水泥工艺学：第五章 物料的储存及均化

水泥厂各种物料的储存期（天）
表4-7
物 料 大、中型 名 称 水泥厂
小型水 物料名 大、中型
泥厂 称
水泥厂
小型水 泥厂
石灰
5
15（有 石膏
30
20
石
矿山5）
粘土
10
7
生料
2
4
燃料
10
10 熟料
5
7
混合材
10
10 水泥
7
7
铁粉
30
20
• 对于陶瓷厂，物料的储存如表4-8考
虑（储存期以烧成车间的生产能力为计算 基准）：
（三）原、燃料的预均化
预均化的基本原理 ——平铺直取。使堆场兼有储存和均化两 个功能。
图4.5—6 预均化堆场均化原理示意图
(a)预均化堆场进料成分的波动情况；(b)堆场堆、取料示意 图；(c)经预均化后出料成分的波动情况
△t—堆料时每层物料；△Q—每取料截面层物料量
1．预均化方案及堆场布置型式的选择
耙式堆料机堆料作业示意图
（1）横向倾斜层状堆料；
（2）人字形堆料
（3）取料方式
有端面取料、侧面取料和底部取料三种。
取料时应能最大限度地同时切取到形成料堆 的各料层，因此对不同的堆料方式相应采取不同 的取料方式。
（4）取料机械
a. 桥式刮板取料机；b. 全门式耙式取料机； c. 桥式圆盘取料肌；d. 转筒取料机； e. 链斗取料机； f. 桥式斗轮取料机； g. 悬臂式斗轮取料机 。
3）堆、取料方式
（1）堆料方式 矩形预均化堆场内，原料堆成长型料堆，
堆料方式主要有： a. 单人字形堆料法 b. 多人字形堆料法 c. 波浪形堆料法 d. 水平层状堆料法 e. 横向倾斜层状堆料法 f. 纵向倾斜层状堆料法
圆形预均化堆场内，原料堆成圆形料堆， 堆料方式为：连续式堆料法。
（2）堆料机械 ——胶带堆料机，耙式堆料机 a. 天桥胶带堆料机
1）方案
是否需要采用预均化堆场及选择何种预均化方 案，应从工厂的规模、生产方法、投资大小和生料 制备均化链的四个均化环节加以综合考虑。
在生料制备均化链中，预均化堆场主要起两个 作用：消除进厂原料的长周期波动和显著地降低原 料成分波动的振幅，缩小其标准偏差值。
是否需要采用预均化堆场。一般主要基于如下 三方面的要求加以考虑，即原料均匀性的要求、物 料储存的要求和配料控制的要求。
当粉料储存量较大时， 常采用如右图所示的平底库。 这种圆库的直径较大(8～15 m)，间歇搅拌生料系统的储 存库，也可用于水泥、粉煤 灰等粉状物料的储存
大、中型水泥厂的水泥库规格较大，除库底采用多 个下料口卸料外，还须考虑库侧卸料以满足水泥散装装 车的要求。
二、物料的均化
（一）概述
1、物料均化的意义
堆存放，每堆10～15天，约30～45天。
②小量使用的原料如长石、石灰石、萤石等， 根据情况分三堆（或两堆），每堆存10天左 右，总计约20～30天，如运输周期较长，应 考虑储存期适当加大。
③纯碱芒硝储存期为运输周期再加20天，一般 采用30～40天。
④表4 -9给出的是某新建年产120万重箱浮法玻 璃厂，设计确定的物料储存期。
原料的预均化和生料的均化这两个环节，约占 生料全部均化工作量的80％左右。
原料的预均化——原料在入生料磨之前的均化 工作，一般指在特定的均化设施——预均化堆场中 的均化工作。
生料的均化亦在特设的生料均化库内进行。
（1）预均化堆场的发展
预均化堆场出现是1905年，美国用于冶金行业。
水泥行业开始是1959年，美国河岸水泥公司Oro. Grande 水泥厂首先采用。以后，这一技术的发展日趋完善。其主要 标志是：
第五节 物料的储存及均化
一、物料的储存
目的——保证工厂的连续生产，避免由于 外部运输的不均衡、设备之间生产能力 的不平衡，或由于前后段生产工序的工 作班制不同，以及由于其它原因造成物 料供应的中断或物料滞留堆积而堵塞， 保证工厂生产连续均衡地进行和产品均 衡出厂，以及为了满足生产过程中质量 控制和产品检验的需要及均化或预均化 工艺的要求。
•
对于玻璃厂，储存期一般可取以下
定额（以熔制车间的生产能力为计算基
准）：
• ①大量使用的原料（如砂岩、硅砂、白云石）， 储存期应能满足运输周期再加15～20天。
• A = (15～20) + S + S1
