侯利芳

(多氟多化工股份有限公司 ， 河南 焦作 454006 )

偏硅酸鈉具有強(qiáng)堿性，去污力強(qiáng)，緩沖能力大，可中和酸性污物，使脂肪和油乳化，對(duì)無機(jī)物有反絮凝作用，對(duì)金屬又有防腐蝕作用，因此被廣泛用于家用的洗衣粉、工業(yè)洗滌劑、食品清洗劑、金屬清洗劑、織物處理及紙張脫墨等方面。通常偏硅酸鈉是用石英砂與燒堿或純堿反應(yīng)生成硅酸鈉，再以燒堿調(diào)節(jié)模數(shù)制得；也可以直接用硅酸鈉和燒堿制得，生產(chǎn)方法有結(jié)晶粉碎法、造粒法、溶液結(jié)晶法和噴霧式沸騰床造粒法。

公司有一條氟硅酸鈉制冰晶石聯(lián)產(chǎn)白炭黑生產(chǎn)線，主產(chǎn)品為冰晶石，副產(chǎn)品為白炭黑，白炭黑產(chǎn)出量大。本著資源綜合利用的原則，經(jīng)過多次研究，成功研制出白炭黑為原料生產(chǎn)偏硅酸鈉，并建立生產(chǎn)線實(shí)施結(jié)晶粉碎法制備九水偏硅酸鈉，有效利用了白炭黑，產(chǎn)出偏硅酸鈉銷售，經(jīng)濟(jì)可觀。

1 偏硅酸鈉生產(chǎn)工藝

1.1 基本原理

白炭黑(主要成分SiO2)加入到氫氧化鈉溶液中反應(yīng)，該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，有大量水分放出，經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，保證反應(yīng)完全，待冷卻后析出晶體九水偏硅酸鈉制品，再進(jìn)行粉碎即可。

1.2 理論反應(yīng)方程

Na2O·SiO2·9H2O

1.3 工藝參數(shù)及操作

生產(chǎn)偏硅酸鈉工藝主要包括：硅酸鈉生產(chǎn)、模數(shù)調(diào)整、冷卻固化、粉碎4個(gè)工序。

硅酸鈉生產(chǎn)：以30%燒堿和石英砂為原料，使用6～10 m3的滾筒，一般使用燃煤加熱，反應(yīng)10 h后得到模數(shù)為2.5左右，含量40%左右的硅酸鈉；模數(shù)調(diào)整：反應(yīng)后200 ℃以上的硅酸鈉依靠反應(yīng)滾筒中自身壓力，直接打入調(diào)配槽，使用30%的燒堿進(jìn)一步調(diào)整模數(shù)，得到偏硅酸鈉產(chǎn)品。在反應(yīng)和模數(shù)調(diào)整過程中，不考慮水的蒸發(fā)以及產(chǎn)品過濾(產(chǎn)品中不溶物沉至調(diào)配槽底，放置一定時(shí)間后人工挖出再返回投入反應(yīng)釜使用)。

冷卻固化：調(diào)配好的偏硅酸鈉(80 ℃以上)打入冷卻池(厚度100 mm)或者冷卻槽(40～150 mm)，打入冷卻池的產(chǎn)品使用粉碎機(jī)不斷攪拌降溫，前期間歇攪拌。粉碎：當(dāng)產(chǎn)品冷卻近固化點(diǎn)時(shí)持續(xù)粉碎攪拌，從而使產(chǎn)品固化形成小顆粒或者粉末。

打入冷卻槽的偏硅酸鈉固化后，粉碎成小塊，然后再使用破碎機(jī)粉碎成小顆粒后裝袋即可。產(chǎn)品結(jié)晶固化對(duì)溫度要求較高，一般生產(chǎn)過程中物料厚度不宜過厚，控制在15 cm以下，產(chǎn)品在32 ℃以上不會(huì)完全固化結(jié)晶，本部生產(chǎn)的話，結(jié)晶和物料收集會(huì)集中在夜里進(jìn)行；生產(chǎn)設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)單。

2 生產(chǎn)用破碎機(jī)結(jié)構(gòu)

2.1 原有破碎工藝

生產(chǎn)偏硅酸工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，配備設(shè)施少，原有多數(shù)生產(chǎn)廠家為小型作坊類，一般是通過將熱的偏硅酸鈉液體逐個(gè)存放在結(jié)晶冷卻槽(40～150 mm)，待冷卻結(jié)晶固化后，通過人工簡(jiǎn)單破碎成大塊，再采用普通粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，獲得成品偏硅酸鈉粉末，這種相對(duì)簡(jiǎn)單。

本工藝產(chǎn)品生產(chǎn)過程關(guān)鍵在于結(jié)晶粉碎，整個(gè)結(jié)晶粉碎過程，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，人工消耗大，人工操作環(huán)境惡劣，產(chǎn)品結(jié)晶工藝條件不好控制，產(chǎn)品質(zhì)量不均一。改造前，裝備生產(chǎn)的產(chǎn)品檔次低，質(zhì)量穩(wěn)定性也較差，沒有過濾除雜裝置，產(chǎn)品的白度和鐵含量不分析，只能供應(yīng)給低端陶瓷生產(chǎn)使用。

