李四海，劉亞楠

(1.青海省鹽業(yè)股份有限公司，青海西寧 810003；2.中鹽工程技術(shù)研究院有限公司，天津 300450)

1 前言

目前，食用鹽生產(chǎn)大多采用原鹽粉碎、洗滌、干燥的生產(chǎn)工藝，其中產(chǎn)品粒度是較難控制的重要指標(biāo)，而產(chǎn)品的粒度又主要與粉碎設(shè)備的選擇有關(guān)。

現(xiàn)常用的破碎設(shè)備主要以對輥破碎機(jī)為主，工藝上需要進(jìn)行多級破碎。自20世紀(jì)引入國外設(shè)備，并借鑒糧食行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，破碎輥外層采用了鎳鉻鉬合金鑄鐵離心澆鑄,并在破碎棍上進(jìn)行拉絲處理。

我國湖鹽區(qū)所產(chǎn)的湖鹽由于成礦期長，礦體結(jié)晶期久、粒度大(青海茶卡鹽湖單結(jié)晶體粒度最大可達(dá)20 cm)、硬度高(平均摩氏硬度≥2.5)，使用對輥破碎機(jī)生產(chǎn)存在破碎級數(shù)多、破碎輥磨損大、修復(fù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，特別對大粒徑和硬度高的原料鹽破碎效果差。青海省鹽業(yè)股份有限公司(以下簡稱“公司”)在粉洗鹽生產(chǎn)中，通過對不同類型的破碎設(shè)備進(jìn)行分析比較，選擇了PX臥式細(xì)碎機(jī)為粉洗鹽破碎設(shè)備，取得了較好的使用效果。

2 原鹽破碎機(jī)機(jī)理

粉洗鹽生產(chǎn)上采用的常規(guī)破碎方法，主要是借助機(jī)械力的作用將物料破碎。最常見的方法有擠壓破碎、劈裂破碎、折斷或彎曲破碎、磨碎、沖擊破碎等五種，而任何一種破碎機(jī)往往是以一種方法為主，以其他一種或幾種方法為輔的組合方式破碎物料。粉洗鹽行業(yè)上曾經(jīng)使用過鼠籠式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、對輥破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)等，以下分析只針對輥式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)。

2.1 對輥破碎機(jī)

工作原理：相向轉(zhuǎn)動的兩個圓輥，借助摩擦力和重力作用，將給入的物料咬入破碎腔中，使其受到擠壓和磨削作用而破碎。若兩輥存在速度差，且為帶齒的輥?zhàn)?，其粉碎機(jī)理還包括劈裂和彎曲破碎。后者是目前常用的粉碎形式。

光輥對輥破碎機(jī)破碎比i=3～4，齒輥對輥破碎機(jī)破碎比i=10～15。

對輥破碎機(jī)一個重要參數(shù)是嚙合角α(圖1)，它直接影響到原鹽粉碎的適應(yīng)能力。

圖1 對輥破碎機(jī)嚙角關(guān)系Fig.1 Rolling angle relation of double-roll crusher

原鹽顆粒中心O與棍子中心O1(或O2)的連線與水平線所成的角度，稱為嚙角α。若輥?zhàn)幽軌驀ё≡}顆粒，必須滿足α≤ψ(ψ為原鹽顆粒與輥?zhàn)颖砻娴哪Σ两?。也有把β稱為嚙角的，這是必須滿足β≤2ψ。雙輥式粉碎機(jī)所能夠破碎的原鹽的摩擦系數(shù)f=0.3～0.35，相當(dāng)于α=16 °30′～19 °20′。

根據(jù)圖1,可計(jì)算出破碎機(jī)的最大允許進(jìn)料粒度。設(shè)：輥?zhàn)又睆紻=400 mm，調(diào)整間隙e=1.0 mm，嚙合角α=摩擦角ψ(極限狀態(tài))，ψ=16 °30′,原鹽進(jìn)料最大粒度為18 mm。計(jì)算是按照光輥進(jìn)行的，考慮重力作用。事實(shí)上原鹽破碎粉碎腔是不允許存料的，使用振動給料機(jī)均勻布料，因此，重力作用可以忽略。

根據(jù)以上分析，目前使用的對輥破碎機(jī)不適應(yīng)顆粒太大的物料粉碎，特別在初級粉碎中不適合原生鹽。

2.2 錘式破碎機(jī)

破碎機(jī)理：物料進(jìn)入破碎機(jī)后，受到高速旋轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊作用而破碎。破碎了的物料從旋轉(zhuǎn)中的錘頭處獲得動能，高速地沖向機(jī)殼內(nèi)壁的破碎板和篩條。與此同時(shí)，還受到物料之間的相互撞擊的破碎作用。小于篩條間隙的物料從間隙中排出，較大的物料在篩條上再次經(jīng)錘頭的沖擊、研磨、擠壓而破碎，直至被錘頭從篩條的間隙中排出。

錘式破碎機(jī)破碎比i=6～30，允許進(jìn)料粒度很大，非常適合粒度大、硬度高的原生鹽初級破碎。

2.3 反擊式破碎機(jī)