• 式中：A——储存期（天），
•
S——运输天数，
•
S1——质量控制、化验分析天数（包括取样、
制样、分析、改料方，一般按7天考虑）。一般分三
Q H 2ctg(B 4 Hctg)
3
L=
H (B Hctg)
公式适用条件：L和B≥2H ctgα
堆料高度可达10 m左右，龙门吊车跨度在 25～40 m，起重量5 t，3 m3抓斗
堆料高度一般为6～7m
2．堆棚
堆棚所需面积取决于被储存物料的种类、堆积密度 及料堆的高度。一般情况下原料的存放面积可按下式计 算：
湿法生产的料浆易于配库、均化。 1951年干法悬浮预热器窑的出现，生料 粉的均匀性成为焦点，均化技术的研究随干 法生产的发展而不断深入并得到成功。 为制备成分均齐的生料，从原料矿山开 采直至生料入窑前的生料制备全过程中，可 在四个环节采取措施：
1）原料矿山按质量情况计划开采和矿石搭配使用。
2）原料在堆场或储库内的预均化。 3）粉磨生料过程中的配料控制与调节。 4）生料入窑前在均化库内进行均化。
图4.5—4示出常见的几种储存物料 的圆库型式。
I、II、Ⅲ型库库底设有锥型漏斗，锥体角度在50°左右。 I型库不便施工，现较少采用。为便于出料，II型、Ⅲ型 锥形漏斗下部设置高约l m的钢板漏斗，为半漏斗式库。 直径通常≤8 m，设计时锥体角度一般为55°。 Ⅳ型库库 底为双曲线锥形漏斗，下料方便，在下料口处不易产生 物料的起拱堵塞，但锥体部分高度较大，施工困难，常 用作原煤的储存库。V型库直径较大，库底卸料口数量较 多，可作为需要储存量较大的物料用。
图4.5─15 圆形堆场的作业示意图
（二）储存设施的选择 储存设施的选择主要取决于工厂的
规模、工厂的机械化自动化的水平、投 资的大小、物料的性质以及对环境保护 的要求等。工厂的储存设施主要有露天 堆场、堆棚、各类圆库等。
露天堆场—— 物料堆棚—— 圆库——
（三）储存设施的计算
1．露天堆场 对于较大型的露天堆场，设计方案
常采用如下两种类型： （1）设有龙门吊车的露天ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ场（大、中
物料成分的均匀性，以物料某成分含
量的波动大小来衡量。根据数理统计的概
念，可以用标准偏差s来表示，计算式如
下:
s
1
n
(xi x ) 2
n 1 i1
式中 xi——物料中某成分的各次测量值;
x ——各次测量值的算术平均值，即
x
1
n
xi
n i 1 n——测量次数。
因为标准偏差是一种数理统计概念， 为了如实地反映客观情况，具有一定的 真实性和可靠性，要求计算标准偏差的 原始数据即测量值不应少于20～30个， 一般应大于50个数据。
共堆400层，平铺一层约10min.。 设CaCO3±5%，5%/400 = 0.0125%。 冀东、宁国水泥厂50×300m。
矩形预均化堆场的两种布置方式
（2）圆形堆场 只有一个圆形料堆，在料堆
断开处，一端连续取料，另一端连续堆料。已 堆好的料堆中，包括正在取料的部分，必须有 可供工厂使用4～7天的储存量。
型水泥厂常采用）。 （2）用推土机及铲车堆料的露天堆场。
• 堆场内的料堆应整齐排列，料堆的 宽度应一致。当堆场的型式确定后，料 堆的高度及宽度即已确定。对于长方形 布置的料堆，由于物料休止角的关系， 一般形成四棱台形料堆。料堆的形式如 图4.5 -3所示，根据料堆高度、宽度可计 算料堆的长度：
• 求出堆场内各种物料料堆的占地面 积之和并考虑堆场面积利用系数(一般为 0.60～0.75)后即可计算出露天堆场占地 总面积。
（3）圆形堆场与矩形堆场的比较 优点：
a. 占地面积小； b. 在容量相同的条件厂设备购置费较低， 并且经营费用比矩形堆场可省些；
c. 不存在处理端锥的困难； d. 易于控制。
不足：
a. 物料的分布不如矩形堆场的长形料 堆对称而均匀；
b. 总体布置及扩建； c. 堵塞、地下水位； d. 预配料调整不方便。
Q
S h
式中 S——原料的存放面积，（m2）； Q——原料的储存量，t； h——原料堆的高度，m； ρ——料堆的有效体积系数，一般在0.7～0.8的范围； γ——原料的堆积密度，t／m3。
