粉洗鹽設備選型及生產工藝

李洪昌

(山東中評恒信資產評估有限公司,山東 濟南 250098)

國內目前的食用鹽種類不能滿足市場多樣化的需求,在一些發達國家,按照包裝規格、使用用途、口味、顆粒大小等進行了分類,類別眾多,對于消費者不同需要,生產多種類、多類別的鹽產品必將成為食用鹽行業趨勢。粉洗鹽是粉碎洗滌鹽的簡稱,指對原料鹽經過粉碎、洗滌,除去雜質、提升純度、增加白度,均勻顆粒等加工的鹽。該產品一般采用大粒優質海鹽、湖鹽為原料進行深加工得到的食用鹽產品,可直接用于餐飲,對于增強身體健康、提高兒童智力,防治碘缺乏病等就有良好的效果[1-2],產品質量達到GB 5461—2000標準,質量指標詳見表1。

表1 粉洗鹽質量標準

我國對食用鹽生產的標準將越來越嚴格,消費者對鹽產品的要求越來越高,食用鹽生產加工廠家的生產成本將不斷增加。目前粉洗鹽生產加工需要對生產工藝,生產設備通過生產改造、工藝革新等方式來增強企業的競爭力。企業從工廠初期的規劃設計、設備選型以及設備材質確定等方面,將按照最新的標準和規范執行,這是粉洗鹽生產企業必須面對的問題。本文通過介紹我國近些年來粉洗鹽新的生產工藝、生產技術以及新型設備的發展及應用,為粉洗鹽加工企業提供必要的幫助,同時對以后粉洗鹽加工企業的新建、設備選型、技術革新提供參考。

1 工藝流程

目前粉洗鹽行業主要采用1級粉碎2級洗滌、1級粉碎3級洗滌、2級粉碎3級洗滌的生產工藝,但是粉碎機與洗滌設備的排列順序不同,對粉洗鹽的成品的粒度、品質影響較大。常見的洗滌破碎排列方式主要有以下幾種:

1)原料鹽→一級粉碎機→一級洗滌設備→二級洗滌設備→離心脫水;

2)原料鹽→一級洗滌設備→二級洗滌設備→離心脫水→一級粉碎機;

3)原料鹽→一級洗滌設備→一級粉碎機→二級洗滌設備→離心脫水;

4)原料鹽→一級洗滌設備→一級粉碎機→二級洗滌設備→二級粉碎機→三級洗滌設備→離心脫水;

5)原料鹽→一級洗滌設備→一級粉碎機→二級洗滌設備→三級洗滌設備→離心脫水→二級粉碎。

筆者經過對天津、山東、廣州等多家粉洗鹽生產企業的走訪調查,對比以上企業的生產工藝及產品的粒度、白度、固體不溶物占比后,認為(原料鹽→一級洗滌設備→一級粉碎機→二級洗滌設備→二級粉碎機→三級洗滌設備→離心脫水)所列示的工藝流程最為合理,生產出的產品品質最高。

通過以上洗滌、粉碎、離心脫水流程的處理可以獲得含水量2%～3%的精制濕鹽,如果企業有濕鹽市場,以上產品即可上市銷售。鑒于濕鹽儲存容易結塊,不便于保存,一般粉洗鹽工藝流程還包含干燥系統、篩分系統、包裝系統,完整的工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

2 主要設備的選型

2.1 原鹽儲存系統

原鹽儲存系統一般包括原鹽儲存倉庫、原料鹽料倉。

為保證生產的連續穩定運行,企業需要根據生產規模的需要建造原鹽儲存倉庫,用于儲存生產使用的原料鹽,一般倉庫的原鹽儲存量不少于一天的使用量,具體根據企業距離原料產地的遠近及運輸方便程度確定。原料鹽的質量越高,生產出的成品鹽的品質通常越高,為保證原料鹽的清潔度,通常原料鹽倉庫需要用混凝土硬化處理。

原料鹽料倉一般采用316L不銹鋼材料焊接而成,原鹽料倉須配有料位計,以便保證料倉出料口的定量輸送螺旋出料均勻,不會出現定量輸送螺旋空轉不出料的情況。原料鹽一般含有7%以上的水分,導致原料鹽黏度較大,容易堆積,造成原料鹽料倉出料口出料不暢、原料鹽堆積的情況,鑒于以上原因,設計師在設計料倉時出料口的角度不能小于60°,且料倉需要配置電動振打器,通過PLC控制程序設定電動振打器定期啟動,保障原料鹽不黏壁,不堵塞出料口。

