1、工藝設計與設備選型的原則
(l)滿足涉及產品綱領(產品質量和數量)
這是工藝設計與設備選型首先要遵循的一條原則。產品綱領包括數量(年產量)和規格(質量),產品的質量要求包括產品細度(粒度大小和粒度分布)、顆粒形狀、表面性質和純度等。
(2)節省投資
投資額直接影響工廠將來的經濟效益。因此,在滿足前述設計產品綱領的前提下,應盡可能地節省投資。對于工藝設計來說,設備投資是投資額的主耍構成部分。因此,要在滿足產品綱領及綜合性能指標比較的基礎上選擇投資較省的工藝沒備。
(3)降低能耗
能耗是超細粉體加工廠最主要的生產成本構成之一,直接影響未來產品的市場競爭力和企業的經濟效益。因此,在確保產品綱領和投資、效益綜合分析及比較的基礎上要選擇高效低能耗的設備并盡可能地簡化工藝流程,以減少整條生產線的總裝機容量(總裝機功率),降低單位產品能耗。
(4)減少磨耗
超細粉體加上中,粉碎、分級設備的磨耗和研磨介質消耗是不可避免的。這些磨耗不僅要增加生產成本,而且污染物料,導致被粉碎物料的純度下降,影響最終粉體產品的質量。因此,在超細粉碎工藝設計和設備選型中一定要注意盡量減少磨耗和研磨介質消耗。
(5)滿足環保法規
環境保護法規和標準是強制性的,如大氣污染防治法、水污染防治法、噪聲污染防治法等。因此、在超細粉碎工藝設計和設備選型中一定要有環境保護措施,否則唯一的下場就是關停。
(6)滿足勞動安全和衛生法規要求
勞動安全和衛生法規,如建筑設計防火規范和防雷規范、工業企業設計衛生標準和采光設計標準、采暖通風和空氣調節設計規范等也是強制性的,因此,在超細粉碎工藝設計和設備選型中一定要同時考慮。
2、工藝設計與設備選型的程序
(1)工藝設計的一般程序
①確定產品綱領
產品綱領一般由項目建設或投資方制定或提出,并以合同的方式作為設計單位或工程承包商進行工藝設計和設備選型的依據。確定產品綱領的依據是國內外生產現狀、市場需求和發展趨勢(預測)。
產品綱領要詳細列出設計產品的品種、規格和質量要求、產量等、作為超細粉體的規格和質量指標必須包括粒度大小和粒度分布,部分對粒形有特殊要求的超細粉體還包括顆粒形狀(如針狀、片狀、球狀等),對鐵質污染要求較嚴的粉體物料,如精細陶瓷原料、優質高嶺土、超細重質碳酸鈣等還要包括超細加工中氧化鐵的混入量(越少越好)。
對于已有相關國家標準的粉體產品,在設計產品綱領時一定要符合或滿足國家標準。
②制訂工藝方案
根據原料性質(結構、硬度、脆性或韌性、粒度大小和粒度分布、溶解性、氧化性、燃點、化學吸附和反應活性等)、產品綱領和產品質量要求制訂工藝類型或路線和主要設備選型方案。
該方案主要包括工藝類型-純干法、純濕法或干濕結合以及主要工藝設備類型的確定。
③確定工藝流程
在工藝方案的基礎上,根據原料性質數據、產品規格和產量、車間工作制度及設備的主要技術性能參數進行數質量流程和用水、用電、用氣量等的計算,確定工藝流程結構-粉碎段數及粉碎和分級作業的組合、主要設備的型號規格、配套的輔助設備和設施及水、氣管路和生產線裝機容量等。
?、芾L制上藝流程、設備連接和車間設備配置圖
?、堇L制生產線設備、電器、管路(水、氣)等安裝和施工圖
(2)超細粉碎和精細分級設備選型程序
在工藝方案確定之后,主要工藝設備選型的內容主要包括兩個方面:一是設備的類型,即在不同種類的各類超細粉碎和精細分級設備中選擇合適的設備類型;二是設備的型號規格,即在同種類型設備的各種不同型號規格中選擇適當的設備型號或規格。面對眾多的設備制造廠商,超細粉碎和精細分級設備類型及型號規格的選擇和比較可按以下程序進行:
?、倌芊駶M足設計產品綱領中要求達到的產品細度。如果被考察的設備滿足不了這一要求,就無需再進行下一步的比較。
?、谀芊駶M足設計產品綱領中要求達到的產量或規模。在滿足第①條的基礎上,要考察設備能否滿足產量或規模設計要求。當然,產量與設備臺數有關,但是,在一定的產量下,設備的臺數應越少越好,也即設備的單臺生產能力越大越好。
?、郾饶芎幕騿挝划a品能耗(kW·h/t產品)是否最少。在上述①②條均滿足的前提下,比能耗是設備選型的一個非常重要的關鍵因素。由于能耗或耗電是超細粉體產品生產成本的主要構成部分,比能耗越低,產品生產成本越低,產品的市場競爭力就越強,企業的經濟效益也就越好。因此,應選擇比能耗最低的設備。
?、茉O備的磨耗是否最小。設備磨耗一是影響主要零部件的使用壽命或更換周期;二是影響產品的純度或質量;三是增加產品成本。設備的磨耗是不可避免的,但應越小越好。在未經長期運轉或測定磨耗數據的前提下,設備選型時可對設備易磨損部件的工作強度、材質等進行比較分析或對材質和使用壽命提出具體要求。
?、葙|量監控手段是否完善。主要工藝設備配有較好的質量監控手段可以更好地穩定產品質量和提高粉碎和分級作業的效率。
⑥設備配套性能如何,工藝是否簡單。在其他性能均好的前提下應選用綜合配套性能好、工藝較簡單的設備。
⑦能否滿足國家環保和勞動、安全和衛生標準或要求。對于精細分級設備,還要比較和考察其分級效率,實際選型比較中,可用小于某一粒度細粉的提取率來衡量其分級效率的高低。
細粉的提取率越高,分級效率就越高。一般以所要求的分級細度或產品細度d97所對應的粒度作為指定粒度。
還須指出,對主要上藝設備進行科學和實事求是的選型比較的前提是至少對超細粉碎和分級設備的類型、性能特點、應用以及設備生產廠商有一定的了解。一般情況下應選擇成熟的性能較好的工業設備,但對于新開發的新型設備在條件具備的情況下也應進行性能考察和試驗比較,以免錯過性能更好的設備。
對于現階段我國的超細粉碎和精細分級設備,選型之前的帶料試驗常常是十分必要的,但是面對眾多的超細粉碎和精細分級設備生產廠家,一般情況下難以一一親臨進行試驗,因此必須預先選擇進行試驗比較的設備的制造廠商,一般同一類型的設備可選擇2-3家進行試驗和選型比較,不同類型的設備原則上都應進行選型比較和試驗,尤其是新型設備。但是,如果擬作選型比較的設備已有成功的生產實踐,而原料性質及產品質量和數量要求又與之相同或相近,也可以不做試驗。
來源:非金屬礦加工技術與應用手冊,作者:鄭水林、袁繼祖
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