2.2 改造后結(jié)構(gòu)

高品質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)出不僅需要新型技術(shù)，還需要新型設(shè)備，通過采用沉降、攪拌、破碎一體化設(shè)備(如圖1所示)，在溶液未完全固化時(shí)對(duì)體系進(jìn)行間歇式攪拌，直至溶液完全冷卻，得到的產(chǎn)品配比均勻，在整體固化后，使用一體機(jī)上的攪拌裝置對(duì)固化后的料進(jìn)行粉碎，變成小顆粒偏硅酸鈉。

1.支架 2.耙犁(旋轉(zhuǎn)破碎)裝置 3.降溫裝置 4.軌道運(yùn)行裝置

北方四季溫度變化較大，偏硅酸鈉結(jié)晶時(shí)間也不同，冬天1池物料6 h即可固化，一天可生產(chǎn)4池產(chǎn)品；夏天固化周期長(zhǎng)達(dá)24 h，一天只能生產(chǎn)1池產(chǎn)品。在第1次生產(chǎn)過程中，物料池中會(huì)殘存1～3 cm厚產(chǎn)品，為了保證結(jié)晶進(jìn)行，需要加晶種，在后期生產(chǎn)過程中，反應(yīng)池底部殘存物料即可充當(dāng)晶種，適當(dāng)條件下不添加晶種產(chǎn)品也可以固化。

一體化設(shè)備破碎機(jī)(如圖1所示)，由支架、耙犁(破碎)裝置、軌道運(yùn)行裝置、降溫裝置組成。耙犁(破碎)裝置、軌道運(yùn)行裝置、降溫裝置固定在支架上，耙犁(破碎)裝置由耙犁軸(刀架)、刀片、傳動(dòng)裝置組成，軌道運(yùn)行裝置由傳動(dòng)裝置、連接桿、滑輪組成，降溫裝置采用的是兩個(gè)軸流風(fēng)機(jī)單個(gè)控制，經(jīng)濟(jì)適用且方便調(diào)整。破碎機(jī)中耙犁(旋轉(zhuǎn)破碎)裝置、降溫裝置及軌道運(yùn)行裝置都固定在支架上，降溫裝置是指安裝在支架中間，且在冷卻池上端的軸流風(fēng)機(jī)，有效解除冷卻池液面，通過風(fēng)機(jī)的作用，加快冷卻池中液體的冷卻和固化。軌道運(yùn)行裝置由傳動(dòng)控制安裝在支架兩端的滑輪，控制整個(gè)破碎機(jī)在冷卻池(調(diào)配好的偏硅酸鈉冷卻池)上端往復(fù)運(yùn)行，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度一般為5 m/min左右，滑輪在冷卻池外圍軌道上往復(fù)運(yùn)行，耙犁(旋轉(zhuǎn)破碎)裝置中耙犁攪拌或破碎固定在支架下端，通過支架上端的傳動(dòng)控制耙犁軸做連續(xù)旋轉(zhuǎn)工作，耙犁(旋轉(zhuǎn)破碎)裝置隨軌道運(yùn)行裝置在冷卻池上往復(fù)運(yùn)行，耙犁裝置在破碎機(jī)運(yùn)行前期間歇攪拌，當(dāng)產(chǎn)品冷卻近固化點(diǎn)時(shí)持續(xù)粉碎攪拌，從而使產(chǎn)品固化形成小顆?；蛘叻勰?。在本使用新型中，根據(jù)所需破碎的物料的量及顆粒要求，可選用兩排三組耙犁裝置做攪拌或破碎往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其刀架要求每米35～40個(gè)刀片，每個(gè)刀片有2～4個(gè)耙犁葉片，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)固化物情況進(jìn)行選擇，這種方法有效地加快生產(chǎn)效率，并將冷卻降溫、攪拌和破碎綜合一體化，大幅度降低了偏硅酸鈉結(jié)晶和粉碎過程中的人員消耗，改善了偏硅酸鈉結(jié)晶人工操作環(huán)境，提高了偏硅酸鈉生產(chǎn)工藝控制難度，提高了偏硅酸鈉的生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)論

破碎機(jī)結(jié)構(gòu)綜合了攪拌、降溫、破碎多項(xiàng)功能于一體，大幅度降低了偏硅酸鈉結(jié)晶和粉碎過程中的人員消耗，改善了偏硅酸鈉結(jié)晶人工操作環(huán)境，提高了偏硅酸鈉生產(chǎn)工藝控制難度，提高了偏硅酸鈉的生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。從資源綜合利用來說，生產(chǎn)偏硅酸鈉是新領(lǐng)域的一個(gè)進(jìn)步，加上綜合了攪拌、降溫、破碎多項(xiàng)功能于一體機(jī)，大幅度降低了生產(chǎn)中的人員消耗，改善了人工操作環(huán)境，相對(duì)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量可應(yīng)用于高端客戶，有效地提高了整體的運(yùn)營(yíng)效益。