2.2 輸送設備

輸送設備一般包括,定量螺旋輸送機(圖2)、皮帶機、螺旋輸送機、斗提機等設備。根據項目的現場空間要求選取合適的設備。

圖2 定量螺旋輸送機

定量螺旋輸送機又叫螺旋給料機,是對粉狀、顆粒狀物料進行控制給料、動態計量、連續輸送的生產計量設備。20世紀90年代我國從西班牙進口成套粉洗鹽精制設備,首次把定量螺旋輸送機應用于粉洗鹽行業。定量螺旋輸送機在調節生產能力、控制生產節奏以及保障粉洗鹽生產線的正常穩定運行等方面均起到了非常大的作用,目前已在粉洗鹽行業中廣泛使用。

皮帶輸送機,一般用于定量螺旋輸送機出口至一級洗滌設備中間,如果項目現場空間沒有特別的要求,盡量采用皮帶輸送機輸送原料鹽,皮帶輸送機除造價低、輸送能力強、結構簡單、維護方便等優點外,還具有以下幾種螺旋輸送機、斗提機等輸送設備不具備的優點。第一皮帶輸送機上部便于安裝除鐵器,可以有效清除原料鹽中夾帶的鐵器異物,防止鐵器進入后工序的粉碎機、離心機、離心泵等運轉設備中,造成運轉設備的損壞。第二皮帶輸送機屬于開放式設備,在皮帶輸送機兩側加裝安全護欄后,可以人工對皮帶輸送機上面較大的泥塊、石塊等異物進行挑揀清除。如現場空間比較狹小,空間受限,原料鹽需要提升的高度較高,可以優先選用斗式提升機。

2.3 洗滌粉碎系統

該系統為粉洗鹽工藝中的核心部分,對粉洗鹽成品的品質具有決定性的作用,正確的選擇設備至關重要。洗滌粉碎系統主要包括粉碎設備、洗滌設備。

粉碎設備,粉碎機是將大尺寸的固體原料粉碎至需要尺寸材料的機械,一般包括對輥式、錘片式、刀片式。對輥式粉碎機具有高效率及高出力的優點,比其他破碎機提高了20%以上的生產效率;物料粉碎精度比較高,有利于提高產品的品質,物料碎粒均勻,可以達到良好的處理效果;對輥粉碎機的運行成本低,無需消耗大量的能源,耗電量低,能夠降低成本,同時運行噪音低,操作環境良好,安全可靠。錘片式粉碎機具有很高的粉碎比,產品粒較徑比較小;破碎粘濕物料時,易堵塞蓖條篩縫,為此容易造成系統停機。刀片式粉碎機其主要特點是,采用高速旋轉的刀片將物料切割成小塊,該設備主要適用于粉碎硬度比較低的物料,例如塑料、橡膠、紙張等。粉洗產品鹽粒度要求較高,粒度適中的均勻的粉洗鹽市場價格更高,市場上更受歡迎,而粉末鹽的市場價格一般較低,鑒于粉洗鹽以上的特點,粉碎設備應選擇出料粒度均勻,粉末料較少的對輥粉碎機。

洗滌設備,粉洗鹽行業洗滌設備一般包括螺旋洗鹽機、攪拌洗鹽機、逆流洗鹽機。

螺旋洗鹽機分為單螺旋和雙螺旋等,靠螺旋轉動,起到攪拌洗滌和運輸作用,洗滌液從洗鹽機中間用噴頭噴淋進入洗鹽機,與物流行進方向相反,進行逆流攪拌洗滌,密度小的雜質從尾部溢流槽漂浮溢出,密度大的沉淀雜質沉入洗滌池底部,定期從排污閥排出;該機洗滌效果好,是清除可溶性雜質及泥沙的最佳選擇,多用在原鹽及中粗粒徑鹽的洗滌,即一級洗滌設備。

