水泥厂化验室的设计和筹建
刘文长，王瑞海
(国家水泥质量监督检验中心，北京 100024) 随着我国建材行业的现代化水平不断提高，水泥的生产正在朝着低耗、节能、低成本的方向发展。为了发挥水泥大企业的生产优势，对水泥产品质量控制力度也要相应地加强，这样才能保证水泥产品质优价廉，更好地服务社会，为企业创造效益。笔者参与了国内外多个水泥厂化验室的筹建和检测设备的配套供应，从中积累了一定的经验，现归纳总结如下，供同行参考。 1 化验室位置的选择
化验室作为整个水泥厂的质量控制核心部门，在厂区的位置应当考虑与原料车间、生料车间、水泥车间和水泥成品库的距离最短，做到取样方便快捷，检验数据及时准确，以最快速度掌握原、燃材料的质量情况，制定合理的配料方案，保证半成品和成品的质 量。一般的水泥企业把化验室建在回转窑的旁边，因为这个位置是水泥生产线的中间位置，但同时要注意不要离窑太近，以减少振动和灰尘对化验室精密仪器准确度的影响。化验室有许多的精密仪器，一般怕振动而干扰数据的准确性。最好离生产车间、锅炉房和主要交通要道稍远一些。 2 化验室土建和房间布置
化验室的房间布置主要是土建设计方面，一般化验室分为物理检验、化学分析和质量控制三个部门。一般可建成三层楼房，分地下室、一层和二层。其中物理检验部门对环境要求较严格，例如水泥试体的养护，环境温度要严格控制，保证恒定在(20~1)cIC。对湿度的要求也同样严格，房间的保温、保湿成了关键，所以一般化验室要建地下室，地下室的环境比较容易满足要求。地下室的建设要考虑它的防水，特别是南方，雨水充足，防水成了大问题，所以，地下室最好以半地下为好。可以节约建设成本，又达到了要求。一层可用作破型室，还可放置一些设备的备用件，利用其较干燥的环境放置标准砂和化学试剂等。样品的存放也非常关键，放在一楼较好。储藏室的空气必须是流通的，防止易燃物的聚集达到燃点后自燃而发生火灾。化学药品要与标准砂室和样品室隔开，以防污染或失效。还应把质量控制组设在一楼。因为控制组的任务比较繁重，试样的采取、样品的处理和半成品的检验都在这个部门，设在一楼比较方便。二楼可设为化学分析室，分析室的精密仪器非常多，要求空气干燥、无振动。化学分析室的通风比较关键，有害气体的排放应在高层楼的位置，尽可能减小对环境的污染，否则对健康不利。把通风设备安装在最高楼层，便于安装。仪器分析室如测硫仪、火焰光度计等设备，要注意通风、无振动和温、湿度可控，增强精密仪器的稳定性和准确度，以延长其使用寿命。大型设备(如X荧光分析仪)设在二楼是合理的。天平室和高温室应隔开远一些，因为高温室的温度较高，分析天平要保持恒温常温，所以要互不干扰。对天平室内总的要求是：恒温、防震、干燥、避光和整齐。化学分析项目繁多，要考虑各分析项目之间不能互相干扰。例如进行钾、钠分析，要考虑空白问题。测定钾、钠的仪器、器皿和化学试剂应与其他分析的器皿和化学试剂分开使用和放置，防止干扰测试。对于振动较大的设备，例如：样品的制备环节用标准试验小磨和颚式破碎机，噪音较大，所以制样房间布置要远离精密仪器和人员较集中的办公室，防止振动干扰精密仪器的准确度，也要防止噪声对人类的伤害。所以，制样室必须是隔音效果良好，其振动不应影响精密仪器的使用，最好建在地下室的房间里，或者离化验室较近的地方。易烧性试验用的高温炉，其额定电容量为16kW，耗电量极大，必须单独房间放置。有的水泥厂将中控室和化验室建在一起，中控室设在化验室的楼上，首先影响了通风设备的安装和使用；其次因为中控室的人员流动较大，影响了化验室安静的环境和正常的工作秩序。 3 电源容量的设计
化验室电源容量的设计往往会被忽视，因为水泥厂是一个电耗较高的企业，化验室的用电量对全厂来讲是微不足道的。但是，化验室的电源容量是否合理，直接影响化验室正常工作。具体设计思路：首先，电源必须与大型的动力电源分开，单独拉线进入化验室。在水泥厂设备调试期间，化验室正是非常忙碌的时刻，原材料的进场，人员的培训，设备的安装调试等，任务繁重。如果忽视了化验室电源的稳定性，临时拉线，将会导致电压不稳，超出没备的允许电压范围，给设备的控制系统带来极大的损坏，使设备电路部分烧毁，陷于瘫痪状态，影响正常工作，甚至出现安全事故。所以，化验室的电源及线路是电气设计的重点之一， 在生产调试之前必须将正常的线路送到化验室。其次，对于化验室设备，电源的配备必须提前设计，千万不要存在侥幸心理，认为化验室设备简单，临时再处理，这种思想是不对的。笔者l995年去国外水泥厂进行化验室的筹建，因为忽略了化验室的电源和电容量，不得不改变设计，暗线变明线，墙上和地面重新开槽布置电线，使整个化验室的线路处于混乱状态，影响了设备的正常用电。检验设备的电压根据设备的电动机型号不同而提供的电压也不相同。表l是化验室设备电源额定电压和功率统计表。表1 化验室设备电源额定电压和功率统计
