大型凹凸棒土生产线工艺设计项目可行性方案.docx
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大型凹凸棒土生产线工艺设计项目可行性方案
大型凹凸棒土生产线工艺设计方案
一、概述
1、凹凸棒简介
1.1、组成结构
凹凸棒土是一种具纤维纹理层链状过渡结构的含水富镁硅酸盐为主的粘土矿，在矿物学上属于海泡石族，其化学式为：
Mg5（H20）[Si40lo]2（OH）2·4H20。
其结构由Bradley于1940年提出，理论化学成分为：
SiO，56．96％；（Mg，A1，Fe）0，23．83％；H0，19．21％。
其晶体结构呈长宽比很高的纤维状或窄带状，其结构属2：
1型粘土矿物。
在每个2：
1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。
在四面体条带间形成与链平行的通道，通道横断面约3．7×6．3A。
通道中充填沸石水和结晶水。
1.2、分布及储量
凹凸棒石矿物几乎遍及世界各地，但具有工业意义的矿床所占比例不大，仅限于美国、中国、西班牙、法国、土耳其、塞内加尔、南非、澳大利亚、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英国、俄罗斯（Irkutsk,伊尔库茨克）、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、乌克兰、亚美尼亚、阿塞拜疆、白俄罗斯、尼日尔等20余国。
1982年中国江苏盱眙县发现凹土，之后相继在全国另14个省区发现凹土矿。
盱眙地区探明储量在6700万吨以上，分布在32个矿山,但仅可供35年左右消耗量。
凹土粘土（凹土粘土品质低于凹土）储量5亿吨以上，居世界首位，可供350年以上消耗。
（数据来源：
盱眙县凹凸棒土资源综合利用支柱产业建设“十一五”规划纲要）
1.3、加工技术
原始大块物料首先经破碎机粉碎。
物料经粉碎到所需粒度后，由提升机将物料送至储料斗，再经振动给料机将料均匀连续的送入主机磨室内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀铲起物料送到磨辊与磨环之间，因磨辊的滚动而达到粉碎目的。
物料研磨后的细粉随鼓风机的循环风被带入分析机进行分选，细度过粗的物料落回重磨，合格细粉则随气流进入成品旋风集粉器，经出粉管排出，即为成品。
2、分类及应用
常见凹凸棒土的矿型有以下几种：
（1）凹凸棒土型；
（2）蒙脱石型；（3）凹凸棒土一蒙脱石型；（4）白云石一凹凸棒土型；（5）白云石+凹凸棒土一蒙脱石型；（6）蛋白石一凹凸棒土一白云石型。
要得到理想的凹凸棒土纯样，只有选择凹凸棒土型矿石才可达目的。
该矿石分布在凹凸棒土矿床矿层的中部，凹凸棒土含量大于80％，含有少量的石英、白云石、非晶蛋白石，几乎不含蒙脱石。
由于凹凸棒石粘土具有的特殊的物理化学性质和工艺性能，使其在石油、化工、建材、造纸、医药、农业等方面得到广泛应用。
国内目前用量最大的是涂料、钻井泥浆、食用油脱色。
2.1、建材行业的应用
白云石凹凸棒石粘土作为涂料的填充剂、流平剂、增稠剂和稳定剂，其性能好，成本低，可代替传统的轻钙。
凹凸棒石涂料的涂膜在电镜里观察，其晶体呈网状排列，均匀地分布在有机粘结剂中，所以涂膜耐洗擦。
尤其是凹土在外力搅拌下分散性好，形成稳定的不被电解质破坏的悬浮液，使涂料不沉淀、不分层，与传统的106涂料相比较，具有多种优越性：
涂刷性能好，不流挂，节约钛白粉的用量，还可作油漆的填料，墙板材料的填料，生产天花板墙壁板，其特点是：
对水份接受、排放性能强，不膨胀不变形，粘结性能好，质轻韧性大，具有隔热保暖、吸声的作用，可防虫蛀，抗垂度强，能适应空气温度的变化，且不变形。
2.2、轻工