攪拌式洗鹽機主要由筒體、攪拌機組成,鹽漿由上部進入筒體,在槳葉的攪拌作用下,洗液對鹽顆粒產生強烈的沖刷、碰撞,并形成反向沖刷洗滌,使顆粒表面雜質與顆粒分離,達到清洗目的;鹽漿從底部通過鹽漿泵抽出,洗滌液從上部溢流堰溢出,通過地溝或管道流入洗液沉淀池。

逆流洗鹽機為椎狀容器設備,鹽漿由前段工藝洗滌后由設備上部進入,洗液從設備中下部進口進入,鹽顆粒在重力作用慢慢沉降,鹽顆粒在沉降的過程中與洗液充分混合接觸、碰撞并進行浮選;洗滌后的鹽漿由逆流洗鹽機下部排出,洗液及可漂浮雜物由溢流堰排出,通過地溝或管道流入洗液沉淀池;該設備不僅具有洗滌的作用,還具有增加鹽漿的濃度的稠厚作用,使進入離心機的鹽漿濃度增大,提高離心機的效率。

企業在選擇設備時可以根據原料鹽的品質,對洗滌設備進行選擇。如果原料鹽品質較高,里面包含的泥沙等雜物較少,可以選擇螺旋洗鹽機、攪拌式洗鹽機組成的兩級洗滌工藝即可。如果原料鹽品質較差,里面包含的泥沙等雜物較多,應選擇螺旋洗鹽機、攪拌式洗鹽機、逆流洗鹽機組成的三級洗滌工藝。

2.4 離心脫水系統

離心脫水系統核心設備為離心機,離心機是利用離心力,分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機械。離心機分為過濾式離心機和沉降式離心機,過濾式離心機主要是通過高速旋轉的離心轉鼓產生的離心力,配合適當的濾網,將固液混合物中的液相通過離心力甩出轉鼓,而將固相留在轉鼓內,達到分離液體和固體的效果或者俗稱脫水的效果;沉降式離心機的主要是通過轉子高速旋轉產生的離心力,增加混合液中不同比重的液相或固相的沉降速度,把混合物中不同密度、不同沉降系數物質進行分離。

鑒于粉洗鹽的物理特性,過濾式離心機更加適合粉洗鹽的分離。目前國內主要采用臥式雙級推料離心機,臥式雙級推料離心機是一種兩級轉鼓,連續生產的高效離心機,該離心機能在額定轉速運轉下,連續進行進料、分離、洗滌、卸料等工藝操作;具有操作連續、產量大、運行穩定、效率高等特點,物料在一級和二級轉鼓內可充分脫水,鹽餅的含水量比較低,產品水分可達到2.5%以內。根據筆者對國內多家鹽生產廠家的了解,目前國內使用較多的進口離心機主要為瑞士福萊姆有限公司生產,國內品牌的離心機近些年技術也已非常的成熟穩定,其中浙江輕機實業有限公司、重慶江北機械有限責任公司生產的臥式雙級推料離心機在國內鹽行業廣泛應用,并獲得不錯的口碑。

2.5 干燥除塵系統

干燥除塵系統主要包括,鼓風機、引風機、干燥機、旋風除塵器、布袋除塵器或者濕式除塵、干燥熱源設備等,其中干燥機為該系統的核心設備。

干燥機是用于進行干燥操作的設備,通過加熱使物料中的濕分,一般指水分或其他可揮發性液體成分汽化逸出,以獲得規定含濕量的固體物料。目前粉洗鹽行業中應用較多的干燥機主要有流化床干燥機、氣流干燥機、滾筒干燥機,其中流化床干燥機應用最為廣泛。流化床干燥機全稱為流態化床干燥機,又稱沸騰床,是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態,將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中,從而使顆粒具有流體的某些表觀特征的設備。結合國內外粉洗鹽行業單套產能較小的特點,使用振動流化床效果較好,振動式流化床可以在較低的氣流速下流化,從而降低了對風機風速、風壓的要求,減少能耗,降低生產成本。

除塵系統一般包括旋風除塵器、布袋除塵器、濕式除塵,目前粉洗鹽行業主要采用兩級除塵旋風除塵器和布袋除塵器的組合,或旋風除塵器和濕式除塵器組合。旋風除塵器借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁,再借助重力作用使塵粒落入灰斗,旋風除塵器是由進氣管、排氣管、圓筒體、圓錐體和灰斗組成,結構簡單,易于制造、安裝和維護管理,設備投資和操作費用都較低,通常旋風除塵器的除塵效率為90%以上,適用于作為粉洗鹽除塵系統中的一級除塵器。

