硅粉加工是为有机硅甲基单体合成装置配套提供合格硅粉。外购的工业硅块在本装置加工后, 经气力输送到甲基单体合成装置。硅粉加工装置主要由硅块库、烘房、破碎及研磨系统、气力输送、氮气回收等组成。
研磨系统是硅粉加工装置的核心, 主要功能是把硅块研磨至甲基单体合成所需要的粒度及粒级组成的硅粉。
1 研磨工艺及研磨设备的选择
研磨工艺和研磨设备决定硅粉的粒度及粒级组成。目前国内可供选择的研磨设备有立式磨、雷蒙磨、钢球磨及冲旋粉碎机等。本文就研磨加工2 .8t/h 硅粉(可生产5 万t/a 有机硅)探讨研磨工艺和研磨设备的选择。
1.1 研磨工艺和研磨设备选择依据
主要从以下几个方面考虑:
a.产品粒度:硅粉的粒度及粒级组成主要由各有机硅生产厂商所采用的流化床决定, 粒径一般在44～144μm 范围内;
b.研磨部件损耗量及使用寿命;
c.研磨硅粉能耗及氮气消耗量;
d.自动化程度;
e.设备价格。
1.2 立式磨
1.2.1 由立式磨组成的研磨工艺
硅块经烘干、破碎后给入立式磨, 研磨后的硅粉被循环气流带出, 经收集器收集, 收下的粉料经振动筛筛分, 筛上粗粒返回磨机, 筛下细粒进入成品仓。收集器排出的含尘气体大部分循环, 少部分含尘气体(含尘质量浓度<50mg/m3)直接高空排放。
1.2.2 主要设备组成
HRM1250 立式磨1 台;收集器1 台;离心风机1 台;振动筛2 台。
1.3 雷蒙磨
1.3.1 由雷蒙磨组成的研磨工艺
硅块经烘干、破碎后给入雷蒙磨, 研磨后的硅粉被循环气流带出, 经旋风收尘器收尘, 收下的粉料经振动筛筛分, 筛上物料返回雷蒙磨, 筛下物料进入成品仓。旋风收尘器排出的含尘气体大部分循环, 少部分含尘气体不达标, 需经两级除尘, 一级洗涤后高空排放。
1.3.2 主要设备组成
5R 雷蒙磨1 台;一级旋风分级, 两级收尘, 后加一级洗涤除尘, 共4 台;风机2 台;振动筛2 台。
1.4 钢球磨
1.4.1 由钢球磨组成的研磨工艺流程
硅块经烘干、破碎后给入钢球磨, 研磨后的硅粉被循环气流带出, 经分离器分离, 粗粒返回钢球磨, 细粒经旋风收尘器收尘进入成品仓。旋风收尘器出来的含尘气体大部分循环, 少部分含尘气体经一级布袋除尘, 一级洗涤后高空排放。
1.4.2 主要设备组成
钢球磨Υ2200X3300 1 台;一级分离器、一级旋风分级, 一级收尘, 后加一级洗涤除尘, 共4 台;风机2 台。
1.5 冲旋粉碎机
1.5.1 由冲旋粉碎机组成的研磨工艺流程
硅块经烘干、破碎后给入冲旋粉碎机粉碎, 粉碎的物料被引风机气流带出, 经旋风分离器分离,细粉经收集器收集进入细粉仓, 尾气高空排放;粗粉给入振动筛筛分, 筛上粗粒返回冲旋粉碎机, 筛下产品(中粉)进入成品仓。
1.5.2 主要设备组成
冲旋粉碎机GCF6001 台;旋风分离器1 台;收集器1 台;振动筛1 台;风机1 台。
2 研磨工艺及研磨设备评述
就研磨硅粉而言, 立式磨、雷蒙磨、钢球磨及冲旋粉碎机目前在有机硅厂都有使用。雷蒙磨和钢球磨较早应用于研磨硅粉, 但因工艺流程复杂, 效率低, 硅粉的产品粒度较细, 工艺参数调整困难, 噪音大, 需加隔音罩;研磨介质磨辊、钢球、衬板耗量大;硅粉含铁量高;研磨对系统含氧量要求高, 必须在氮气保护下进行, 氮气消耗量大, 因此目前新建有机硅厂已很少使用雷蒙磨和钢球磨研磨硅粉。
立式磨在水泥、非金属、化工等行业应用较广, 与雷蒙磨系统相比, 立式磨有如下优点:a .立式磨系统设备少, 流程简单, 系统密封性好;b .立式磨系统采用一级收尘, 效率高, 操作方便, 而雷蒙磨为三级收尘, 工艺系统复杂, 效率低;c .雷蒙磨为悬辊磨, 而立式磨为压辊磨, 安全性好;d .立式磨系统噪音低, 实测为85 分贝, 不用加隔音罩;e .立式磨系统单位产品能耗比雷蒙磨系统低。
鉴于上述优点, 我院于2001 年把该设备引入有机硅行业, 用于研磨硅粉。经多年的运行, 证明立式磨系统流程简单、操作方便、安全、收尘效果好, 硅粉的粒度及粒级组成较合适, 系统自动化程度高, 设备噪音及单位产品能耗较低, 氮气消耗量远低于雷蒙磨系统。
该类型设备将是未来研磨硅粉的首选设备。此外国内现有多家有机硅厂在采用冲旋粉碎机研磨硅粉。与立式磨系统相比, 该系统主要优点是设备价格低, 产品粒度粗, 系统单位产品能耗低。主要缺点是冲旋粉碎机检修和换刀片较频繁, 系统自动化程度低, 操作和维修工作量大, 收集器尾气(含尘质量浓度<50mg/m3)高空排放, 气体未循环, 且研磨硅粉时系统无氮气保护, 有一定的爆炸风险。
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