安裝四個(gè)不同規(guī)格的篩網(wǎng)，達(dá)到同時(shí)分離出五種規(guī)格的產(chǎn)品，而且出料口比較分散，方便安裝溜管的目的。

（3） 降低改造費(fèi)用

該廠原來(lái)有兩個(gè)混凝土儲(chǔ)庫(kù)，與回轉(zhuǎn)窯出料皮帶輸送機(jī)直接連接，用來(lái)儲(chǔ)放混級(jí)陶粒，因?yàn)槭袌?chǎng)原因而閑置。這兩個(gè)儲(chǔ)庫(kù)聯(lián)體布置，庫(kù)頂為平屋面，面積接近80m2，皮帶輸送機(jī)在庫(kù)頂中間縱向通過(guò)，考慮將新篩分設(shè)備安裝在該混凝土儲(chǔ)庫(kù)的庫(kù)頂平臺(tái)，啟用閑置的混凝土儲(chǔ)庫(kù)，儲(chǔ)放篩分陶粒，同時(shí)增加三個(gè)鋼儲(chǔ)罐，滿(mǎn)足同時(shí)儲(chǔ)存五種規(guī)格陶粒，達(dá)到改善銷(xiāo)售備貨的目的。

（4） 在庫(kù)底直接安裝半自動(dòng)體積計(jì)量包裝線。

3.3工藝流程

混級(jí)陶粒經(jīng)過(guò)高溫煅燒后從回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入冷卻機(jī)，然后通過(guò)皮帶輸送機(jī)輸送和提升，到達(dá)混凝土儲(chǔ)庫(kù)庫(kù)頂，然后經(jīng)過(guò)新設(shè)計(jì)制作的輕型高效篩分機(jī)，將混級(jí)陶粒（0mm~24mm）篩選分離為0mm~4mm、4mm~8mm、8mm~12mm、12mm~16mm和16mm~24mm等五種顆粒尺寸的篩分陶粒（如圖1所示），各規(guī)格的篩分陶粒通過(guò)溜管或者皮帶輸送機(jī)輸送到各儲(chǔ)罐儲(chǔ)放。

篩分陶粒通過(guò)安裝在庫(kù)底的半自動(dòng)體積計(jì)量包裝生產(chǎn)線，進(jìn)行體積計(jì)量和裝袋，然后進(jìn)入成品倉(cāng)庫(kù)，準(zhǔn)備出廠銷(xiāo)售。

4 輕型高效篩分機(jī)介紹

4.1篩分機(jī)理

輕型高效篩分機(jī)設(shè)備如圖2所示。超輕陶粒具有容重輕（干表觀密度小于500kg/m3）、流動(dòng)性好、屬于干性材料、不容易粘連堵塞篩網(wǎng)等特點(diǎn)。為了減少原有普通自定中心振動(dòng)篩容易出現(xiàn)使陶粒因?yàn)榧ふ窳^(guò)大而跳出篩外，以及振動(dòng)篩篩面存在傾角而使陶粒過(guò)快通過(guò)篩面，篩分效率低、篩分不干凈等情況發(fā)生，新篩分機(jī)采用篩面零傾角，以及低振幅激振力的方式進(jìn)行安裝，使陶粒接近緊貼在篩面上移動(dòng)，零傾角的篩面使陶粒的穿行速度降低，在篩面上保留一定的物料厚度，使陶粒翻轉(zhuǎn)分散，和篩網(wǎng)縫隙相近的顆粒有更多的機(jī)會(huì)通過(guò)篩縫，提高篩分效率。采用較長(zhǎng)的篩面長(zhǎng)度，解決因?yàn)樘樟Ｋ缮⒚芏容^小而不容易透篩的問(wèn)題，滿(mǎn)足篩分效率的要求。

4.2主要技術(shù)參數(shù)

（1） 入料粒徑：0mm~24mm；

（2） 篩箱層數(shù)：2層；

（3） 篩面孔徑：4mm、8mm、12mm和16mm共4種；

（4） 篩框?qū)挾龋?200mm；

（5） 篩框長(zhǎng)度：3800mm；

（6） 工作振幅：3~7mm；

（7） 工作頻率：17.6Hz；

（8） 生產(chǎn)能力：45m3/hr；

（9） 電機(jī)功率：5.5kW；

（10） 質(zhì)量：950kg。

4.3主要特點(diǎn)

（1） 采用水平安裝的兩層篩箱，每層篩箱分別安裝兩種規(guī)格的篩網(wǎng)，同一篩箱的兩張篩網(wǎng)前后串聯(lián)，不同篩箱的篩網(wǎng)上下串聯(lián)。一次完成五種規(guī)格陶粒的篩分，結(jié)構(gòu)緊湊，物料運(yùn)動(dòng)行程短、高度落差小，陶粒的表面磨損少，外觀漂亮，有利產(chǎn)品的銷(xiāo)售。

