提高颗粒磷酸二铵产品外观质量的筛分技术与应用

白保生，陈 虹

(云南云天化股份有限公司红磷分公司 云南开远 661699)

随着磷化工行业竞争的日趋激烈，优质的产品不但要求有过硬的内在质量，而且外部质量也越来越受客户的关注，产品的色泽、圆润度、均匀度等外观形象逐步成为提高市场竞争力的重要手段，而产品外观质量直接受筛分工序筛分效果的影响。目前，国内多数颗粒磷复肥生产企业选用三级筛分工艺，其中一级和二级筛通常选用振网筛，而三级筛一般选用振动筛。一级和二级筛分属于预筛分，主要对产品进行初步筛选以去除粗大颗粒及粉末状物料，而三级筛分属于精细筛分，产品外观质量往往取决于三级筛的筛分效果。

为了提高产品的外观质量，云南云天化股份有限公司红磷分公司(以下简称红磷分公司)在三级筛的选用上也不断进行探索，曾先后采用抛光筛、振动筛、圆筒筛等设备，但都难以获得满意的筛分效果，不但存在颗粒粒径不均匀的问题，有时还掺杂细长扁平颗粒，使产品观感度受到很大的影响；此外，这些设备故障率较高，影响生产装置的持续平稳运行，不利于生产控制。后尝试使用新型的平面回转筛分设备，产品外观质量得到较大改善，均匀度、圆润度等观感效果也有明显的提高。平面回转筛分设备是通过特定的往复旋转式和轻微倾斜的筛面使物料快速通过筛面，从而获得理想的筛分效果。

1 不同筛分设备对产品外观质量的影响分析

1.1 振网筛作为三级筛对产品外观质量的影响分析

与红磷分公司270 kt/a磷酸二铵装置以及180 kt/a磷酸二铵装置配套的三级筛分设备原设计采用振网筛，网面为条形波纹形式，采用大角度倾斜安装，其结构如图1所示。

1. 进料口 2. 振动电机 3. 细粉仓4. 成品取出口 5. 粗筛下料口图1 振网筛结构

振网筛是以设备上方的振动电机为振动源牵引筛网振动，使物料抛起向前弹跳，从而实现物料分级[1]，具有振幅可调、筛分效率高、生产能力大、动负荷小、噪声低、防尘条件好、维修方便等优点。根据设备本身结构原理，物料通过筛面的时间较短，作为预筛时具有较高的筛分效率，但作为三级筛时，产品中往往存在部分细长扁平颗粒物料，而且有质量分数20%左右的合格颗粒会从上层筛面进入系统循环，降低了产品取出率。

1.2 振动筛作为三级筛对产品外观质量的影响分析

针对振网筛存在的不足并进一步提高产品外观质量，红磷分公司采用振动筛代替振网筛作为三级筛分设备。选用的振动筛网面采用方格形式，安装角度相对较缓，其结构如图2所示。

1. 基础 2. 筛框 3. 进料口 4. 振动电机5. 减振器 6. 细粉出口 7. 成品取出口图2 振动筛结构

振动筛是利用振子激振所产生的复旋型振动进行工作，振子的上旋转重锤使筛面产生平面回旋振动，而下旋转重锤使筛面产生锥面回旋振动，两者联合作用的效果则使筛面产生复旋型振动[1]。振动筛工作时，2台电机同步反向旋转使激振器产生反向激振力，迫使筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。振动筛结构简单，筛面安装角度相对平缓，物料停留时间长，用作终极筛时，产品外观质量得到一定程度的改善，没有细长扁平颗粒。但磷酸二铵具有一定的黏聚性，筛网容易积料且不易清理，故筛分效率不高；其次，旋转重锤在长期的旋转运动过程中，筛框承受的冲击力较大，从而造成筛框频繁损坏，影响生产装置的持续平稳运行。因此，振动筛不宜用作磷化工产品的精细筛分。

1.3 回转筛作为三级筛对产品外观质量的影响分析

回转筛主要由滚筒装置、机架及驱动装置构成，滚筒装置倾斜布置，当物料进入滚筒后，在滚筒装置的倾角与转动共同作用下，实现物料的分级处理，其结构如图3所示。

1. 驱动装置 2. 滚筒装置 3. 进料口 4. 细粉仓 5. 成品取出口 6. 机架图3 回转筛结构

因筛网呈圆筒状，筛分有效面积仅为下部，故筛网利用率低；其次，筛网在设备内部，积料后难以清理。根据回转筛在红磷分公司的实际使用情况，其存在的问题如下。

(1) 设备筛分效率低，从回转筛粗筛网筛出的大粒子中，合格粒子质量分数占60%左右。为保持进出系统物料的平衡，在生产过程中直接将粗筛筛出的物料返入成品内，导致成品颗粒粒径偏大。