揉革，用凹土代替苏打揉革，可节约20－30％贵重红矾的用量，降低成本。
揉制时间从6.2小时减少到4.2小时，揉出的革外观好，弹性强，丰富、柔软；也可作橡胶的填料，皮鞋底的填料，来增加除臭透气能力，用凹土作为香型塑料花，释放慢，保香时间长，成本低，柔软不易破裂，造型美观逼真。
在造纸行业可作纸张加填和涂布颜料，主要用于凹版印刷，并可用于胶印、颜料、涂布纸和涂布纸板，目前造纸业正从酸式造纸向碱性造纸转化，随着中性施胶技术的推广，特别是涂布纸和纸板产量的增长，需求较大。
2.3、农业、畜牧业、多种经营
凹土粉作为混合饲料的添加剂，以其特有的物理性能，能促进动物机体的新陈代谢，提高饲料转化率，使动物食欲旺盛，皮毛丰润，增重快，出栏早，降低饲养成本。
同时还具有优良的吸附性，能有效地吸除动物的大肠肝菌、肠道毒素，起到防疫治病、除虫杀菌的作用，并提供牲畜生长必要的微量元素；作为颗粒饲料的粘结剂，具有良好的粘结力，既降低了饲料生产成本，又可提高饲料的利用率，它能吸附鱼塘中的氨离子，防水质污染，防腐臭。
由于其比重轻，沉降速度慢，延长鱼的食用时间，饲料利用率高，储存期延长，外观光滑；预混合饲料的生产技术要求较高，在国外被称为饲料的核心，凹土作为预混饲料载体可节约大量的粮食，还可保持维生素等不会失效，微量元素不散失；作为复合肥粘结剂，造粒成型率高，时间短，所造颗粒强度高，表面光洁度好，保肥时间长，因此这种粘结剂，能提高生产能力，减少电耗，还可以节约滑石粉、氯化铵等高价原料的用量；以凹凸棒石作为农药的悬浮剂和载体，生产特效农药，可延长药效，保质期长，并降低农药生产成本；作化肥厂制气的煤球粘结剂，粘结力强，强度高，成本低，造气率高，还可提高煤球固定碳含量，降低粉尘污染等。
3、工艺介绍
3.1流程介绍
原矿皮带输送机锤式破碎机振动筛斗式提升机
旋风选粉器LHJ型超细粉碎机斗式提升机料仓
引风机
脉冲除尘器
皮带传送输送机产品
3.2、生产任务
1.生产能力：
当不计粒度时，至少140吨/小时产品，100万吨/年。
2.工作班制：
10小时/班，一天两班，每年工作360天，全年工作7200小时。
二、设计选型及计算
1、预破碎
一般粉体加工的第一步都是进行预破碎，因为原料大多都是较大的块状物料。
通过预破碎，能使物料达到较细的粒度，以便后续加工。
具体选择破碎机械要依据原矿的性质、原料粒度、下一工序所要求的物料细度以及设备类型而定。
在加工凹凸棒土的工程中，本设计选用锤式破碎机作为预破碎机械，同时设置筛分和分级设备，以控制产品粒度和提高粉碎作业的效率。
1.1、预破碎流程
带检查筛分的粉碎流程
1.2、机器选型
1.2.1对破碎机械的选择
（1）单转子锤式破碎机：
PC系列600x400锤式破碎机技术参数：
型号
PC600x400
转子直径/mm
600
转子/mm
400
转速r/min
1000
最大给料粒度/mm
<220
出料粒度/mm
5-15
处理能力t/h
8-15
功率/KW
18.5
锤头数量
20
设备重量/t
1.8
外形L*W*H/mm
1150*1095*1230
（2）锤式破碎机介绍
a结构
锤式破碎机箱体、转子、锤头、反击衬板、筛板等组成。
b特点
（1）工作锤头，采用新工艺铸造，具有耐磨、耐冲击。
（2）可据客户要求，调节需要的粒度。
（3）锤破机体结构密封，解决了破碎车间的粉尘污染和机体漏灰问题。
（4）整体设计造型美观、结构紧凑，易损件少，维修方便等优点，是升级换代产品。
（5）结构紧凑，外形美观，耐磨性好，维护方便
（3）工作原理
锤式破碎机主要是靠冲击作用来破碎物料的.破碎过程大致是这样的,物料进入破碎机中,遭受到高速回转的锤头的冲击而破碎,破碎了的物料,从锤头处获得动能,从高速冲向架体内挡板,筛条,与此同时物料相互撞击,遭到多次破碎,小于筛条之间隙的物料,从间隙中排出,个别较大的物料,在筛条上再次经锤头的冲击,研磨,挤压而破碎,物料被锤头从间隙中挤出.从而获得所需粒度的产品