（2） 混級(jí)陶粒進(jìn)入篩分機(jī)后，不是從大到小逐級(jí)通過(guò)各層篩網(wǎng)，而是先經(jīng)過(guò)中間規(guī)格8mm的篩網(wǎng)分流，分離成上下兩大部分。然后這兩大部分同時(shí)分別通過(guò)剩余的其他規(guī)格篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)，不會(huì)出現(xiàn)在使用原來(lái)設(shè)備時(shí)，最小規(guī)格的物料必須通過(guò)所有的每一層篩網(wǎng)的現(xiàn)象，減少過(guò)篩物料的數(shù)量，提高篩分效率，也減少了陶粒的表面磨損。

（3） 考慮到篩分量和過(guò)篩的難易程度，上層篩箱以長(zhǎng)度為6:4比例劃分成兩部分，安裝8mm和16mm規(guī)格的篩網(wǎng)。由于所有的物料都要經(jīng)過(guò)上層篩箱的8mm篩網(wǎng)，篩分量最大，所以8mm篩網(wǎng)占有上層篩箱較長(zhǎng)的篩面長(zhǎng)度；下層篩箱由于中間有卸料口，使本來(lái)占有較長(zhǎng)比例的4mm篩網(wǎng)有效長(zhǎng)度減少。雖然過(guò)篩量已經(jīng)分流而減少，但是小規(guī)格的陶粒過(guò)篩比較困難。所以，為了減少4mm篩網(wǎng)的堵塞，提高篩分效率，在該篩網(wǎng)下面配備彈跳球裝置。

（4） 上下兩層篩箱通過(guò)搖臂聯(lián)接，沿著中間的支承鉸鏈做往復(fù)圓弧擺動(dòng)，上下篩箱擺動(dòng)方向相反，作用力相互抵消，需要由板彈簧承載的荷載較小，節(jié)約了驅(qū)動(dòng)力，節(jié)能效果明顯。

（5） 由于陶粒干表觀密度小、流動(dòng)性好，篩分機(jī)需要的激振力小、動(dòng)載荷輕，在保證合適的側(cè)板剛度前提下，采用輕型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整機(jī)重量小，采用支座式安裝方式。原來(lái)的混凝土儲(chǔ)庫(kù)庫(kù)頂不需要補(bǔ)強(qiáng)就可以直接安裝，節(jié)約改造成本。

（6） 采用彈簧鋼絲編織網(wǎng)篩板，重量輕、開(kāi)孔率高，而且在篩分過(guò)程中，由于金屬絲具有一定的彈性，作高頻振動(dòng)，使粘在鋼絲上的細(xì)粒物料脫落，從而提高篩分效率。

（7） 由于篩分設(shè)備的出料口比較分散，有足夠的空間布置溜槽，通過(guò)溜槽的合并，可以增加篩分陶粒的規(guī)格。如在保留原來(lái)同樣四種篩網(wǎng)規(guī)格的情況下，還可以生產(chǎn)出8mm~16mm和8mm~24mm等規(guī)格，達(dá)到用兩層篩箱、四種規(guī)格篩網(wǎng)，生產(chǎn)出七種以上的篩分產(chǎn)品的效果，增加備貨靈活性，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求。

5 半自動(dòng)化體積計(jì)量包裝生產(chǎn)線介紹

5.1工作原理

氣體體積計(jì)量筒示意圖如圖3所示，在成品篩分陶粒庫(kù)的庫(kù)底錐段出料口設(shè)有機(jī)械閘門(mén)，下面接體積計(jì)量筒，形狀為圓柱體。計(jì)量筒上下各安裝有一套氣動(dòng)閘門(mén)，由電磁閥控制。在一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)上下氣動(dòng)閘門(mén)的順次開(kāi)閉來(lái)定量進(jìn)料、卸料。閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)間和開(kāi)啟間隔時(shí)間根據(jù)計(jì)量筒的大小和產(chǎn)品規(guī)格而定，以保證陶粒能完全充滿(mǎn)計(jì)量筒，保證計(jì)量的精度。上下兩個(gè)氣動(dòng)閘門(mén)之間的體積決定每包產(chǎn)品的體積，通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲，其容積可以進(jìn)行微調(diào)和標(biāo)定。為了方便運(yùn)輸和計(jì)算，一般采用每包0.05m3的包裝袋作為標(biāo)準(zhǔn)包裝規(guī)格，如果客戶(hù)有特殊要求，可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲或者更換其他體積的計(jì)量筒來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)要求。

