技术交流——砂库离析与解决方案
干混砂浆的离析现象严重影响干混砂浆的质量。据研究，干混砂浆的离析最主要的有两大类：一是颗粒状材料（石英砂）和粉状材料（水泥、粉煤灰等）的分离；二是不同颗径的砂的分离。本文试图从砂离析的成因入手，提出砂库多点卸料装置方案，以最大可能地控制生产过程中砂离析现象的发生。
砂浆的主要成分是黄砂或机制砂、水泥、粉煤灰、添加剂等。黄砂或机制砂是骨料（以下以黄砂作为主要原料来说明），占配用比例在总量的75%～85%，所以骨料的离析势必干扰到成品砂浆的质量，引起失控。所以砂浆的生产必须建有一个或多个黄砂库（以便生产多品种的砂浆产品），它位于整个砂浆生产工艺的中段，砂库数量的多少和可存砂量的大小又涉及建造成本。即在黄砂烘干之后有一定的使用周期储存量来满足供应需要，又不能投资太大使建造成本过高，所以一般都以常规用砂来决定砂库的数量与容量。而为了保证砂的存储量，都以大直径高直立筒仓来确保储量。
市场上购入的黄砂都含有水分，其含量基本在5%～10%之间。必须通过烘干来达到国家标准对砂浆生产工艺控制的水分要求，即烘干后的黄砂水分要求低于0.5%，干砂与湿砂相比有较好的流动性。砂浆要求砂的细度模数选择在1.8～2.7之间，而用于抹灰砂浆的黄砂细度模数最好能够稳定在2.3～2.7之间、含泥量小于4%，为控制黄砂理想的细度模数，一般厂家都会用不同粒径黄砂进行级配。
大储量、较好的流动性、多粒径等多方面因素，为生产过程中黄砂离析埋下了隐患。
黄砂为什么会造成离析呢？正态分布的细度模数为什么经过生产后会离析呢？怎么会在砂库内产生重组、集聚、造成不均匀的自动倾向呢？这就让我们看看砂库的结构。一般来说工艺上为了节约烘干成本及持续供应干砂，我们设计的砂库一般在300、500、600吨以上甚至更多，而砂的出口只能做成传统形式，即把砂库底部做成倒锥体漏斗型出口，以方便黄砂能靠重力从此中心口流出。而锥体的设计以黄砂自然休止角45度，实际定型时都大于这个角度，一般都为50～55度。正因为选择这样的角度是因为想让干砂能自然流出，而再大或再小的角度，会使砂库的总体高度抬得很高或形成死角堆料。所以50～55度是一个比较经济的角度。
那么问题就来了，以这个角度和这个唯一的出口，使库内的砂从一开始满库时就以中心抽芯方式卸料，从细度模数的角度来说，当库内砂开始由底部中心开始卸起，存量的逐步减少使得抽芯卸料形成的自然内锥角就越来越大直到形成内部坍塌，在坍塌前干砂中大颗粒相比小颗粒及粉料更会流动，是由于抽芯锥体的角度形成下降存在了动能，流动速度增加，使干砂中大、中、小颗粒因为这个抽芯形成的锥体角度重新集聚，从而破坏了原本规则正态分布的细度模数。而坍塌的次数越多，则说明干砂中的含水量、粉料有着一定的关系。
当抽芯式卸料卸到库倒锥体边缘高度左右时，由于砂的总体量减少，上挤压力为零，只靠自身重力卸料，这时库内的砂还是以抽芯式卸料。靠库底的倒锥全不能完全使库内所剩余的料自然溜出库口。由于烘干后的砂有一定的热量并含有水蒸气，加上南方的气候变化。烘干后黄砂的吸潮因素不得不考虑在内了。吸潮、倒锥体的黄砂粉料的进一步增加、锥体形成的粉料滞留、滞留的粉料吸收潮气后加剧了倒锥体部体的滞留，如此恶性循环。最后在砂库锥体以上2～3米处形成一个抽芯的空洞。使砂库的总容量下降并加剧了离析的发生时间。
从使用三年砂库清库情况观察，单独中心出料孔出料，倒锥体处开始堆积物料约有120～150吨（以一个直径6米、高10.5米，实际存量480吨的砂库为例）。从清理出来的料分析，含泥量约在10%，0.16mm以下的粉量占50%，水分2%～5%。
为了解决砂库离析、可储存量减少这一问题，我们构思以自然形成减法对应自然形成的加法，即减少抽芯卸料形成角度的机会，以增加卸料时的黄砂细度模数的成品率。即采用多点非中心卸料的方式来实现防离析的目的。
如上图所示，我们在原来倒锥体中心卸料的基础上，增加了边缘四个卸料孔，使得原来只能从中间的唯一出口卸料的改变成多点电脑控制可选择性卸料。这样就可以保证或改变原中心孔卸料时的抽芯形成，不形成抽芯，就没有大的卸料自然夹角，没有了角度黄砂中粗颗粒就不会自然滚动，就不会形成离析。
从图二、图三可以看出，经过多点卸料后，由于侧边卸料孔的作用，物料的出料由多个出口，可使筒内黄砂没有机会形成抽芯或是很小的下沉点，整个物料平面可以视作为水平下降。采取这样的措施后同时也可以在原来的基础上扩大筒仓的利用空间。
如上图，我们从原来的倒锥体中心卸料的基础上，增添了侧面四个卸料出口，并同样采取插入式气动阀由配料电脑程序进行控制，并在电脑控制这五个阀的基础上，软件中使用了几个模式进行分类管理气动插阀的工作顺序，可以在实际应用中灵活地变换选择阀的开启顺序、时间和循环时间，使得出料细度模数得到了有效地控制。
实现目标：
烘干后的进库料的细度模数平均为2.4～2.7左右
从上表上可以分析出，无多点卸料前细度模数的变化绝对值有1.6，而改造后只偏差了0.4。
以自然合适的结构去抵消原设计中自然形成的不足，是本方案的最终构想。随着砂浆行业的进一步发展，生产能力的不断扩大，为节约烘干成本，干砂的储存量会在建厂初期中考虑得越来越大，砂库直径大小是决定砂存量的一个重要因素。直径越大，同样储存量的库建造高度越低。相对于其他辅助设备的高度就能降低，节约成本。所以本方案解决了由于圆库直径变大后带来的离析、可储存量变小的问题，为稳定最终产品——砂浆的质量奠定了一个良好的基础。
图一：砂库卸料示意图
图二：未安装多点卸料口之前筒仓内黄砂卸料示意图
图三：增加多点卸料后的筒仓内黄砂卸料示意图
（本文第一作者系杭州奥拓机电装备技术有限公司董事长；
第二作者系杭州正裕砂浆有限公司副总经理）