（4）主要参数计算
1）转子转速
由上表知，工作转速是1000r/min。
转子转速的大小与破碎机的规格、产品粒度和物料的性质有关。
增大圆周速度可使破碎比增大，并且产品中细料的含量增加，但圆周速度过大时，将显著增加电耗，同时导致锤子，箅条和衬板的磨损加快。
产品粒度要求越细，转子转速也越高，锤子的数目也越多。
2）功率
选配电动机时，可根据以下经验公式估算其功率
NM=KD2Ln（KW）
L——转子的长度，m
D——转子的直径，m
n——转子的转速，r/min
K——系数，0.1~0.15
3）生产能力
锤式破碎机的生产能力可按下式计算
Q=60ZLedeKμnρ（t/h）
Z——卸料箅条的间隙数目
L——卸料箅条间隙的长度，m
e——卸料箅条间隙的宽度,m
de——产品的粒度，m
K——转子圆周方向上的锤子数目，一般取3~6
ρ——破碎产品的容积密度，t/m3
μ——物料松散及不均匀性，一般取0.015—0.07
4）所需台数
从生产任务知，该锤式破碎机完全满足生产任务，即生产速率可达到140t/h，产品粒径在5~15mm。
所以锤式破碎机需13台。
1.2.2对振动筛的选择
（1）机械构造
振动筛一般由振动器、筛箱、支承或悬挂装置、传动装置等部分组成。
1）振动器：
单轴振动筛和双轴振动筛的振动器，按偏心重配置方式区分一般有两种型式。
偏心重的配置方式以块偏心型式较好。
2）筛箱：
筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。
筛框是由侧板和横梁构成。
筛框必须要有足够的刚性。
3）支承装置：
振动筛的支承装置有吊式和座式两种。
座式安装较为简单，且安装高度低，一般应优先选用。
振动筛的支承装置主要由弹性元件组成，常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。
4）传动装置：
振动筛通常采用三角带传动装置，振动筛的结构简单，可以任意选择振动器的转数，但运转时皮带容易打滑，可能导致筛孔堵塞。
振动筛也有采用联轴器直接驱动的。
联轴器可以保持振动器的稳定转数，而且使用寿命很长，但振动器的转数调整困难
（2）主要优点：
1）由于筛箱振动强烈，减少了物料堵塞筛孔的现象，使筛子具有较高的筛分效率和生产率。
2）构造简单、拆换筛面方便。
3）筛分每吨物料所消耗的电能少
（3）工作原理
振动筛工作时，两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。
振动筛工作部分固定不动，靠物料沿工作面滑动而使物料得到筛分。
固定格筛是在选矿厂应用较多的一种，一般用于粗碎或中碎之前的预先筛分。
它结构简单，制造方便。
不耗动力、可以直接把矿石卸到筛面上。
主要缺点是生产率低、筛分效率低，一般只有50—60%。
（4）技术参数
型号规格
电机功率（kw）
筛网面积（m2）
处理能力（ｔ/ｈ）
2YK1224
5.5
2.88
20-100
1）振动强度：
表示筛面振动的强烈程度
κ=Aω2/g
ω——角速度，ω=πn/30，rad/s
n——偏心轴转速，r/min
A——振幅，m
g——重力加速度，m/s2
2）生产能力Q,
Q=3600hBνρB（t/h）
B——工作面宽度，m
ρB——物料松装密度，t/m3
h——料层的厚度，m
ν——物料在筛面上的移动的速度，m/s
（5）所需台数
由上面的选型知，振动筛只需两台。
2输送设备
2.1、斗式提升机主要特点
1..驱动功率小,采用流入式喂料、诱导式卸料、大容量的料斗密集型布置.在物料提升时几乎无回料和挖料现象,因此无效功率少。
2.提升范围广,这类提升机对物料的种类、特性要求少,不但能提升一般粉状、小颗粒状物料,而且可提升磨琢性较大的物料.密封性好,环境污染少。