３．圆库
圆库的大小按物料要求的储存量而 定，其筒高与直径的比值(高径比)一般 为l～2.5，常用2～2.5。其型式随储存物 料的不同和直径的大小而不同，主要区 别在于圆库底部的形状，常见的有平底 圆库及带有锥形漏斗的圆库，以后者使 用较多。
连续式空气搅拌库——早期是串联双库；
连续式混合室空气搅拌库——德国Claudius Peters公司；1975年均化室库。
70年代后期，多料流库——丹麦F.L.Smidth公 司CF库(Controlled Flow)；德国Polysius公司MF库 (Multiflow silo)。
（二）均化设施性能的评价
x ：No.1=92.58%,
标准偏差：No.1=4.68,
No.2=92.03% No.2=1.96
均化设施性能的衡量指标为均化效果， 通常是指均化设施进料和出料的标准偏差值 之比，即:
H = s进/ s出 式中： H——均化设施的均化效果;
s进、s出——分别为进入和卸出该均化设 施时物料中某成分的标准偏差。
1）预均化效果较高，5~8，最高达10 。保证了生料 所需要的均齐性，同时使总体均化费用降低；
2）预均化堆场占地面积相对减少，3.5～4㎡ /t.sh --2～2.5㎡/t.sh；
3）实现自动控制。
（2）生料均化技术的发展
机械倒库——1950年以前；
间歇式空气搅拌库——50年代初期，预热器窑 的发展；60年代中后期，双层库。70年代广泛应用。
标准偏差s愈小则表示物料成分愈均 匀。
样品 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
编号 No.1 99.5 93.8 94.0 90.2 93.5 86.2 94.0 90.3 98.9 85.4 No.2 94.1 93.9 92.5 93.5 90.2 94.8 90.5 89.5 91.5 89.9
（一）物料的储存期
某物料的储存量所能满足工厂生产 需要的天数，称为该物料的储存期。
确定物料储存期长短的主要影响因 素如下: 1．物料供应点离工厂的远近及运输方式； 2．物料成分波动情况； 3．地区气候的影响； 4．均化工艺上的要求； 5．质量检验的要求；
• 对于水泥厂，由于其物料的储运量 大，储存设施占地面积大，储运设计是 重点考虑的项目之一。各种物料的最低 储存期的规定见表4-7，储存期以烧成车 间的生产能力（熟料产量）为计算基准。
• 对入窑生料成分均匀性的要求: • 石灰饱和系数(以KH计算)：±0.015；
硅 含酸 量率标：准±偏0差.0：5；S≤铝0.氧2。率：±0.05；CaCO3 • 当进料石灰石碳酸钙的标准偏差大于3，
而其他原料如粘土、煤等也有较大波动时， 就应考虑采用石灰石预均化堆场；
• 当石灰石碳酸钙标准偏差小于３，要 结合石灰石储库、生料粉磨及生料均化库 各级均化效果，综合考虑设置生料全部制 备系统的均化措施。
天桥胶带堆料机
（1）带移动卸料车的天桥胶带堆料机； （2）带移动胶带输送机的天桥胶带堆料机
b.车式悬臂胶带堆料机
车式悬臂胶带堆料机 （1）只调节悬臂胶带倾角； （2）可以调节悬臂胶带
倾角和长度
c.门式悬臂胶带堆料机 d.卧库式桥式胶带堆料机
门式悬臂胶带堆料机
卧库式桥式胶带堆料机
e. 耙式堆料机
2）布置型式
预均化堆场按布置型式可分为矩形 预均化堆场及圆形预均化堆场。
（1）矩形堆场 矩形堆场一般设有两个料堆，一个
料堆在堆料，另一个料堆在取料，相互 交替。
储量5～7天/个。 料堆的长宽比为5～6。
如：
冀东水泥厂，料堆堆存量40000吨×2 宁国水泥厂，料堆堆存量36500吨×2 堆料机能力600t/h，60～70小时堆满一 堆；
物料的均化，可以提高物料成分的均匀性。 物料成分均匀性的提高，不仅可以提高产品质 量，稳定生产工艺过程，而且可以利用劣质原 料和燃料，扩大原料资源，延长矿山使用寿命 等，具有较高的技术经济价值。是近些年得到 迅速发展和被工厂广泛应用的新工艺、新技术。 尤其是水泥厂生产工艺过程中的广泛应用。
2、均化技术的发展