减少库内水泥结块的措施

郭琳

1 引言

我公司共有6座水泥储存均化库，为圆筒形钢筋混凝土结构，库规格为φ18m×45m，单库储量为10 000t，根据市场需要储存不同品种水泥。水泥粉磨系统为“辊压机+球磨机”联合粉磨系统，采用袋装和散装系统发运。

在水泥发运和清库过程中发现，水泥库有不同程度的库壁水泥板结和水泥结块现象，水泥库壁曾出现过＞0.5m 以上的板结层。在水泥正常出库的过程中，水泥结块呈片状集中掉落，堵塞出料口，造成出库中断，需进行碎块清理才能正常发运。特别是在水泥发运旺季，水泥结块不仅影响发运装车效率，还会影响客户对水泥质量的满意度。同时，水泥库空间狭小、库情复杂、进出通道狭窄，存在高空坠物、高粉尘、缺氧、机械伤害、用电安全等危险因素，清库工作对操作工人的健康影响较大且安全风险高。近年来，水泥行业已发生多次清库作业重大安全事故，造成人员伤亡。有的水泥厂虽然采用了机械清库代替人工清库，但是作业成本也大幅上升。为了减少库壁水泥板结、出库水泥结块，减少清库频次、提高发运效率，保持水泥在市场的竞争地位，我公司对库壁水泥板结及水泥结块原因进行了分析，并对水泥混合材存储、输送、水泥粉磨操作、水泥储存管理及出库控制等环节采取了针对性措施，取得了较好的效果。

2 水泥结块原因

水泥是一种加入适量水后可形成塑性浆体的材料，在空气中和水中均可硬化，是一种能将砂、石等材料牢固胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。水泥在库内结块，主要是由水泥本身具有的水化特性造成的。成品水泥理论上含水量越少越好。在生产过程中，水泥水分偏高是由水泥混合材含水率高和生产、输送过程中导入了水分造成的。因此，控制水泥生产过程、输送过程中的水分，合理控制水泥的储存时间，对水泥库壁进行防粘结处理，是解决水泥库水泥结块的针对性措施。

一般而言，对于“辊压机+球磨机”联合水泥粉磨系统，未采用热源烘干时，入磨熟料、混合材加石膏物料的综合水分应≯1.0%（冬天）或≯2.0%（夏天），才能确保水泥成品水分＜0.5%。具体数据需通过水泥粉磨系统热平衡计算得出。因此，混合材（矿渣、火山灰）、石膏的进厂水分需＜10%，在制备时应考虑增加物料烘干或晾晒环节，以减少入磨物料水分。

水泥中的水分在各个生产环节都需要严格控制。依据生产要求，各环节均需采取措施以达到降低水泥水分的目的。

3 常见问题及生产措施

水泥生产工序流程如图1 所示，按照物料储存、配料输送、粉磨系统、成品输送、水泥库顶、水泥库内、水泥库底及水泥出库8个方面常见问题及采取的生产措施，作如下阐述。

图1 水泥生产工序流程图

3.1 物料储存常见问题及生产措施

（1）物料露天堆放问题。目前有关环保的规定是不允许露天堆放物料的。依据生产要求，石膏、矿渣、火山灰等混合材进堆棚存储量应达到一周以上的库存量，根据生产经验，储存一周后，物料水分失去约2%。在雨雪季、环保预警等不利于物资进厂的情况下，储存时间应进一步延长。有条件的工厂可多储存物料，使物料在棚内自然风干、晾晒以降低水分。

（2）物料存储场所问题。因工厂建设时的设计缺陷，造成存储场地小、储量不足、储期不够时，应掌握取料技巧，分区域堆放、先入先出，上料铲车从表面铲取，分出层次，下面的物料经过自然晾干后再取。

