粘濕物料在水泥生產(chǎn)過程中的問題解析

陳冬珍，劉曄，謝蓉，郭玉興

粘濕物料在水泥生產(chǎn)過程中的問題解析

Problem Resolution of Sticky Materials in Cement Production Process

陳冬珍，劉曄，謝蓉，郭玉興

1 前言

國內(nèi)南方、東南亞等地區(qū)，受多雨氣候條件的影響，故水泥生產(chǎn)所用輔助原料粘土水分大、粘性大，在破碎、輸送、儲存及配料等工藝處理過程中存在粘掛、結(jié)塊、蓬倉、堵塞以及配料困難等令人煩惱的問題。本文就水泥生產(chǎn)過程中有關(guān)粘土物料處理的問題作一簡單解析，供大家參考。

2 粘濕物料——粘土在水泥生產(chǎn)過程中常見的問題及處理方法

粘濕物料泛指水泥廠中水分和塑性指數(shù)較高的、易粘掛、結(jié)塊、起拱，從庫或倉中下料時不暢的物料或混合料。粘土是粘性物料的典型代表，具強(qiáng)塑性、吸水性、膨脹性、收縮性、吸附性、凍脹性等特殊性。東南亞地區(qū)、國內(nèi)南方地區(qū)一般粘土塑性指數(shù)大于30以上，西北地區(qū)20～25左右，華北地區(qū)15～20左右。

2.1 采用預(yù)配料解決粘土粘濕的問題

所謂預(yù)配料就是石灰石與粘土預(yù)配成混合料再與校正料于調(diào)配站的二次配料，目的是為了解決粘土在破碎、輸送、儲存及配料等工藝處理過程中出現(xiàn)粘掛、堵塞等諸多問題，也可節(jié)省投資。有些水泥公司特別是國外水泥公司會采用石灰石和粘土預(yù)配料的方法解決粘土堵塞的問題，石灰石和粘土預(yù)配料方案工藝流程圖（見圖1）。

2.1.1 預(yù)配料對混合料破碎機(jī)能力的影響

南方某水泥公司采用雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)破碎石灰石和粘土混合料，粘土水分較大（30%左右）、粘性很高（塑性指數(shù)50左右），意在防止粘土單獨(dú)處理時的困難。但混合破碎的結(jié)果是破碎機(jī)能力降低了約30%左右，經(jīng)常堵塞破碎機(jī)，需要大量人力進(jìn)行清理。粘土物料的破碎一定要根據(jù)物料的物理性能，氣候條件及破碎機(jī)的適應(yīng)性，正確選擇破碎機(jī)。齒輥破碎機(jī)是破碎粘土的理想設(shè)備，但一些型號的齒輥破碎機(jī)對凍土又不太適應(yīng)。哈爾濱和牡丹江水泥廠采用沖擊式破碎機(jī)破碎凍土，雙陽水泥廠采用沖擊式破碎機(jī)破碎凍結(jié)的濕粉煤灰，使用效果比較理想。

2.1.2 預(yù)配料對混合料預(yù)均化系統(tǒng)取料機(jī)能力的影響

廣州海德堡水泥廠采用石灰石和粘土混合預(yù)均化堆場，選用引進(jìn)意大利柏岱斯蒂(BEDESCHI)公司的堆取料機(jī)。從運(yùn)行的幾年時間表明，由于粘土水分較大（30%左右）、粘性很高（塑性指數(shù)50左右），混合料中粘土比例為10%左右時，料耙刮料料落不暢。具體表現(xiàn)是耙齒阻力大，物料不下落，影響取料機(jī)能力。針對上述問題，工廠采取了增大料耙液壓缸壓力，將絎架由鋼絲繩拉拽方式改成硬聯(lián)接，耙齒之間加焊聯(lián)接鋼管用以刮平耙齒刮料形成的凸塄等一些措施，雖然有一定效果，但還是沒有從根本上解決問題。當(dāng)粘土水分不高、混合料中粘土比例控制在6%左右時，取料能力可以達(dá)到額定能力。雨季粘土水分大時，只能降低粘土的配比，換用其他輔料來維持生產(chǎn)。

越南西寧項(xiàng)目采用石灰石和粘土混合預(yù)均化堆場，選用國內(nèi)生產(chǎn)的堆取料機(jī)。由于粘土水分較大（可達(dá)25%）、粘性很高（塑性指數(shù)37以上），取料機(jī)的運(yùn)行狀況不理想，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。雖然現(xiàn)場對取料機(jī)采取了拆掉料耙上的刮板以減輕取料機(jī)的負(fù)擔(dān)，在相關(guān)部位焊接鋼板加固以防止變形等改進(jìn)措施，但還是沒有從根本上解決問題。