破碎機(jī)理：物料進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)板錘作用區(qū)時(shí)，受到板錘高速沖擊而破碎，同時(shí)被拋向安裝在轉(zhuǎn)子上方的反擊板進(jìn)行再次破碎。然后又從反擊板彈回到錘板作用區(qū)域重新破碎。這個過程反復(fù)進(jìn)行，直至物料被粉碎而排出機(jī)外。

公司曾經(jīng)有過反擊式破碎機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)。

3 PX臥式細(xì)碎機(jī)的選用

PX系列臥式細(xì)碎機(jī)從根本上說是錘式破碎機(jī)的工作原理，同時(shí)融合了反擊破碎機(jī)的相關(guān)特點(diǎn)。

公司在粉洗鹽生產(chǎn)中，使用PX-9080臥式細(xì)碎機(jī)已經(jīng)多年，取得了較好的效果。

3.1 工作原理

PX系列臥式細(xì)碎機(jī)充分利用了物理運(yùn)動原理，采用動靜結(jié)合的方式，使物料快速高效達(dá)到細(xì)粉碎的目的。主其要特征為：

(1)沖擊破碎：運(yùn)動的工作體對物料的沖擊；高速運(yùn)動的物料向固定的工作面的沖擊；高速運(yùn)動的物料相互沖擊；高速運(yùn)動的工作體向懸空的物料沖擊；物料受沖擊而破碎。

(2)研磨破碎：物料與工作面之間受一定的壓力和剪切力作用后，其剪切應(yīng)力達(dá)到物料剪切強(qiáng)度極限時(shí)物料便破碎，或物料彼此之間摩擦、剪切作用而使物料破碎。

其主要工作部件為帶有錘頭的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤、銷軸、錘柄和錘頭組成。電動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口進(jìn)入機(jī)內(nèi)，受高速運(yùn)動的錘頭的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子上部設(shè)有反擊板，轉(zhuǎn)子后部設(shè)有打擊板，轉(zhuǎn)子下部設(shè)有篩板，粉碎物料中小于篩孔的顆粒通過篩板排出，粗顆粒阻留在篩板上繼續(xù)受到錘頭的打擊和研磨，最后通過篩板排出。

3.2 主要技術(shù)參數(shù)(見表1)

表1 PX-9080臥式細(xì)碎機(jī)主要參數(shù)Tab.1 Main parameters of horizontal crusher

4 生產(chǎn)使用測試

4.1 工藝方法

為尋求最佳效果，對PX-9080臥式細(xì)碎機(jī)增加了變頻調(diào)速裝置。

將PX-9080臥式細(xì)碎機(jī)的電動機(jī)“變頻器”調(diào)整至20 Hz，啟動電動機(jī)，利用皮帶輸送機(jī)不間斷將未經(jīng)粒度分級的原料鹽均勻布置于直線振動篩上，小于所需粒度的原料鹽經(jīng)直線振動篩條篩出進(jìn)入洗滌設(shè)備，大粒徑原料鹽進(jìn)入臥式細(xì)碎機(jī)，被破碎的原料鹽，小于破碎機(jī)底篩條縫隙粒度的原料鹽被篩出進(jìn)入洗滌設(shè)備，大于篩條縫隙的原料鹽繼續(xù)被臥式細(xì)碎機(jī)破碎頭帶動進(jìn)行破碎。工藝流程如圖2。

圖2 破碎工藝流程Fig.2 Crushing process

4.2 粒度檢測

原料鹽粒度見表2。經(jīng)過PX-9080臥式細(xì)碎機(jī)粉碎后原生鹽粒度見表3。

表2 原料鹽粒度Tab.2 Granularity of raw salt

表3 粉碎后原鹽粒度Tab.3 Granularity of raw salt after crushing

4.3 檢測結(jié)果分析

(1)隨著轉(zhuǎn)速增高，物料中的大顆粒比例減少，小顆粒增加。符合粉碎機(jī)的一般使用規(guī)律；

(2)當(dāng)轉(zhuǎn)速約為900 r/min～1 000 r/min時(shí)，基本上能夠保證出料粒度在15 mm以下，滿足后續(xù)二次粉碎的進(jìn)料要求，且小顆粒也較少；

(3)經(jīng)現(xiàn)場測試，破碎能力達(dá)25 t/h以上；

(4)當(dāng)生產(chǎn)顆粒鹽產(chǎn)品時(shí)，可以通過調(diào)整破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速來滿足生產(chǎn)需求。

5 結(jié)論

1)增設(shè)PX系列臥式細(xì)碎機(jī)特別適用于原料為大顆粒、高硬度的原生鹽破碎，特別適用于原料鹽初級粉碎；

2)PX系列臥式細(xì)碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，噪聲小；

3)PX系列臥式細(xì)碎機(jī)運(yùn)行和維護(hù)成本較低，單位產(chǎn)能消耗功率較?。?/p>

4)PX系列臥式細(xì)碎機(jī)安裝了變頻設(shè)備，通過調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速可以更好的滿足生產(chǎn)能力和粒度要求，盡量減少粉鹽產(chǎn)生；

5)關(guān)于粉碎機(jī)材質(zhì)問題：若磨損速度大于物料對粉碎機(jī)材質(zhì)的腐蝕速度，可以無需考慮采用昂貴的不銹鋼材質(zhì)。