3.运行可靠性好,先进的设计原理和加工方法,保证了整机运行的可靠性,无故障时间超过2万小时。
提升高度高.提升4.使用寿命长,提升机的喂料采取流入式,无需用斗挖料,材料之间很少发生挤压和碰撞现象。
本机在设计时保证物料在喂料、卸料时少有撒落,减少了机械磨损
2.2鉴于硅藻土几乎没有腐蚀性，所以选用D型——胶带斗式提升机
2.1.2、D型工作原理
TD型斗式提升机由运行部分（料斗与牵引胶带）,带有传动滚筒的上部区段,带有拉紧滚筒的下部区段,中间机壳,驱动装置,逆止制动装置等组成,适用于向上输送松散密度ρ<1.5t/m3粉状、粒状和小块状的无磨琢性和半磨琢性散状物料,如煤、砂、焦末、水泥、碎矿石等。
TD型斗式提升机结构形式:
传动装置TD型斗提升机的传动装置有两种形式分别配有YZ型减速器ZQ（或YY）型减速器。
YZ型轴减速器直接装在主轴轴头上,省去了传动平台、联轴器等,使结构紧凑、重量轻,而且其内部带有异型辊逆止器，逆止可靠。
该减速器噪音低，运转平稳，并随主轴浮动，可消除安装应力。
2.1.3、技术参数
2.1.4计算台数
由于凹凸棒土平均密度是2.27g/cm3，即2.27t/m3，生产中要求斗式提升机每小时输送140t，所以需要输送大约61.67m3的物料，所以直接选用料斗型式是SD型的斗式提升机3台，即输送能力为27m3/h。
2.2皮带输送机
2.2.1说明
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。
主要由机架、输送皮带、皮带辊筒、张紧装置、传动装置等组成。
它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。
它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。
除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线
2.2.2、工作原理
带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。
带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒）；另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。
驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。
驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。
物料由喂料端喂入，落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦带动运送袋卸料端卸出。
2.2.3技术参数
胶带宽度（mm）
输送长度（m）/功率（kw）
输送速度（m/s）
输送量（t/h）
400
≤12/1.5
12-20/2.2-4
20-25/4-7.5
1.3-1.6
40-80
500
≤12/3
12-20/4-5.5
20-30/5.5-7.5
1.3-1.6
60-150
650
≤12/4
12-20/5.5
20-30/7.5-11
1.3-1.6
130-320
800
≤6/4
6-15/5.5
15-30/7.5-15
1.3-1.6
280-540
2.2.4、设备台数
选用胶带宽度在500mm的输送机2台
3超细粉碎
3.1、LHJ型超细粉碎机
3.1.1、工作原理
物料经粗破后，由进料装置送至主机粉碎腔，在高速回转装置产生的高压高频脉动旋气流能场的作用下，颗粒作气固螺旋运动，从而形成若干个大小旋流，物料与高速回转器件及颗粒之间互相挤压、碰撞、磨擦、剪切而实现超细粉碎。