圖1 石灰石與粘土預(yù)配料方案工藝流程

從幾個水泥廠采用石灰石和粘土混合料預(yù)均化堆場的堆取料機(jī)的使用情況來看，實(shí)際使用效果不理想。粘土水分＞20%、塑性指數(shù)＞30時，石灰石與粘土采用預(yù)配料方案，石灰石在混合料里相當(dāng)于骨料，兩種物料粘在一起非常堅(jiān)硬，致使取料機(jī)易粘結(jié)物料故障率高，取料機(jī)能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

銅陵一線、池州海螺、越南福山、貴州惠水等水泥廠，水分較大、塑性指數(shù)達(dá)30以上的粘土采用單獨(dú)破碎、預(yù)均化、儲存的處理方案（見圖2），不采用預(yù)配料方案，粘土的破碎采用齒輥破碎機(jī)，取料機(jī)采用側(cè)式刮板取料機(jī)，生產(chǎn)運(yùn)行基本正常，使用效果較好。如粘土成分波動不大，粒度滿足生產(chǎn)要求，水分較高、塑性指數(shù)也較高，粘土經(jīng)卸車坑、調(diào)速板喂機(jī)、計(jì)量秤直接送至入原料磨膠帶機(jī)上（見圖3），這樣減少了中間的輸送、儲存、配料等環(huán)節(jié)，避免了粘土在中間環(huán)節(jié)的粘堵問題。在輸送過程中，凡粘土通過的卸車坑、溜子、配料倉等內(nèi)壁均鋪設(shè)樹酯襯板，防粘堵效果也較好。

2.2 粘土配料倉堵料及計(jì)量不準(zhǔn)確問題

原料配料是均化鏈中的重要環(huán)節(jié)之一，配料倉配料準(zhǔn)確是保證入窯生料質(zhì)量的重要手段。解決配料精度有兩個關(guān)鍵：第一，選擇適合粘性物料的精度高的計(jì)量設(shè)備；第二，解決粘性物料卸料順暢，防止堵塞現(xiàn)象發(fā)生。粘濕物料卸料不順暢，嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，是造成配料站配料不準(zhǔn)確的主要原因。隨著工廠規(guī)模的擴(kuò)大，粘濕物料配料問題愈顯突出。

2.2.1 預(yù)配料對配料精度的影響

混合料入庫時，石灰石與粘土?xí)纬呻x析，特別原料磨采用輥式磨時，物料粒度大，混合料倉中的物料離析現(xiàn)象更加嚴(yán)重，會造成入磨物料成分的波動。

2.2.2 配料倉的形式對卸料通暢及配料精度的影響

粘土配料倉的形狀及大小對于卸料通暢、配料精度至關(guān)重要。粘土配料倉的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)物料的水分、塑性指數(shù)等特性來確定配料倉的形狀及大小。粘土倉一般設(shè)計(jì)成兩種形式（見圖4），為便于下料通暢，配料倉底部設(shè)置環(huán)形捅料孔即膨脹倉，避免在膨脹倉內(nèi)再次堵塞，膨脹倉的出口尺寸不能小于進(jìn)口尺寸，配料倉的出口應(yīng)設(shè)計(jì)成大出口。為防止粘濕物料在倉內(nèi)堵塞，粘土配料倉的儲量不宜太多，按2～3h考慮較好。

2.3 粘土計(jì)量秤對配料精度的影響

第一種計(jì)量方式。為使粘土物料從配料倉底順暢出料，倉出口設(shè)計(jì)成大出口，采用板喂機(jī)強(qiáng)制出料，倉壁及溜子壁加樹酯襯板等措施。采用板喂機(jī)+定量給料機(jī)計(jì)量方式（見圖5）是多年來解決粘濕物料配料的首推方案，能夠使物料比較順暢地從倉中卸料，但在物料輸送量控制和計(jì)量精度兩個方面存在缺陷。由于板喂機(jī)較寬且料層厚，定量給料機(jī)無法控制板喂機(jī)速度，以控制喂入定量給料機(jī)的料量，計(jì)量秤的喂料漏斗要么空，要么滿斗溢料，必須有工人時時現(xiàn)場調(diào)節(jié)板喂機(jī)的速度和清理溢出的物料，定量給料機(jī)上的物料流嚴(yán)重不均衡，導(dǎo)致計(jì)量精度差。