(2) 更换筛网困难，特别是更换粗筛网时，首先要把细筛网拆除才能更换，粗筛网更换完成后再将细筛网恢复。回转筛共有5组筛网，平均更换1组筛网需耗时8 h左右。

(3) 由于回转筛较长，主轴跨距大(主轴总长7 900 mm)，导致主轴受到的力矩大；此外，随着装置产能的提高，负荷加大，容易导致主轴断裂，每次主轴断裂后筛网损坏严重，每次处理耗时长达40 h左右。

综上所述，回转筛难以用作磷化工颗粒产品的精细筛分。

2 平面回转筛分设备在颗粒磷肥生产装置中的应用

2.1 结构原理

平面回转筛分设备是通过特定的往复旋转式运动方式和轻微倾斜的筛面[2]，使物料快速通过筛网；此外，配备自动张紧和自动清洁的筛网安装系统，可避免筛网积料后影响筛分能力。如图4所示，平面回转筛分设备主要由筛箱、筛网、激振器(驱动器)、筛架、摩擦支撑装置组成，驱动器安装在筛机尾部，由电动机通过三角皮带带动旋转，迫使筛箱往复运动。筛上物料受到筛面推力作用快速流向出料端，从而完成筛分作业。

1. 激振器 2. 筛箱 3. 摩擦支撑装置 4. 悬吊支架图4 平面回转筛分设备结构

2.2 设备特点

(1) 以输出轴带有偏心凸轮的激振器为振动源，牵引筛框前后往返运行，运行轨迹基本呈平面状[2]，可减少筛框因承受上下扭力而造成的损坏，延长设备的使用寿命。

(2) 设备框架采用悬吊式，可避免设备振动对基础的影响，并可降低噪声。

(3) 配置筛网积料自清理装置，弹跳球安装在筛网的子网与母网间。工作时，弹跳球循环往复弹跳撞击子网上黏附的物料，以提高物料的透网率，进而有效避免物料堵塞筛网，提高筛分产量。

3 不同筛分设备的对比分析

根据红磷分公司的实践经验，不同筛分设备的对比分析如表1～表3所示。

通过对比分析可知，平面回转筛分设备在磷酸二铵生产装置上用作三级筛有着更大的优势，不仅产品取出率高、不合格颗粒含量相对较小、有利于提高产品均匀度及圆润度， 而且维护周期及修理费用相比其他类型筛分设备较低。

表1 不同筛分设备的结构对比分析

筛分设备筛网形式安装方式运动方式筛分能力特点及适用条件振网筛条形波纹状大角度倾斜筛网上下抖动大噪声和振动小,筛分能力大,特别适用于预处理筛分振动筛方格状小角度倾斜筛框复旋型振动小 噪声和振动相对较大,适用于黏聚性小的沙石、煤、矿、建材等行业回转筛方格或条形波纹状小角度倾斜圆筒状筛网呈圆周运动小 设备结构紧凑,安装方便,筛网利用率低,筛分效率不高,维修困难且故障率较高平面回转筛方格状小角度倾斜筛框水平往复旋转式运动中 噪声和振动小,筛网不易积料,检修方便,适用于颗粒产品的精细筛分

表2 磷酸二铵产品终极筛分效率对比分析

筛分设备合格产品质量分数/%粗筛下料口成品取出口细粉仓成品取出口不同颗粒质量分数/%大颗粒细颗粒不规则颗粒振网筛206515855振动筛187012271回转筛40555561平面回转筛885721注:1)受产品总养分含量、水分含量及造粒系统的成粒效果等因素影响,表中数据会产生±(2%～3%)的波动

表3 不同筛分设备运行费用对比分析

筛分设备易损件维修周期/月维修费用/(元·台-1·次-1)年运行费用/(元·台-1)振网筛筛网、压条、振动电机等3约400016000振动筛筛网、筛框、振动电机等1约200024000回转筛筛网、主轴1约400048000平面回转筛筛网、三角皮带3约300012000

4 结语

红磷分公司磷酸二铵生产装置的三级筛分设备采用平面回转筛以后，不但产品的均匀度、圆润度有了明显改善，降低了不合格颗粒含量，提高了产品的观感度，而且延长了设备运行周期，降低了生产维护费用，为装置持续安稳生产奠定了基础。