难破碎易杜塞粘湿物料的破碎入料工艺设计(粘湿物料的烘干破碎输送配料,湿料破碎下料湿料料仓)

难破碎易杜塞粘湿物料的破碎入料工艺设计干法水泥生产中，采用的硅铝质原料大多较湿、较粘，它们在破碎、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。

石灰石矿中的裂隙土或覆盖土也是水泥生产可利用的硅铝质原料，含有裂隙土或覆盖土的石灰石在各工艺预处理环节中同样出现上述问题。

特别是粘土的处理，曾一度为世界难题。

上述问题引起工人劳动强度特别大和严重影响生产的连续性和入窑生料质量。

目前，干法水泥生产线上粉磨和烧成系统的工艺及装备已比较完善，工厂操作也逐渐从粗放型转为精细操作。

从而降低工人劳动强度、提高生产的连续性和保证入窑生料质量就成为当前工艺系统比较关注的问题，也对我们工艺设计人员提出了更高要求。

多年来，我院不断探索，选择恰当的工艺和合适的装备处理粘湿物料，追求从破碎、预均化和储存到原料配料站各处理过程中达到无岗位值守。

本文将我院多年的工作和经验作一些梳理，以供今后工艺设计时参考。

2. 粘湿物料的概念粘湿物料泛指水泥厂水分和塑性指数较高的，或离析后物料的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。

常见粘湿物料有粘土、页岩、粉砂岩、铝矾土、铁矾土、火山灰、砂岩、硫酸渣、湿粉煤灰、炉底渣、原煤以及含土多的石灰石等。

粘湿物料的标志：水分>5%，塑性指数>7。

物料塑性指数分高（15以上）、中（7~15）、低（小于7）三级。

工艺设计中，我们要特别注意物料的物理性能，尤其物料的水分和塑性指数。

以煤矸石水分8%为例，一般我们可能认为煤矸石不粘，塑性指数中级的煤矸石是制砖的好材料，可全部替代粘土。

实践证明，煤矸石在储存、输送等过程中可能出现粘挂。

物理性质差异较大的混合料，如石灰石和粘土的混合料，堵塞现象经常发生。

因此，工艺设计需要注意。

3. 粘湿物料的破碎工艺处理不清楚粘湿物料的物理性能，其破碎系统工艺和设备的选择往往是不恰当的，导致系统能力不足和生产不连续，甚至无法工作。

广州海德堡采用我院双转子破碎机破碎石灰石和粘土混合料，本意是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3 0%~50%，经常堵塞破碎机和需要大量人力进行清理。

辊齿破碎机是破碎粘土的理想设备，但一些型号的辊齿破碎机对冻土又不太适应。

例如：浩良河厂一到冬季冻土块度达到1米以上，辊齿破碎机无法适应破碎工作，在授料斗上加300x300mm的篦子，全靠人工向下捅料，3 00mm左右的冻土块在辊齿破碎机入口易堆积，观察发现其原因是辊齿不能较好抓住冰块，冻土与辊齿间易打滑，冻土向上弹跳，破碎工作断断续续，工人劳动强度非常大。

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。

我院开发的前段波动筛分辊＋反击式破碎机具有良好的适应性，可以破碎页岩、粉砂岩、砂岩、火山灰等物料。

可以作为冻土的破碎设备，但不能破碎粘土。

因此在工艺设计中，粘湿物料的破碎一定要根据物料物理性能、气候条件及破碎机的适应性，正确选择破碎机。

根据经验，破碎粘湿物料的破碎机选择参考如下：粘土、铝矾土、铁矾土、高硅砂土等：辊齿破碎机、冲击式破碎机页岩、粉砂岩、砂岩、火山灰等：前段波动筛分辊＋反击式破碎机原煤：环锤式破碎机冻结湿物料如冻土、冻湿粉煤灰、冻硫酸渣等：冲击式破碎机，前段波动筛分辊＋反击式破碎机含土多的石灰石：前段波动筛分辊＋反击式破碎机或锤式破碎机4. 粘湿物料的预均化及储存工艺铜陵水泥厂一线、池州海螺、越南福山等工厂，塑性指数达30的粘土进行独立预均化和储存取得成功。

