粘湿物料在水泥生产过程中的问题解析

2012-03-29 08:28陈冬珍刘晔谢蓉郭玉兴

水泥技术 2012年5期

关键词：链板给料机石灰石

陈冬珍，刘晔，谢蓉，郭玉兴

粘湿物料在水泥生产过程中的问题解析

Problem Resolution of Sticky Materials in Cement Production Process

陈冬珍，刘晔，谢蓉，郭玉兴

1 前言

国内南方、东南亚等地区，受多雨气候条件的影响，故水泥生产所用辅助原料粘土水分大、粘性大，在破碎、输送、储存及配料等工艺处理过程中存在粘挂、结块、蓬仓、堵塞以及配料困难等令人烦恼的问题。本文就水泥生产过程中有关粘土物料处理的问题作一简单解析，供大家参考。

2 粘湿物料——粘土在水泥生产过程中常见的问题及处理方法

粘湿物料泛指水泥厂中水分和塑性指数较高的、易粘挂、结块、起拱，从库或仓中下料时不畅的物料或混合料。粘土是粘性物料的典型代表，具强塑性、吸水性、膨胀性、收缩性、吸附性、冻胀性等特殊性。东南亚地区、国内南方地区一般粘土塑性指数大于30以上，西北地区20～25左右，华北地区15～20左右。

2.1 采用预配料解决粘土粘湿的问题

所谓预配料就是石灰石与粘土预配成混合料再与校正料于调配站的二次配料，目的是为了解决粘土在破碎、输送、储存及配料等工艺处理过程中出现粘挂、堵塞等诸多问题，也可节省投资。有些水泥公司特别是国外水泥公司会采用石灰石和粘土预配料的方法解决粘土堵塞的问题，石灰石和粘土预配料方案工艺流程图（见图1）。

2.1.1 预配料对混合料破碎机能力的影响

南方某水泥公司采用双转子破碎机破碎石灰石和粘土混合料，粘土水分较大（30%左右）、粘性很高（塑性指数50左右），意在防止粘土单独处理时的困难。但混合破碎的结果是破碎机能力降低了约30%左右，经常堵塞破碎机，需要大量人力进行清理。粘土物料的破碎一定要根据物料的物理性能，气候条件及破碎机的适应性，正确选择破碎机。齿辊破碎机是破碎粘土的理想设备，但一些型号的齿辊破碎机对冻土又不太适应。哈尔滨和牡丹江水泥厂采用冲击式破碎机破碎冻土，双阳水泥厂采用冲击式破碎机破碎冻结的湿粉煤灰，使用效果比较理想。

2.1.2 预配料对混合料预均化系统取料机能力的影响

广州海德堡水泥厂采用石灰石和粘土混合预均化堆场，选用引进意大利柏岱斯蒂(BEDESCHI)公司的堆取料机。从运行的几年时间表明，由于粘土水分较大（30%左右）、粘性很高（塑性指数50左右），混合料中粘土比例为10%左右时，料耙刮料料落不畅。具体表现是耙齿阻力大，物料不下落，影响取料机能力。针对上述问题，工厂采取了增大料耙液压缸压力，将绗架由钢丝绳拉拽方式改成硬联接，耙齿之间加焊联接钢管用以刮平耙齿刮料形成的凸塄等一些措施，虽然有一定效果，但还是没有从根本上解决问题。当粘土水分不高、混合料中粘土比例控制在6%左右时，取料能力可以达到额定能力。雨季粘土水分大时，只能降低粘土的配比，换用其他辅料来维持生产。

越南西宁项目采用石灰石和粘土混合预均化堆场，选用国内生产的堆取料机。由于粘土水分较大（可达25%）、粘性很高（塑性指数37以上），取料机的运行状况不理想，远远达不到设计要求。虽然现场对取料机采取了拆掉料耙上的刮板以减轻取料机的负担，在相关部位焊接钢板加固以防止变形等改进措施，但还是没有从根本上解决问题。

图1 石灰石与粘土预配料方案工艺流程

从几个水泥厂采用石灰石和粘土混合料预均化堆场的堆取料机的使用情况来看，实际使用效果不理想。粘土水分＞20%、塑性指数＞30时，石灰石与粘土采用预配料方案，石灰石在混合料里相当于骨料，两种物料粘在一起非常坚硬，致使取料机易粘结物料故障率高，取料机能力达不到设计要求。