（3）物料未按质量要求进厂及水分偏大问题。物料需严格按照生产质量控制指标要求进厂，不可放松管理，不可使不符合要求的物料进厂。严格把控进厂物料质量关，做好进厂物料表观验收及后续化学指标评价。若有少量不合格品出现，需将不合格品单独存放，择机搭配使用；若连续出现或大量出现不合格品时，应拒收，更换合格渠道物料进厂。生产经验表明，因进厂材料把关不严对生产成本的影响远大于低质低价进料降低的成本，同时，还存在安全、环保风险。

3.2 配料输送常见问题及生产措施

（1）胶带输送机输送走廊防雨水问题。整个廊道内部，既要防扬尘外泄，又要防雨雪渗漏；同时，如遇密闭长廊或防雨罩等设施损坏，应及时修补。

（2）露天收尘器防雨水问题。收尘压盖密封条、检修门、收尘点、风管膨胀节和温度压力测点等位置易漏风、漏雨，在更换滤袋或检修完毕后，应仔细检查这些位置并做好密封。

（3）压缩空气中水分问题。压缩空气中的水分大是水泥水分增加的原因之一。应定期清理检修系统中的油水过滤器及储气罐底部的排油水装置等。

3.3 粉磨系统常见问题及生产措施

（1）冷风阀设计欠合理问题。冷风阀往往设置在室外，容易进雨水，吸风口应增加防雨罩。

（2）入磨物料综合水分问题。根据设计要求，应控制水泥成品水分≤0.5%。在无热源、仅靠球磨机钢球产生的热量和系统通风（季节影响）来烘干物料水分，能力有限。因此，应根据季节性气候及旱季雨季等季节变化适当调整混合材掺量。

（3）收尘系统漏风问题。根据要求，收尘器出口温度应高于露点温度25℃以上，因此，生产上应严格控制收尘系统漏风。生产人员通过眼看、耳听，能够检查到漏风点，应对这些漏风点逐个处理。

（4）磨内喷水及筒体表面淋水问题。因水泥温度高，一般采用磨内喷水或磨机筒体表面淋水的方式降温。这些措施都是应急措施，虽然对降低出磨水泥温度有效果，但同时也造成了水泥水分大。为降低水泥水分，应从增加磨内通风、减少磨内过粉磨、减少“包球”、合理配球等方面采取有效措施，加强磨机系统工艺管理，不再采用磨内喷水或磨机筒体表面淋水工艺。

3.4 成品输送常见问题及生产措施

（1）输送斜槽密闭不严，容易进水漏气等问题。水泥成品输送通常采取的是空气斜槽输送，首先要保证斜槽设备本体没有漏点，同时，对露天空气斜槽输送系统加装防雨棚或廊道全密闭。环境温度较低时，需对空气斜槽采取保温措施。

（2）转运点收尘系统和入库斗式提升机的密闭保温问题。除做好日常密封检查外，生产操作时应注意进气排气的匹配和系统保温。

3.5 水泥库顶常见问题及生产措施

（1）水泥库顶防水没有做好或年久失修问题。全面检查水泥库顶本身的防水，包括库顶量库孔、检修门以及库沿，做好修复处理。

（2）库顶收尘设备及风机排风管问题。检查收尘设备密封，加装排气风管防雨罩。

（3）水泥库顶的负压控制问题。水泥库顶的收尘器，主要起到库内排潮气和使输送斜槽在微负压状态下流态化输送水泥的作用。如果负压控制过大，库体本身存在漏风点，会加重水泥结块的产生。针对这一情况，可以采取在收尘管道增加阀门及压力表的措施，既方便操作工操作，又能控制水泥库顶处于微负压状态下。如果多库共用一台收尘器，每个库的收尘管道上都要增加阀门和压力表。

3.6 水泥库内常见问题及生产措施

（1）水泥储存时间不合理问题。冬季属于施工淡季，水泥需求量不多。应合理控制水泥存储量及储存期，储存期不能太长，有条件的情况下，可以采取机械倒库。

（2）水泥库“死区”问题。水泥库库型采用卸空率高的、带均化的储库，库底均化装置应能正常使用，不能出现“死区”。

（3）水泥库壁粘结问题。水泥库壁粘结有两种形式：一是从斜坡形成“死区”，往上堆积；二是水泥库壁粘结。采用纳米陶瓷防腐卷材、低表面能涂料（库内专用）等新技术，均可减少水泥在库壁的粘结；考虑生产成本，在库底斜坡往上2~5m 位置使用，能够有效减少水泥在库壁的粘结，如果条件允许，也可考虑在直段范围使用。同时，在水泥库顶增加声波清灰器设备定期清灰，也可以防止粘结。