而一些工厂采用石灰石和粘土进行混合预均化，存在取料设备能力不足。

广州海德堡、海南国投等厂采用混合预均化，实际取料能力达不到设计能力。

广州海德堡取料机如图-1，海南国投取料机如图-2。

图-1 广州海德堡取料机广州海德堡水泥厂取料机从运行的几年时间表明，当粘土水分不是很高、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。

当粘土水分大、混合料中粘土比例为8-12%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。

为满足生产需求，采用装载机取料作为补充。

从现场使用情况来看，该料耙处理粘湿物料效果不佳。

针对上述问题，工厂采取了一些措施：(1) 增大料耙液压缸压力，由原来45bar加大到85.8bar；(2) 为增加料耙刮料压力，将绗架由钢丝绳拉拽方式改成硬联接；(3) 耙齿之间加焊联接钢管用以刮平耙齿刮料形成的凸塄。

上述措施虽然有一定效果，但还是没有从根本上解决问题。

图-2 海南国投厂取料机海南国投水泥厂取料机在大料耙中间框架内增设可上下移动的小耙车，使用效果不理想，未能实现小耙车向下移动耙料的设想。

拉法基都江堰一线的砂岩和原煤取料机及荻港水泥厂石灰石取料机（石灰石中含有表皮土），因物料水分大也存在上述相同问题。

越南西宁项目采用石灰石和粘土混合料端取桥式取料机如图-3所示。

与普通石灰石端取桥式取料机不同之处是在料耙上又安装了两套刮板刮料系统。

两套刮板刮料系统随料耙来回移动并向下刮料。

料耙上的每套刮板输料系统由刮板臂架和相应的驱动系统组成。

刮料臂架主要为两个焊接工字梁组成。

图-3 越南西宁取料机根据目前国内众多水泥厂取料机的使用情况，粘湿物料取料机选择参考如下：粘土、铝矾土、铁矾土、高硅砂土、页岩、粉砂岩、砂岩、火山灰等，原煤水分大且灰分高时取料机推荐采用侧式悬臂刮板取料机，如采用端取桥式取料时其耙料装置应带刮板刮料系统，且刮板需带松动齿。

页岩、粉砂岩、砂岩、火山灰及原煤等水分小时，可用普通端取料耙耙料输送系统，常用端取桥式取料机。

当粘湿物料水分大且塑性指数高时，端取桥式取料机应采取的措施和建议如下：1)．取料机料耙框架驱动装置的驱动功率要足够大，以避免出现粘湿物料取料时阻力大耙齿运行受阻现象。