在計(jì)量筒的出口，安裝陶粒裝包裝置，配套有自動(dòng)縫包機(jī)和輸送帶，采用人工碼垛和叉車(chē)入庫(kù)。為了降低技改費(fèi)用，掛包和碼垛動(dòng)作采用人工操作，除此之外，全套計(jì)量包裝系統(tǒng)采用機(jī)械化自動(dòng)化操作、PLC控制，自動(dòng)進(jìn)行包裝袋數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

5.2系統(tǒng)特點(diǎn)

（1） 經(jīng)過(guò)標(biāo)定后，計(jì)量筒的體積恒定，沒(méi)有人為操作誤差，計(jì)量精度高，計(jì)量誤差小于1%，工作穩(wěn)定可靠。

（2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、造價(jià)低、性?xún)r(jià)比高。對(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響，但是自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜和困難——掛包和碼垛，采用人工實(shí)現(xiàn)，降低設(shè)備成本。

（3） 工作效率高，每小時(shí)可以完成650包/32.5m3陶粒的包裝，是人工裝包速度的6倍。

（4） 節(jié)約包裝和存儲(chǔ)的土地面積，并為出廠裝車(chē)效率的提高提供有利條件。

5.3注意事項(xiàng)

（1） 為了確保計(jì)量精度，必須控制儲(chǔ)庫(kù)的最低料位，避免空打。通過(guò)采取在儲(chǔ)庫(kù)安裝有低位電子料位計(jì)，并且和計(jì)量包裝生產(chǎn)線連鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)，料位到達(dá)低位時(shí)，計(jì)量筒自動(dòng)停止工作。

（2） 通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲，質(zhì)量控制部門(mén)定期對(duì)計(jì)量筒進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后對(duì)調(diào)節(jié)螺絲采用鉛塊和鐵線固封，杜絕操作工擅自調(diào)整。

（3） 計(jì)量筒的高徑比影響計(jì)量精度，高徑比越大，精度越高，為了合理平衡安裝高度和計(jì)量精度的關(guān)系，本系統(tǒng)采用2:1的高徑比。

（4） 定期檢查氣動(dòng)閘門(mén)的磨損程度，及時(shí)更換磨損的閘門(mén)，避免物料泄漏，影響計(jì)量精度。

6 技改達(dá)到的效果

（1） 專(zhuān)門(mén)針對(duì)超輕陶粒性能設(shè)計(jì)制作的輕型高效篩分設(shè)備，實(shí)現(xiàn)同時(shí)篩分分離出五種顆粒尺寸的陶粒；在不更換篩網(wǎng)規(guī)格的情況下，通過(guò)出料溜槽的合并，可以增加可供銷(xiāo)售產(chǎn)品的規(guī)格，擴(kuò)大供貨范圍。設(shè)備能耗低、噪音低、易損件少、篩網(wǎng)規(guī)格固定、篩網(wǎng)壽命長(zhǎng)，降低使用成本。提高產(chǎn)品篩分精度與使用效果。增加了中間儲(chǔ)庫(kù)，提高產(chǎn)品供貨能力。

（2） 通過(guò)產(chǎn)品的篩分分級(jí)，既滿(mǎn)足產(chǎn)品的使用要求，也可以提高產(chǎn)品的計(jì)量體積約5%~10%，增加有效銷(xiāo)售量，并且篩分產(chǎn)品的售價(jià)一般比混級(jí)的產(chǎn)品高10%~30%，通過(guò)篩分處理，明顯提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3） 采用機(jī)械縫包，除了有利運(yùn)輸之外，包裝袋的長(zhǎng)度可以減少10%，降低了包裝袋成本。

（4） 采用半自動(dòng)化體積計(jì)量包裝生產(chǎn)線，提高了計(jì)量精度，減少客戶(hù)投訴，提高產(chǎn)品的美譽(yù)度。節(jié)省陶粒包裝人工費(fèi)，提高工作效率。

7 結(jié) 語(yǔ)

本技改項(xiàng)目，充分考慮了超輕陶粒的產(chǎn)品性能以及行業(yè)的特點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)加工制作了輕型高效的篩分設(shè)備和體積計(jì)量包裝設(shè)備。利用了閑置的建筑物，達(dá)到提高篩分備貨能力，提高篩分效率和計(jì)量精度，減少個(gè)人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的美譽(yù)度的目的，對(duì)提升國(guó)內(nèi)陶粒行業(yè)的水平提供了參考和幫助。同時(shí)，通過(guò)陶粒的篩分分級(jí)處理，既可以提高陶粒的使用效果，也能夠明顯提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該引起行業(yè)的重視。

參考文獻(xiàn)

[1] 嚴(yán)峰. 篩分機(jī)械[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社,1994.