粉碎后的物料被上升的气流输送至叶轮分级区，在分级轮离心力和风机抽力的作用下，实现粗细粉的分离，不合格的粉料由内分级机器返回粉碎腔再次粉磨，合格的细粉由旋风收集器收集，净化的气体由引风机排出。
3.1.2、性能特点：
LHJ型超细机械粉碎机是吸取传统粉磨设备的优点，结合创新的粉碎、分级技术，开发生产的新型机械粉碎设备，具有产量大，成品粒度集中且无大颗粒的典型优势。
1、粉碎比大，入料粒度最大可达30mm，产品粒径5～150um可任意调节。
2、集粉碎、分级于一体，可直接生产出各个粒度级的产品，无大颗粒，无筛余，无须进行二次分级。
3、独特的除渣设计可去除矿物中的杂质，保证产品的纯度和白度，增加粉碎产量。
4、生产能力大，生产1250目的粉体时，产量可达1500kg/h，比同类机械粉磨设备节能50%。
5、粉磨针状物料可获得颗粒长径比平均15：
1的产品。
6、大型机1250目成品产量达到3t以上；
7、系统采用负压生产，无粉尘飞扬，噪音低，生产环境优良。
8、应用范围：
滑石、高岭土、重晶石、硅灰石、水镁石、云母、蛭石、叶腊石、石灰石、氧化铁、氧化铝、化工物料等物料的超细粉碎。
3.1.3、技术参数
型号
LHJ-50
LHJ-70
LHJ-150
LHJ-260
LHJ-500
LHJ-750
进料粒径（mm）
≤30
≤30
≤30
≤30
≤30
≤30
产品细度（um）
6～150
6～150
6～150
6～150
6～150
6～150
产量（t/h）
0.1～1.0
0.1～1.5
0.4～3.0
0.6～5.0
2.0～15
3.0～35
功率
粉碎主机（kw）
22
37
75
132
220
315
配套功率（kw）
20
35
50
70
80
90
3.1.4、计算台数
由上面实例可估算生产硅藻土时，采用LHJ—750型机械粉碎机,成品粒度在600——1250目时，产量最少约可达到18t/h。
所以当生产任务为140t/h时，最少需8台LHJ—750型机械粉碎机。
4、旋风选粉机
4.1、工作原理
旋风式选粉机的分级室是一个用钢板制成的圆柱形外壳。
在分级室内，小风叶和撒料盘一起固定在垂直轴上。
由电动机经过胶带传动装置带动旋转，在分级室中形成强大的离心力。
进入到分级室中的气粉混合物在离心力的作用下，大或重的颗粒受离心作用力大，故被甩至分级室四周边缘，并不再受离心力的影响，自然下落，便被收集下来，之后作为粗粉经粗粉管排出；小或轻的物料受离心力作用小，在分级室内部悬停，受气流影响被带至高处，顺管道动动至下一组件内被分级或收集。
通过变频器调节转速便可调整分级室中离心力的大小，达到分出指定粒度的物料的目的
4.2、性能优势、特点
该选粉机的主要特点是能耗低、处理量大、组合结构方式灵活：
可与流化床粉碎主机互换成为粉碎分级机，可与雷蒙机、球磨机、对辊磨等粗粉碎机组合，分离其中的超细粉，起到能耗低、污染小的作用；可与干燥机、传送带、自动包装机等直接对接，简化生产流程和步骤
4.3、技术参数
型号
XX15
XX20
XX25
选粉室直径（m）
1.5
2.0
2.5
旋风筒
直径（m）
0.65
0.96
1.10
数量（个）
6
8
生料产量（t/h）
16
28
44
水泥产量（t/h）
12
33
42
主轴转速（r/min）
190-390
190
180
电机型号
Y132S-8
Y160L-8
Y180L-8
电机转速（r/min）
710
720
730
电机功率（kw）
2.2
7.5
11
配用风机型号
4-72-118C
4-72-1110C
4-72-1112C
风量（m3/h）
22280
37850
68020
风压（KPa）
2.39
2.31
2.44
功率（kw）
22
40
75
设备重量（t）
3.60
8.08
11.44
设备外形长X宽X高（mm）
3370X3370X4780