设备名称 额定电压／V 功率／kW 数量／台 压力试验机 380 O．5 2 振实台 220 1．O 2 胶砂搅拌机 380 O．75 2 试验小磨 380 1．5 1 颚式破碎机 380 1．5 2 分析天平220 O．1 3 高温炉 220 4．O 3 易烧性试验用高温炉 380 16．O 1 蒸馏水器 380 15．O 2 钙铁分析仪 220 O．1 1 设备名称 额定电压／V 功率／kW 数量／台 离心式风机 380 1．5 2 矿石破碎机 220 1．O 2 测硫仪 380 3．5 1 火焰光度计 220 O．5 1 量热仪 220 O．5 1 电炉 220 1．5 6 干燥箱 220 2．O 3 x荧光分析仪 220，380 3．O 1 抗折仪 220 1．O l
从表l可以看出，设备的额定电压和额定功率都是不相同的，根据设备放置的房间不同，各房间的用电量和电压也不相同。有的电源线可以共用一根，有的线路必须单独拉线才能满足要求，设计时要全面考虑。需要单独供电的设备：蒸馏水器、压力试验机、高温室、天平室、养护室、小磨房、通风柜和X荧光分析室。使用精密度较高的检测设备，需要安装稳压电源来确保没备用电的稳定性。例如：天平、压力试验机、抗折仪、测硫仪、x荧光分析仪、钙铁分析仪和量热仪等。另外，为了防止突然停电给试验造成影响，化验窒应配套备用发电机来满足检验要求。保证长期供电的设备有：恒温恒湿养护室设备、压力试验机、抗折仪和X荧光分析仪等。 4 水的管路设计
化验室的用水根据各部门而有所不同，因为水泥试体需要在水中恒温恒湿养护28d，水的更换频率较大，同时备用约5t水恒温，所以地下室的用水量较大。下水道排水要快速，因为在雨季地下室很容易积水，所以必须快速地将水排净，确保地下室内环境满 足要求。对于污染较严重的水，如化学分析用后的污水，必须保证排放安全，防止污染饮用水而影响人类的健康。进行水泥细度测定的项目，污水排放更是关键，因为靠水的冲刷将小颗粒水泥过筛，这样污水中的水泥就会水化硬化，最终在下水道口形成非常坚硬的水泥石，堵塞下水管道，而且污染周围的土地。处理 的方法是经常用废的稀盐酸冲洗，将水泥硬块溶解。对于蒸馏水制备的房间，水的连续性对于蒸馏水器相当重要，特别是调试期间，突然停水会造成蒸馏水器的干烧，很容易将蒸馏水器的加热管烧断，损坏设备。所以，必须采取措施，保证正常供水。化验室的上下水的没计不能与一般的建筑用水混为一谈，设计之前应 根据所有的检测项目，拟定设计方案，确保化验室正常供、排水。 5 化验室设备的确定
化验室是水泥厂质量控制的眼睛，它是确保水泥质量的关键部门。检验设备质量必须得到保证。确定检验设备既要考虑经济效益，还要考虑是否充分满足试验要求和最新的标准要求。淘汰旧的过时的设备，选择新标准设备，这就要首先弄清楚有关的标准和相关的法律法规。对于生产通用水泥的企业，到目前为止，有关化验室的标准和资料见表2。 表2 有关化验室的标准和资料统计
标准或文件名称 标准类型 标准编号 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 产品 GB 175—1999 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥 产品 GB 1344— 1999 及粉煤灰硅酸盐水泥
