偏硅酸钠生产中破碎机结构改造

侯利芳

(多氟多化工股份有限公司 ， 河南 焦作 454006 )

偏硅酸钠具有强碱性，去污力强，缓冲能力大，可中和酸性污物，使脂肪和油乳化，对无机物有反絮凝作用，对金属又有防腐蚀作用，因此被广泛用于家用的洗衣粉、工业洗涤剂、食品清洗剂、金属清洗剂、织物处理及纸张脱墨等方面。通常偏硅酸钠是用石英砂与烧碱或纯碱反应生成硅酸钠，再以烧碱调节模数制得；也可以直接用硅酸钠和烧碱制得，生产方法有结晶粉碎法、造粒法、溶液结晶法和喷雾式沸腾床造粒法。

公司有一条氟硅酸钠制冰晶石联产白炭黑生产线，主产品为冰晶石，副产品为白炭黑，白炭黑产出量大。本着资源综合利用的原则，经过多次研究，成功研制出白炭黑为原料生产偏硅酸钠，并建立生产线实施结晶粉碎法制备九水偏硅酸钠，有效利用了白炭黑，产出偏硅酸钠销售，经济可观。

1 偏硅酸钠生产工艺

1.1 基本原理

白炭黑(主要成分SiO2)加入到氢氧化钠溶液中反应，该反应是一个放热反应，有大量水分放出，经过充分搅拌后，保证反应完全，待冷却后析出晶体九水偏硅酸钠制品，再进行粉碎即可。

1.2 理论反应方程

Na2O·SiO2·9H2O

1.3 工艺参数及操作

生产偏硅酸钠工艺主要包括：硅酸钠生产、模数调整、冷却固化、粉碎4个工序。

硅酸钠生产：以30%烧碱和石英砂为原料，使用6～10 m3的滚筒，一般使用燃煤加热，反应10 h后得到模数为2.5左右，含量40%左右的硅酸钠；模数调整：反应后200 ℃以上的硅酸钠依靠反应滚筒中自身压力，直接打入调配槽，使用30%的烧碱进一步调整模数，得到偏硅酸钠产品。在反应和模数调整过程中，不考虑水的蒸发以及产品过滤(产品中不溶物沉至调配槽底，放置一定时间后人工挖出再返回投入反应釜使用)。

冷却固化：调配好的偏硅酸钠(80 ℃以上)打入冷却池(厚度100 mm)或者冷却槽(40～150 mm)，打入冷却池的产品使用粉碎机不断搅拌降温，前期间歇搅拌。粉碎：当产品冷却近固化点时持续粉碎搅拌，从而使产品固化形成小颗粒或者粉末。

打入冷却槽的偏硅酸钠固化后，粉碎成小块，然后再使用破碎机粉碎成小颗粒后装袋即可。产品结晶固化对温度要求较高，一般生产过程中物料厚度不宜过厚，控制在15 cm以下，产品在32 ℃以上不会完全固化结晶，本部生产的话，结晶和物料收集会集中在夜里进行；生产设备投资小，操作简单。

2 生产用破碎机结构

2.1 原有破碎工艺

生产偏硅酸工艺相对简单，配备设施少，原有多数生产厂家为小型作坊类，一般是通过将热的偏硅酸钠液体逐个存放在结晶冷却槽(40～150 mm)，待冷却结晶固化后，通过人工简单破碎成大块，再采用普通粉碎机进行粉碎，获得成品偏硅酸钠粉末，这种相对简单。

本工艺产品生产过程关键在于结晶粉碎，整个结晶粉碎过程，结晶时间长，人工消耗大，人工操作环境恶劣，产品结晶工艺条件不好控制，产品质量不均一。改造前，装备生产的产品档次低，质量稳定性也较差，没有过滤除杂装置，产品的白度和铁含量不分析，只能供应给低端陶瓷生产使用。

2.2 改造后结构

高品质产品的产出不仅需要新型技术，还需要新型设备，通过采用沉降、搅拌、破碎一体化设备(如图1所示)，在溶液未完全固化时对体系进行间歇式搅拌，直至溶液完全冷却，得到的产品配比均匀，在整体固化后，使用一体机上的搅拌装置对固化后的料进行粉碎，变成小颗粒偏硅酸钠。

1.支架 2.耙犁(旋转破碎)装置 3.降温装置 4.轨道运行装置

北方四季温度变化较大，偏硅酸钠结晶时间也不同，冬天1池物料6 h即可固化，一天可生产4池产品；夏天固化周期长达24 h，一天只能生产1池产品。在第1次生产过程中，物料池中会残存1～3 cm厚产品，为了保证结晶进行，需要加晶种，在后期生产过程中，反应池底部残存物料即可充当晶种，适当条件下不添加晶种产品也可以固化。

一体化设备破碎机(如图1所示)，由支架、耙犁(破碎)装置、轨道运行装置、降温装置组成。耙犁(破碎)装置、轨道运行装置、降温装置固定在支架上，耙犁(破碎)装置由耙犁轴(刀架)、刀片、传动装置组成，轨道运行装置由传动装置、连接杆、滑轮组成，降温装置采用的是两个轴流风机单个控制，经济适用且方便调整。破碎机中耙犁(旋转破碎)装置、降温装置及轨道运行装置都固定在支架上，降温装置是指安装在支架中间，且在冷却池上端的轴流风机，有效解除冷却池液面，通过风机的作用，加快冷却池中液体的冷却和固化。轨道运行装置由传动控制安装在支架两端的滑轮，控制整个破碎机在冷却池(调配好的偏硅酸钠冷却池)上端往复运行，往复运动速度一般为5 m/min左右，滑轮在冷却池外围轨道上往复运行，耙犁(旋转破碎)装置中耙犁搅拌或破碎固定在支架下端，通过支架上端的传动控制耙犁轴做连续旋转工作，耙犁(旋转破碎)装置随轨道运行装置在冷却池上往复运行，耙犁装置在破碎机运行前期间歇搅拌，当产品冷却近固化点时持续粉碎搅拌，从而使产品固化形成小颗粒或者粉末。在本使用新型中，根据所需破碎的物料的量及颗粒要求，可选用两排三组耙犁装置做搅拌或破碎往复运动，其刀架要求每米35～40个刀片，每个刀片有2～4个耙犁叶片，需要根据现场固化物情况进行选择，这种方法有效地加快生产效率，并将冷却降温、搅拌和破碎综合一体化，大幅度降低了偏硅酸钠结晶和粉碎过程中的人员消耗，改善了偏硅酸钠结晶人工操作环境，提高了偏硅酸钠生产工艺控制难度，提高了偏硅酸钠的生产效率，提高了产品质量。

3 结论

破碎机结构综合了搅拌、降温、破碎多项功能于一体，大幅度降低了偏硅酸钠结晶和粉碎过程中的人员消耗，改善了偏硅酸钠结晶人工操作环境，提高了偏硅酸钠生产工艺控制难度，提高了偏硅酸钠的生产效率，提高了产品质量。从资源综合利用来说，生产偏硅酸钠是新领域的一个进步，加上综合了搅拌、降温、破碎多项功能于一体机，大幅度降低了生产中的人员消耗，改善了人工操作环境，相对成本低，产品质量可应用于高端客户，有效地提高了整体的运营效益。