框架刚度要足够大；2)．附加产生竖向耙料效果的刮料输送装置；3)．耙齿间加横向圆钢或犁形耙齿以改进耙料效果。

靠近刮料面底端增设耙齿，避免物料在下面堆积而影响上面物料下落；4）．刮板输送机刮板本身厚度、刮板与链条联接板厚度要足够大，以避免出现变形情况。

刮板侧面加耙齿，有利于松料、刮料。

5）．设计堆料休止角应按照45°计算，取料机耙架工作有效倾斜角度应为40~45°。

大自然现存的粘湿物料物理性能千差万别，应根据物料的实际情况选择取料机。

5. 粘湿物料配料站工艺设计干法水泥厂原料均化链有矿山搭配开采、预均化、原料配料和生料均化四个重要环节。

原料均化链设计和操作得的好，可以保证入窑合格率，对稳定烧成系统的操作、降低能耗和提高熟料质量有重要意义。

原料配料是均化链中的重要环节之一，矿山搭配开采和预均化可降低物料化学成分的波动，是原料配料准确的基础。

配料站配料准确是保证入窑生料质量的重要手段，原料配料站设计的首要任务是解决配料精度问题。

解决精度问题有两点值得注意：第一、选择计量精度高的定量给料机；第二、解决物料卸料顺畅，防止堵塞现象发生。

从实际生产情况看，国产定量给料机本身的计量精度没有太大问题，但由于粘湿物料卸料不顺畅、严重堵塞现象的发生，是造成配料站配料不准确的主要原因。

而且，清堵捅料给工人带来较大体力劳动强度，甚至造成人身安全事故，生产的不连续性也严重影响原料磨和烧成系统的运转率。

随着工厂规模的扩大，问题愈显突出。

5.1. 配料仓＋定量给料机方案图-4是常用的T4或T20定量给料机布置简图。

因仓的出料口较小，不适用粘湿物料的配料用。

仅只适用于水分不大于5%的物料，如石灰石、熟料、石膏等的配料。

对含土多的石灰石也不适用。

一般都认为粘湿物料与石灰石进行混合预均化，可节省投资，防止粘土单独处理时的堵塞问题。

实践证明，在预均化堆场将石灰石与粘湿物料进行预配料，存在如下两个问题，现在很多业主已不采用。

第一、混合料在调配仓出口下料不畅、堵塞出口。

原因是物料离析现象造成的。

特别是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。

混合料入库时，密度大的石灰石翻滚滑向库边，粘湿物料落入库中心部位。

卸料时漏斗流作用，库中心物料先出，即粘湿物料先出，在仓压作用下粘湿物料有可能粘在仓锥体部位，出现堵塞现象。

第二、由于物料离析现象，粘湿物料在配料库中分离，先从库中卸出，而石灰石则后出。

实践表明，储存期2小时的混合料配料仓装满，前1小时CaO偏低，后1小时CaO偏高。

混合料配料库边进料边出料，出原料磨生料的化学成分波动异常，难以控制，配料困难。

反映这种现象的工厂有：耀县、双阳一线、巴基斯坦AWT、海南国投、广州海德堡等。

他们认为混合预均化的原料配料精度不高。

我们也注意到铜陵一线混合料仓设计为小仓，储存期仅为0.5小时，混合料取料机基本不停车而与原料磨同步运行。

这也是解决物料离析现象影响配料精度的有效方法之一。

但混合料取料机的故障将影响原料磨的运转率。

5.2. 配料仓＋板喂机＋定量给料机方案针对粘湿物料的特殊情况，为防止防堵，除控制进厂物料水分外，在设计中我们已采取如下措施如图-5所示：a. 进行堆棚储存，避免下雨天进湿物料；b. 仓设计成大出口，采用板喂机强制出料；c. 仓壁及溜子壁加树脂衬板；采用配料仓＋板喂机＋T20定量给料机方案如图-5，是我院多年来解决粘湿物料配料的首推方案。

能够比较有效地解决物料从仓中卸料。

比较成功的有池州海螺8000t/d生产线、越南福山等工程，板喂机宽度为1.6m,入料口大小为1.3x4m，有效解决粘土从仓中卸出。

但本方案在物料输送控制和计量精度两个方面存在缺陷。

板喂机喂料入定量给料机T20漏斗时，物料流量无法控制，T20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，同时，因定量给料机的速度和称重传感器往往超出有效范围而停车。

这种问题常常造成原料磨停机。

原料磨时开时停的操作，不但不能保证生料质量，同时使生料电耗无形增加。

5.3. 无阻卸料器＋定量给料机方案-6是无阻卸料器＋定量给料机方案。

无阻卸料器最初是引进的卸料装置，无压缩空气吹堵装置，但只能应用于软质物料。

其刮料器易磨损、维修困难，价格高，应用有局限性。

现在出现了国产无阻卸料器，其价格较低。

无阻卸料器主要应用在粘土、铁粉和湿粉煤灰等物料。

采用无阻卸料器作为页岩、砂岩等物料卸料时，磨损大；作为粘土卸料器时，粘土结块会出现无阻卸料器动力不足。

无论引进还是国产的无阻卸料器，不加压缩空气吹堵装置时均存在卸料困难。

巢湖东亚水泥厂引进了无阻卸料器，在调试过程中发现卸料不好，在增加压缩空气吹堵装置后，下料改善。

国产无阻卸料器成功应用的工程有平南鱼峰、河南同力等，在增加压缩空气吹堵装置后，卸料达到无人看守效果，且计量精度高。