铜陵一线、池州海螺、越南福山、贵州惠水等水泥厂，水分较大、塑性指数达30以上的粘土采用单独破碎、预均化、储存的处理方案（见图2），不采用预配料方案，粘土的破碎采用齿辊破碎机，取料机采用侧式刮板取料机，生产运行基本正常，使用效果较好。如粘土成分波动不大，粒度满足生产要求，水分较高、塑性指数也较高，粘土经卸车坑、调速板喂机、计量秤直接送至入原料磨胶带机上（见图3），这样减少了中间的输送、储存、配料等环节，避免了粘土在中间环节的粘堵问题。在输送过程中，凡粘土通过的卸车坑、溜子、配料仓等内壁均铺设树酯衬板，防粘堵效果也较好。

2.2 粘土配料仓堵料及计量不准确问题

原料配料是均化链中的重要环节之一，配料仓配料准确是保证入窑生料质量的重要手段。解决配料精度有两个关键：第一，选择适合粘性物料的精度高的计量设备；第二，解决粘性物料卸料顺畅，防止堵塞现象发生。粘湿物料卸料不顺畅，严重堵塞的现象经常发生，是造成配料站配料不准确的主要原因。随着工厂规模的扩大，粘湿物料配料问题愈显突出。

2.2.1 预配料对配料精度的影响

混合料入库时，石灰石与粘土会形成离析，特别原料磨采用辊式磨时，物料粒度大，混合料仓中的物料离析现象更加严重，会造成入磨物料成分的波动。

2.2.2 配料仓的形式对卸料通畅及配料精度的影响

粘土配料仓的形状及大小对于卸料通畅、配料精度至关重要。粘土配料仓的设计应根据物料的水分、塑性指数等特性来确定配料仓的形状及大小。粘土仓一般设计成两种形式（见图4），为便于下料通畅，配料仓底部设置环形捅料孔即膨胀仓，避免在膨胀仓内再次堵塞，膨胀仓的出口尺寸不能小于进口尺寸，配料仓的出口应设计成大出口。为防止粘湿物料在仓内堵塞，粘土配料仓的储量不宜太多，按2～3h考虑较好。

2.3 粘土计量秤对配料精度的影响

第一种计量方式。为使粘土物料从配料仓底顺畅出料，仓出口设计成大出口，采用板喂机强制出料，仓壁及溜子壁加树酯衬板等措施。采用板喂机+定量给料机计量方式（见图5）是多年来解决粘湿物料配料的首推方案，能够使物料比较顺畅地从仓中卸料，但在物料输送量控制和计量精度两个方面存在缺陷。由于板喂机较宽且料层厚，定量给料机无法控制板喂机速度，以控制喂入定量给料机的料量，计量秤的喂料漏斗要么空，要么满斗溢料，必须有工人时时现场调节板喂机的速度和清理溢出的物料，定量给料机上的物料流严重不均衡，导致计量精度差。

第二种计量方式。为解决板喂机和定量给料机无法控制流量的缺陷，板喂机和定量给料机之间增加小仓，小仓储存物料量不小于2min，并附有荷重传感器、料位开关和振打器（见图6）。通过小仓荷重传感器信号控制板喂机速度，使板喂机喂料和定量给料机给料达到完全匹配。此方案在重庆拉法基厂、越南松涛等多个水泥厂得到验证，使用效果比较好。

图2 粘土单独处理的工艺流程

图3 粘土直接入磨的工艺流程

图4 粘土配料仓的形式

图5 板喂机+定量给料机

第三种计量方式。第二种计量方式虽然运行效果不错，但工艺流程复杂，布置高度高，也不是非常好的方案。从前面的各种计量方式可以看出，解决粘湿物料从配料仓中顺畅卸出，有效卸料设备是板喂机。链板秤即是将板喂机和定量给料机合二为一的设备。国内生产链板秤的厂家通过近几年时间的开发和应用并取得成功（见图7）。

国产链板秤在冀东海德堡水泥厂实际应用取得成功，并在以后的多个工程项目中应用，使用效果较好。链板秤结构形式简单，耐磨性好，抗冲击性强，计量精度能满足生产要求。同时，因其结构简单，土建构筑物高度降低，国产链板秤价格不高，是目前水泥厂粘湿物料计量的一种可靠选择。

第四种计量方式。另外一种粘土物料计量的设备是矿式皮带秤，也就是胶带板式秤，计量精度高于链板秤，造价低于链板秤。华盛天涯二期、中材汉江项目、贵州惠水、广东油坑等项目粘土配料采用胶带板式秤。为防止粘土在仓内堵塞，粘土仓下料口一般都开得较大，致使仓内物料的料压基本压在胶带板式秤上，导致胶带板式秤负载过大，拖不动物料，物料粘性大时将胶带镶嵌的板刮掉（见图8）。

当粘土水分低，粘性不大时，胶带板式秤的使用效果还可以（见图9）。