第二種計(jì)量方式。為解決板喂機(jī)和定量給料機(jī)無法控制流量的缺陷，板喂機(jī)和定量給料機(jī)之間增加小倉，小倉儲存物料量不小于2min，并附有荷重傳感器、料位開關(guān)和振打器（見圖6）。通過小倉荷重傳感器信號控制板喂機(jī)速度，使板喂機(jī)喂料和定量給料機(jī)給料達(dá)到完全匹配。此方案在重慶拉法基廠、越南松濤等多個水泥廠得到驗(yàn)證，使用效果比較好。

圖2 粘土單獨(dú)處理的工藝流程

圖3 粘土直接入磨的工藝流程

圖4 粘土配料倉的形式

圖5 板喂機(jī)+定量給料機(jī)

第三種計(jì)量方式。第二種計(jì)量方式雖然運(yùn)行效果不錯，但工藝流程復(fù)雜，布置高度高，也不是非常好的方案。從前面的各種計(jì)量方式可以看出，解決粘濕物料從配料倉中順暢卸出，有效卸料設(shè)備是板喂機(jī)。鏈板秤即是將板喂機(jī)和定量給料機(jī)合二為一的設(shè)備。國內(nèi)生產(chǎn)鏈板秤的廠家通過近幾年時間的開發(fā)和應(yīng)用并取得成功（見圖7）。

國產(chǎn)鏈板秤在冀東海德堡水泥廠實(shí)際應(yīng)用取得成功，并在以后的多個工程項(xiàng)目中應(yīng)用，使用效果較好。鏈板秤結(jié)構(gòu)形式簡單，耐磨性好，抗沖擊性強(qiáng)，計(jì)量精度能滿足生產(chǎn)要求。同時，因其結(jié)構(gòu)簡單，土建構(gòu)筑物高度降低，國產(chǎn)鏈板秤價格不高，是目前水泥廠粘濕物料計(jì)量的一種可靠選擇。

第四種計(jì)量方式。另外一種粘土物料計(jì)量的設(shè)備是礦式皮帶秤，也就是膠帶板式秤，計(jì)量精度高于鏈板秤，造價低于鏈板秤。華盛天涯二期、中材漢江項(xiàng)目、貴州惠水、廣東油坑等項(xiàng)目粘土配料采用膠帶板式秤。為防止粘土在倉內(nèi)堵塞，粘土倉下料口一般都開得較大，致使倉內(nèi)物料的料壓基本壓在膠帶板式秤上，導(dǎo)致膠帶板式秤負(fù)載過大，拖不動物料，物料粘性大時將膠帶鑲嵌的板刮掉（見圖8）。

當(dāng)粘土水分低，粘性不大時，膠帶板式秤的使用效果還可以（見圖9）。

3 結(jié)語

綜上所述，解決粘濕物料的粘掛、堵塞等問題應(yīng)從如下幾個方面采取措施：

（1）當(dāng)粘土水分大于20%，塑性指數(shù)＞30時，不采用石灰石和粘土預(yù)配料的方案，采用粘土單獨(dú)破碎、預(yù)均化、儲存的處理方式。

（2）粘土預(yù)均化堆場的取料機(jī)選用重型的側(cè)式刮板取料機(jī)。

圖6 板喂機(jī)+中間小倉+定量給料機(jī)

圖7 配料倉+鏈板秤

圖8 被刮變形的膠帶鑲嵌板

圖9 粘土水分低，不太粘時的膠帶板式秤運(yùn)行情況

（3）對于粘性大的粘土從破碎、均化、輸送至調(diào)配站采用單一的輸送系統(tǒng)上料。

（4）粘土調(diào)配倉的形狀及出料口的大小應(yīng)便于粘濕物料出料，倉的儲存料不宜太多，儲存量可供2～3h的生產(chǎn)即可。

（5）當(dāng)粘土水分大，塑性指數(shù)高時，粘土配料秤采用鏈板計(jì)量秤。當(dāng)粘土水分不大，塑性指數(shù)不高時，粘土配料秤采用膠帶板式計(jì)量秤也可以。

（6）粘土從進(jìn)廠的卸車坑、破碎、均化、儲存至入原料磨，在輸送過程中，凡粘土通過的溜子內(nèi)壁均鋪設(shè)樹酯襯板。

（7）粘土物料的儲存應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，采用晾曬、多存等方式降低粘土的含水量，減少在生產(chǎn)過程中的堵塞等問題?！?/p>

TQ172.61

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1001-6171（2012）05-0090-03

中國中材國際工程股份有限公司天津分公司，天津300400；

2012-03-09；編輯：沈穎