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。

5.4. 配料仓＋板喂机＋中间仓＋定量给料机方案

如图-7方案是我院为重庆拉法基项目提出的解决方案，是在图-5方案的基础上发展而来的。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2分钟，并附有荷重传感器、胶带机料位开关和振打器各一个（如图-7a）。

图-7a 小仓上的料位开关和振打器

配料仓壁加树脂衬板，配料仓出口采用板喂机卸料，完美解决粘湿物料卸料问题。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得到验证，使用效果非常令人满意。调配站实际情况达到无人值守，计量精度考核达到±0.5%标准。

当小仓储存物料不能满足2分钟量时，我们将小仓尽量设计大些，在定量给料机四个支腿上各安装一个称重传感器，如图-7b。红水河3200t/d项目采用此方案，同样达到无人值守和计量精度高，运行效果极佳。

当物料水分较大或塑性指数较大时，配料仓和中间小仓要作一些特殊设计，如图-7c、图-7d。配料仓和小仓底部有一边倾角>90°，可有效防止粘湿物料粘挂和堵塞。

图-7c为小仓储存物料量不小于2分钟，小仓底部安装带四只荷重传感器的托盘称。图-7d为小仓储存物料不能满足2分钟量，定量给料机四个支腿上各安装一个称重传感器。这样的设计思想已在一些工程设计中得到应用，需要实践检验。他们是上述方案的衍生，我们相信将得到预期的使用效果。

5.5. 配料仓＋链板称方案

链板称具有强制卸料和计量两种功能。最早采用链板称作为配料计量设备的是铜陵一线，90年代初引进F.L.Smith公司的DOSING M ETER配料秤。但因其价格昂贵，随后其它工厂几乎不再采用。配料仓＋链板称方案如图-8a、图-8b。当物料水分高或塑性指数较大时，建议采用如图-8b形式。

从前面的案例分析可以看出，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。为计量又安装定量给料机。链板称即是将板喂机和定量给料机合二为一。因此我们在工作中，积极与一些定量给料机生产厂家协作，积极要求他们能够提供链板称。通过两年时间的开发，样机已投入实际生产应用并取得成功。

链板称在冀东海德堡水泥厂实际应用取得成功，标志着我国链板称已经诞生，并可以在工程设计中进行推广使用。链板称结构形式简单，耐磨性好，抗冲击性强。计量精度也可以满足生产要求。同时，因其结构简单，土建构筑物高度降低，国产链板称本身价格不高，总体投资较板喂机加定量给料机方案稍低，是水泥厂粘湿物料计量的一种选择。

5.6. 配料仓＋卸矿式皮带称方案

卸矿式皮带称是用于水泥厂粘湿物料计量的新型设备，它与链板称一样同时具有强制卸料和计量的功能。在海南昌江华盛天涯二期5 000t/d工程的原料调配站中已投入使用，业主反映使用效果很好，

完全可以在工程设计中进行推广使用，特别适合用于粘土、页岩，粉砂岩、脱硫石膏，磷石膏等粘湿物料的卸料和计量。

海南昌江华盛天涯水泥有限公司的原料为石灰石、硬质粘土、铁铝钒土和硫酸渣，其中硬质粘土和铁铝钒土的水分有时高达20％，解决物料的从调配站中顺利卸出是原料处理的关键。

在一期工程中原料调配站设计采用的是板喂机加定量给料机的方案，而且板喂机下还加刮板机用于刮去粘在板喂机上的物料，实际使用中，存在物料流量无法控制，定量给料机上的物料流不均衡，导致计量精度差的状况，而且刮板机故障多，现已拆除。

在二期工程中原料调配站设计采用的是卸矿式皮带称的方案，原料调配站的土建结构高度降低3米，设备费用也大幅降低，经济效益明显。自2008年8月投产以来，一直运行良好，以前工人最担心出问题的生产环节，现在已实现了无人值守。

卸矿式皮带称具有以下优点：

（一）设备重量比链板称轻，计量精度比链板称高，既能达到链板称强制卸料的功能，又能达到定量给料机的计量

精度，其价格比链板称低35％左右，且运行成本及维

修费用低；

（二）卸矿式皮带称的结构形式简单，耐磨性好，从工艺布置上可以降低土建构筑物高度，总体投资较低。

配料仓＋卸矿式皮带称方案如图-9a、图-9b。当物料水分高或塑性指数较大时，建议采用如图-9b形式。

5.7. 小结

配料站卸料顺畅和计量准确，对水泥厂具有十分重要的意义，必须注重粘湿物料配料系统的正确选择。对于粘湿物料的储存和计量，配料仓＋卸矿式皮带称方案是我们今后的首推方案。

6. 结束语

采用适当的工艺和装备，防止粘湿物料在破碎、堆存和输送过程中的粘挂、堵塞，提高粘湿物料的配料精度，减轻工人劳动强度，改善和提高原料配料质量。这一直是工艺设计人员追求的目标。

多年来，对于原料调配站的设计，我院一直在努力追寻解决粘湿物料卸料和计量的问题，一直在不断探索和大胆尝试。在调查分析现场情况的基础上，提出了改进方案，通过工程实际应用并取得成功。

我们期望下一步链板称的应用，配料仓的合理设计，使原料配料更准确，下料通畅、不堵塞，原料配料易于调整，出原料磨生料化学成分稳定性好，从而，有利于提高入窑生料合格率、提高烧成系统操作的稳定性和提高熟料产质量。