布袋除塵器是一種干式濾塵裝置,它常用于捕集細小、濕度較小的粉塵;濾袋一般采用濾布或非氈制成,利用濾袋對含有粉塵氣體進行過濾,當氣體進入布袋除塵器后,顆粒較大及密度大的顆粒,在重力的作用逐漸下沉,落入布袋除塵器灰斗,含有粉塵的氣體在通過濾袋時,粉塵被過濾掉,從而得到潔凈的氣體。布袋除塵器除塵效率比較高,一般在99%以上,適用于作為粉洗鹽除塵系統中的二級除塵器。

濕式除塵器是利用洗滌液(一般為水)與含塵氣體充分接觸,將粉塵洗滌下來而使氣體凈化的方法。這種除塵方器除塵效率高、結構簡單、設備體積小、維護方便,比較適合于處理溫度高、濕度高的氣體;濕式除塵效率較高,一般除塵效率在98%以上,適用于作為粉洗鹽除塵系統中的二級除塵器。

布袋除塵器的優點是能夠回收干燥的物料,沒有二次需要處理的附屬物,但是其內部的除塵濾袋容易損壞,更換比較麻煩,且維護、維修費用相對較高。濕式除塵器結構簡單、造價低、占地面積小、操作維修方便,但是會產生需要處理的二次洗滌水。企業可以根據現場是否方便處理洗滌水的現狀,選擇布袋除塵器或濕式除塵器作為二級除塵器。

2.6 篩分系統

篩分系統一般包括篩分設備、色選機等設備。

篩分設備是利用篩子將粒度范圍較寬的顆粒群按顆粒的大小分成不同級別的設備,一般分為滾筒篩、固定篩、振動篩、搖動篩等。

在粉洗鹽行業中振動篩、滾筒篩應用較為廣泛。振動篩具有帶平面篩面的矩形篩箱,篩箱用彈性元件支承(或吊掛)在機架上并用激振器進行激振,其振幅受給料及其它動力學因素的影響,可以改變;振動篩的振動頻率高、振幅小、物料在篩面上做跳躍運動,因此處理能力和篩分效率都較高。滾筒篩是分選中應用非常廣泛的一種設備,是通過對篩分物粒徑大小來控制垃圾分選的,分選精度高,滾筒篩的筒體一般分多段,可視具體情況而定,篩孔由小到大排列,每一段上的篩孔孔徑相同。滾筒篩運行平穩、噪聲較低、結構簡單、維修方便、篩分筒可封閉,易于密閉收塵,但是粉洗鹽中有較多的楔狀鹽顆粒,該類顆粒統一嵌入篩網中,無法脫出造成篩網堵塞,某些企業最初采用人工定期用毛刷清理的篩網,現在滾筒篩一般都配備了自動清網裝置,采用橡膠條或者其他方式定期對篩網自動清理,從而大大提高了生產效率。

色選機是根據物料光學特性的差異,利用光電探測技術將物料中的異色顆粒自動分揀出來的設備;色選機主要由給料系統、光學檢測系統、信號處理系統和分離執行系統組成;隨著現代食用鹽行業的對品質的要求越來越高,色選機也逐漸應用到粉洗鹽行業中,色選機的應用大大地提高了粉洗鹽的品質。

2.7 包裝系統

包裝系統主要由包裝設備、皮帶機組成。包裝設備為能完成全部或部分產品、商品包裝過程的設備,包括充填、裹包、封口等主要工序,以及清洗、堆碼和拆卸等工序;此外,某些包裝還包括計量或在包裝件上蓋印等工序;使用機械包裝產品可提高生產率,減輕勞動強度,適應大規模生產的需要,并滿足清潔衛生的要求。

3 結論

工藝流程的選擇和生產設備確定,對企業非常重要,詳細介紹了國內外粉洗鹽生產的新型工藝、新型設備的應用情況,為粉洗鹽生產企業的發展提供借鑒,同時對粉洗鹽生產企業的新建、技術革新以及設備選型提供必要的參考依據。