复合硅酸盐水泥 产品 GB 12958—1999 硅酸盐水泥熟料 产品 JC，T853 --1999 水泥粉磨工艺用外加剂 产品 JC／T667 1997 水泥取样方法 基础 GB 12573—1990 水泥包装袋 基础 GB9774 2OO2 通用水泥质量等级 基础 JC/T452-2002 水泥化学分析方法 检验方法 GB／T 176— 1996 水泥胶砂强度检验方法(ISO法) 检验方法 GB/T 17671— 1999 水泥密度测定方法 检验方法 GB／T2O8 1994 水泥细度检验方法(80~m筛筛析法) 检验方法 GB／T1345 1991 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定 检验方法 GB/T1346 2OO1 性检验方法
水泥胶砂流动度检验方法 检验方法 GB/T2419— 1994 水泥比表面积检验方法(勃氏法) 检验方法 GB/T8O74— 1987 水泥组分测定方法 检验方法 GB/T1296O --1996 水泥压蒸安定性检验方法 检验方法 GB／T75O 1992 水泥用铁质校正原料化学分析方法 检验方法 JC／T85O一1999 水泥用硅质校正原料化学分析方法 检验方法 JC／T874—2Ooo 石膏化学分析方法 检验方法 GB／T5484—2O0O 建材用石灰石化学分析方法 检验方法 GB／T5762—2O0O 煤的工业分析方法 检验方法 GB/T212—2O01 水泥厂化验室工作手册 相关资料 2001版 水泥厂化验室实用手册 相关资料 2002版 水泥企业化验室质量管理规程 相关资料 2002年1月14日发布 通过表2的这些标准和资料，就可以确定哪些设备是最新的，哪些设备该买，哪些设备该淘汰。目前有的设计部门所提供的化验室检测设备目录，有的已经延续了几年甚至几十年了还在使用。最终结果是化验室的设备陈旧，不能满足标准要求，严重影响了化验室的正常工作，不能保证检验结果的精密度和准确度，给水泥产品质量带来不利影响。对于检验设备的采购，建议不必采用常用的招标方法。常用的生产设备，其供应商一般同时也是生产 商，利润空间很大，采购采用招标制，给供应商提供了公平合理的竞争环境，业主最终得到了符合性能要求价格低的设备，也得到了最好的售后服务。而化验室设备项目繁多，有物理检验检测设备、化学分析检验设备、中间控制检验设备、样品处理设备、玻璃仪器、化学试剂和其他的相关项目，初步统计应该在400项 左右。目前国内还没有一家这样的生产商，能提供化验室所有的设备。这样，化验室设备的供应商就成了中间商，利润空间很小，如果无休止地招标竞标，最终结果是中标方为了节约成本，千方百计采购低价设备，这样就难以保证设备的质量。例如：标准试验小磨，其磨体的厚度是有标准要求的，但是，严格按照标准生产，成本相当高，几乎没有利润。生产商为了追求利润，将磨体的厚度变薄，成本下降，但是质量也相应下降了。造成物料的粉磨时间延长，粉磨粒度难以控制，使用寿命大大降低。业主照顾了眼前的利益，实际上受到了损失。最好的化验室设备采购办法是先到有关的水泥企业参观了解情况，通过其他水泥企业对检测设备的使用经验来决定主要检测设备生产厂家，并到主要检测设备生产厂家了解价格情况，做到心中有数。然后，确定检测设备的型号及生产单位，再进行招标。这样的竞标才是公平合理的。掌握生产商的检测设备的价格，使竞标报价方面有据可查。主要检测设备的安装调试和人员培训等方面售后服务，应当选择实力雄厚和有经验的供应商。 6 人员的培训
化验室人员培训工作的关键是使工作人员掌握最新标准和相应技术。水泥厂化验室在检测设备进厂之前，就要将检验人员的培训工作搞完。一般是到与本厂规模相同的水泥厂化验室进行实习接受培训。一般要3个月左右。培训后，基本上能够掌握水泥厂化验室的基本检测技术。但是，这样还不能够算培训结束，还应当接受最新的标准和理论的文化培训。因为水泥企业都有自己的检验小技巧，也有一些不规范的操作步骤，为了让检验人员知道哪些是正确的操作，哪些是不正规不合标准的检验技术，彻底纠正不良的检验习惯，制定一套真正适合本厂特点的检验操作规 范文本，使检验人员能够按照规范操作，这样才能保证检验结果的准确度。 7 质量档案的建立
设备进人安装调试和人员培训阶段后，对检验设备的有关资料要进行整理，并分类存档。哪些设备是要进行计量鉴定的，哪些是要进行自检的，检定周期是多长时间，要依据《水泥企业化验室质量管理规程》进行计量鉴定，取得鉴定证书，记录检定的有效周期，录保存。有些自检的检验设备，要根据具体情况具