4680X4020X6910
4840X4840X7855
4.4、计算台数
由于选粉机是接在气流粉碎机的下一流程，但次选粉机处理量大，所以只需型号为XX15一台就足够了。
5、DMC系列脉冲长布袋除尘器
5.1、工作原理
DMC型脉冲布袋除尘器的除尘，是通过除尘滤袋进行的，当尘含尘空气进入箱体内，因气流突然扩张，流速骤然降低，这样颗粒大的借自身重力落进集尘箱，其余灰尘被阻留在滤袋外壁。
为了保证设备的正常运转，维持一定的设备阻力，DMC型脉冲除尘器采用压缩空气喷吹滤袋，由控制系统完成脉冲，经喷吹管喷出，通过诱导周围大量空气进入滤袋，使滤袋瞬间急剧膨胀，引起一次脉冲振动，将积附在滤袋外壁的灰尘抖落，进入集尘箱，经输送机排出机外
5.2、性能特点
该产品综合了分室反吹和脉冲清灰两类除尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度不足和一般脉冲清灰粉尘再附等缺点，使清灰效率提高，喷吹频率大为降低。
该产品使用淹没式脉冲阀，降低了喷吹气源压力和设备运行能耗，延长了滤袋、脉冲阀的使用寿命，综合技术性能大在提高。
1.设计新颖，采用了进气结构，较粗的高温颗粒直接落入灰斗，有效的保护了滤袋。
2.采用长滤袋，在同等处理能力时设备占地面积少，更便于老厂改造。
3.采用分室分离线清灰，效率高，粉尘的二次吸附少，同时有效的降低了设备能耗，滤袋与脉冲阀的疲劳程度也相应降低，成倍地提高了滤袋和阀片的寿命，大量减少了设备运行维护的费用。
4.检修换袋可在不停系统风机，系统正常运行的条件下分室进行。
5.滤袋袋口采用弹簧涨紧结构，拆装方便，具有良好的密封性。
6.箱体经过气密性设计，并以煤油检漏，最大程度上减少漏风。
7.整台设备由PLC机控制，实现自动清灰、卸灰、自动温度控制及超温报幕。
5.3、技术参数
DMC-32
DMC-48
DMC-64
DMC-80
DMC-96
总过滤面积（m2）
24
36
48
60
72
过滤风速（m/min）
1.04～1.67
1.15～1.62
1.21～1.74
1.25～1.67
1.27～1.62
处理风量（m3/h）
1500～2400
2500～3500
3500～5000
4500～6000
5500～7000
滤袋数量（条）
32
48
64
80
96
耗气量（m3/min）
0.032
0.048
0.064
0.08
0.096
入口浓度（mg/Nm3）
200
出口浓度（mg/Nm3）
50
喷吹压力（Mpa）
0.5～0.7
承受负压（Pa）
5000
设备阻 力（Pa）
≤1200
脉冲阀
规格
1"
数量（个）
4
6
8
10
12
电机型号功率
Y90S-2
Y90L-2
Y100L-2
Y132S1-2
Y132S1-2
（KW）
1.5
2.2
3.0
5.5
5.5
5.4、计算台数
根据前一流程的选粉机的风量22280m3/h，若选型号为DMC-80的脉冲长布袋除尘器，则需要的台数=22280÷5000=4.5台，所以需要五台此设备。
6、引风机
6.1、工作原理
引风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。
引风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。
引风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理
6.2、特点
1、该风机的性能为高压头、中流量，适用于循环流化床锅炉及其它场合各种运行工况，安装检修方便。
2、机组运行可靠性高，高效工况范围宽，容易选到高效工况点。
3、风机的主要结构：
机壳、叶轮、进风
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