我公司于2020 年4 月正式投入使用纳米陶瓷防腐卷材，使用过程中下料平稳，未出现过大块堵塞现象，库容量较稳定。2021年6月对库内壁进行了检查，库壁没有明显挂灰现象。据现场使用情况分析，清库周期预计可由之前的2~3 年延长到5~6年，不仅节省了清库费用，而且降低了清库风险。施工主要采用“纳米陶瓷防腐卷材+底漆+毛毡+面漆”组合方式作业，实现了防粘附、易清洁效果。

纳米陶瓷防腐卷材由多种特殊耐腐抗渗陶瓷材料复合而成，是一种多功能纤维增强陶瓷复合类材料。产品采取上下双层塑料薄膜承载材料、成卷包装，质地柔软可塑性强，固化前可根据工件形状和基材状况任意剪切、组合搭接、粘贴、缠绕、包裹在需要防腐、防护或增强修复的区域。固化形式为光固化，阳光或紫外灯下20min可迅速固化。材料采用自动化设备批次生产，质地均匀一致。

低表面能涂料是成膜型材料涂敷在被保护基材表面，能够形成一层连续的涂膜。该涂膜具有较低的表面张力，能够起到防粘附易清理的作用，同时具有一定的防腐蚀、抗老化的特点。单组分无溶剂湿气固化硅树脂涂料是一种更环保的涂料，采用最新的技术，合成了低粘度硅树脂，无需添加溶剂，就可达到较低的施工粘度。单组分无溶剂湿气固化硅树脂涂料气味更淡，VOC 含量更低，VOC 含量可小于60g/L。单组分无溶剂湿气固化硅树脂涂料由100%的硅树脂组成，高密度的甲基能定向排列在涂层表面，所以具有特别低的表面能。

（4）清库问题。应定期清库，建议设计上考虑“清空—排放”循环回收系统。

3.7 水泥库底常见问题及生产措施

水泥库底及出库流程见图2。

图2 水泥库底及出库流程

（1）库底分区电动球阀故障问题。不能实现分区下料，库内出现“死料区”。库底分区应保持正常使用。

（2）库内斜槽问题。斜槽帆布出现漏点后，水泥会进入内部，填充、堵塞管道，造成分区工作失效。在清库时应认真检查库内斜槽，更换破损帆布，清理管路，确保各处斜槽帆布鼓风正常。斜槽检修完毕后，应认真检查斜槽帆布接口部位，不能出现漏点，可采取刷“肥皂水”方法检查。

3.8 水泥出库常见问题及生产措施

水泥出库为最后一个环节，水泥库中有结块会造成斜槽堵塞、装车延迟。采取的主要措施如下：

（1）在出库底部阀门下的位置增加破碎阀，这种装置能将水泥结块破碎成10mm以下的小块，不会影响正常输送。

（2）在输送斜槽合适位置加气化沉淀式除渣器，这种装置能使输送过程中的小块沉落到设备底部，正常物料在设备上部输送至下游斜槽，实现正常发运。

（3）定期清理沉积的结块，重新进行粉磨即可。

4 结语

水泥库内结块主要是由于水泥生产、输送储存过程中带入了水分造成，采取的措施主要是对水泥混合材和石膏水分进行烘干，以及防止雨水及湿空气将水分带入生产系统设施。设计时，应采用高卸空率的水泥库，部分直段和斜坡采用纳米材料及新工艺技术等，保证水泥正常出库。我公司通过严格控制各生产环节，近几年水泥结块现象发生频次大幅降低，未再发生过因结块影响水泥发运的问题，保障了生产的高效运行。