粘濕物料在水泥生產過程中的問題解析

2012-03-29 08:28:38陳冬珍劉曄謝蓉郭玉興

水泥技術 2012年5期

陳冬珍，劉曄，謝蓉，郭玉興

粘濕物料在水泥生產過程中的問題解析

Problem Resolution of Sticky Materials in Cement Production Process

陳冬珍，劉曄，謝蓉，郭玉興

1 前言

國內南方、東南亞等地區，受多雨氣候條件的影響，故水泥生產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。本文就水泥生產過程中有關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較高的、易粘掛、結塊、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、國內南方地區一般粘土塑性指數大于30以上，西北地區20～25左右，華北地區15～20左右。

2.1 采用預配料解決粘土粘濕的問題

所謂預配料就是石灰石與粘土預配成混合料再與校正料于調配站的二次配料，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粘掛、堵塞等諸多問題，也可節省投資。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配料的方法解決粘土堵塞的問題，石灰石和粘土預配料方案工藝流程圖（見圖1）。

2.1.1 預配料對混合料破碎機能力的影響

南方某水泥公司采用雙轉子破碎機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50左右），意在防止粘土單獨處理時的困難。但混合破碎的結果是破碎機能力降低了約30%左右，經常堵塞破碎機，需要大量人力進行清理。粘土物料的破碎一定要根據物料的物理性能，氣候條件及破碎機的適應性，正確選擇破碎機。齒輥破碎機是破碎粘土的理想設備，但一些型號的齒輥破碎機對凍土又不太適應。哈爾濱和牡丹江水泥廠采用沖擊式破碎機破碎凍土，雙陽水泥廠采用沖擊式破碎機破碎凍結的濕粉煤灰，使用效果比較理想。

2.1.2 預配料對混合料預均化系統取料機能力的影響

廣州海德堡水泥廠采用石灰石和粘土混合預均化堆場，選用引進意大利柏岱斯蒂(BEDESCHI)公司的堆取料機。從運行的幾年時間表明，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。具體表現是耙齒阻力大，物料不下落，影響取料機能力。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接，耙齒之間加焊聯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。

越南西寧項目采用石灰石和粘土混合預均化堆場，選用國內生產的堆取料機。由于粘土水分較大（可達25%）、粘性很高（塑性指數37以上），取料機的運行狀況不理想，遠遠達不到設計要求。雖然現場對取料機采取了拆掉料耙上的刮板以減輕取料機的負擔，在相關部位焊接鋼板加固以防止變形等改進措施，但還是沒有從根本上解決問題。

圖1 石灰石與粘土預配料方案工藝流程

從幾個水泥廠采用石灰石和粘土混合料預均化堆場的堆取料機的使用情況來看，實際使用效果不理想。粘土水分＞20%、塑性指數＞30時，石灰石與粘土采用預配料方案，石灰石在混合料里相當于骨料，兩種物料粘在一起非常堅硬，致使取料機易粘結物料故障率高，取料機能力達不到設計要求。

銅陵一線、池州海螺、越南福山、貴州惠水等水泥廠，水分較大、塑性指數達30以上的粘土采用單獨破碎、預均化、儲存的處理方案（見圖2），不采用預配料方案，粘土的破碎采用齒輥破碎機，取料機采用側式刮板取料機，生產運行基本正常，使用效果較好。如粘土成分波動不大，粒度滿足生產要求，水分較高、塑性指數也較高，粘土經卸車坑、調速板喂機、計量秤直接送至入原料磨膠帶機上（見圖3），這樣減少了中間的輸送、儲存、配料等環節，避免了粘土在中間環節的粘堵問題。在輸送過程中，凡粘土通過的卸車坑、溜子、配料倉等內壁均鋪設樹酯襯板，防粘堵效果也較好。

2.2 粘土配料倉堵料及計量不準確問題

原料配料是均化鏈中的重要環節之一，配料倉配料準確是保證入窯生料質量的重要手段。解決配料精度有兩個關鍵：第一，選擇適合粘性物料的精度高的計量設備；第二，解決粘性物料卸料順暢，防止堵塞現象發生。粘濕物料卸料不順暢，嚴重堵塞的現象經常發生，是造成配料站配料不準確的主要原因。隨著工廠規模的擴大，粘濕物料配料問題愈顯突出。

2.2.1 預配料對配料精度的影響

混合料入庫時，石灰石與粘土會形成離析，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象更加嚴重，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、配料精度至關重要。粘土配料倉的設計應根據物料的水分、塑性指數等特性來確定配料倉的形狀及大小。粘土倉一般設計成兩種形式（見圖4），為便于下料通暢，配料倉底部設置環形捅料孔即膨脹倉，避免在膨脹倉內再次堵塞，膨脹倉的出口尺寸不能小于進口尺寸，配料倉的出口應設計成大出口。為防止粘濕物料在倉內堵塞，粘土配料倉的儲量不宜太多，按2～3h考慮較好。

2.3 粘土計量秤對配料精度的影響

第一種計量方式。為使粘土物料從配料倉底順暢出料，倉出口設計成大出口，采用板喂機強制出料，倉壁及溜子壁加樹酯襯板等措施。采用板喂機+定量給料機計量方式（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量精度兩個方面存在缺陷。由于板喂機較寬且料層厚，定量給料機無法控制板喂機速度，以控制喂入定量給料機的料量，計量秤的喂料漏斗要么空，要么滿斗溢料，必須有工人時時現場調節板喂機的速度和清理溢出的物料，定量給料機上的物料流嚴重不均衡，導致計量精度差。

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

圖2 粘土單獨處理的工藝流程

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+定量給料機

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

國產鏈板秤在冀東海德堡水泥廠實際應用取得成功，并在以后的多個工程項目中應用，使用效果較好。鏈板秤結構形式簡單，耐磨性好，抗沖擊性強，計量精度能滿足生產要求。同時，因其結構簡單，土建構筑物高度降低，國產鏈板秤價格不高，是目前水泥廠粘濕物料計量的一種可靠選擇。

第四種計量方式。另外一種粘土物料計量的設備是礦式皮帶秤，也就是膠帶板式秤，計量精度高于鏈板秤，造價低于鏈板秤。華盛天涯二期、中材漢江項目、貴州惠水、廣東油坑等項目粘土配料采用膠帶板式秤。為防止粘土在倉內堵塞，粘土倉下料口一般都開得較大，致使倉內物料的料壓基本壓在膠帶板式秤上，導致膠帶板式秤負載過大，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）。