《人工制砂技術的應用與發展-第三章》

 導讀：上一章談到濕式制砂技術！本章內容是制砂機設備中的半干式制砂技術

1. 3. 1 半干式制砂技術的產生

2001 年 9 月建設的貴州索風營水電站石灰巖砂石系統規模為 850 t/h，業主招標的文件是按原SL53—1994《水工碾壓混凝土施工規范》擬定，砂的細度模數 FM = 2. 2 ～ 3. 0，砂中石粉( d ＜ 0. 16mm 的顆粒) 含量以 8% ～ 17% 的指標設計的。而開工建設時 DL/T 5112—2000《水工碾壓混凝土施工規范》已開始實施，人工砂的細度模數 FM =2. 2 ～2. 9，石粉含量為 10% ～ 22% ，含水率小于 6% ，允許偏差 0. 5%; 常態混凝土 DL/T5144—2001《水工混凝土施工規范》人工砂的細度模數 FM =2. 4 ～2. 8，石粉含量由原來的 6% ～ 12% 放大到 6% ～18% ，含水率小于 6% 。砂石系統要為水電站同時提供碾壓混凝土和常態混凝土用砂，基于業主對索風營水電站建綠色水電公園的要求，水電九局總結和研究了干式和濕式制砂的優點及缺點，結合 43 年人工砂石制砂經驗，研究出了綠色環保型半干式制砂工藝，其核心是 “以破帶磨、多破少磨、前濕后干、干濕結合、智能節能、綠色環保”。

破碎采用粗、中、細 3 段破碎，其中粗碎采用開路生產，中、細碎采用閉路循環生產。工藝要解決的主要問題是毛料含泥的控制，半成品加工中的脫泥分級技術，制砂料源的含水率控制，立軸式制砂機產品兩頭大中間小的技術參數控制，骨料的連續級配、孔隙率、針片狀含量、砂的細度模數、可調節的石粉含量、砂的含水率等問題。為此，粗碎、中碎采用反擊破，細碎制砂采用立軸破。為了實現半干式制砂，在系統投產后分階段根據毛料的改變及設備配套上的一些綜合問題進行了工藝改進與調整; 2003 年 7 月至 2004 年 1 月生產砂石骨料 29. 3 萬 m3，工藝改進主要解決了細度模數的穩定性及石粉含量相關指標問題。2004 年 5—12 月完成了半干式制砂技術的研究，調整了部分工藝，增加了 1 臺高速立軸破，解決了立軸破生產砂中大于 2. 5 mm 以上顆粒的再破碎問題; 同時回收了中碎洗石過程中流失的粉砂，解決了立軸破生產砂中細度模數大、石粉含量低的問題。經過 8 個月生產82. 5 萬 m3砂石骨料的生產性試驗，成品砂的各項指標均已穩定，176 組試驗檢測平均含水率為 3. 8%，細度模數 FM = 2. 73 ～ 2. 91，平均細度模數為 2. 78，石粉含量為 17% ～ 21%，平均石粉含量為 18. 73%，見表 2。

在 2004 年全國首屆砂石生產技術交流會上公布了半干式制砂技術，2005 年經貴州省科技廳組織的國內專家組驗收，評定為國內水平，同年獲貴州省科技進步獎。

1. 3. 2 半干式制砂技術的應用

2006 年，水電九局承建的云南蘇家河口砂石系統巖石為粗粒花崗巖，平均抗壓強度為 144MPa，規模為 660 t / h，粗碎為 C100 開路生產，中碎為閉路生產，設置 1 臺 S380 圓錐破和 1 臺CF250 反擊破，制砂設備為立軸破。同時生產反濾料和混凝土用砂石骨料 180 萬 t，滿足了蘇家河口水電站堆石壩用反濾料和松山河口碾壓壩用砂石骨料的要求，經過 5 年的生產證明，其產品質量穩定，半干式制砂技術應用于硬巖制砂是成功的。2007—2011 年，水電九局承建的云南李仙江流域石門坎水電站工人砂石系統規模為 450 t/h，為雙曲拱壩提供砂石骨料，粗碎為 CF900 × 1200顎破，中碎為 S380 圓錐破，制砂機為石打石 PL －850 和 S1000 立軸破，共生產大、中、小石、砂共126 萬 t，系統運行可靠，成品質量穩定。骨料針片狀含量小于 6. 5%，砂的細度模數 FM = 2. 55 ～2. 79，石粉含量 13. 5% ～ 15. 3% ，這是半干式制砂技術應用砂巖的一個成功案例。2007—2011 年，在貴州沙沱水電站 1 500 t / h的石灰巖人工砂石系統工程中，完善了半干式制砂工藝，采用了 “兩端開路、中間閉路”的破碎流程，粗碎 3 臺反擊破開路生產、中碎 4 臺反擊破閉路生產，制砂 4 臺立軸破與 1 臺高速立軸破形成聯合開路制砂，同時在國內率先采用了美國進口的高頻篩分設備進行砂的細度模數調整，2010 年全年的檢測結果如下: 砂總量 82. 3 萬 t，碾壓混凝土共取樣 234 組，最大細度模數 FM = 2. 88，最小 FM= 2. 62，平均 FM = 2. 79，石粉含量 17. 6%，含水率 4. 1%，波動小于 1，級配連續均勻，孔隙率36% ，被業內專家評為最優質的人工砂。

1. 4 以破代磨、優質低耗、綠色環保半干式制砂技術

2008—2011 年，水電九局承建了廣東臺山核電廠花崗巖人工砂石系統，其原石料屬中粗粒或中粒似斑狀花崗巖，主要由長石晶體和石英晶體鑲嵌構造而成，含有約 5% 的云母和 2% 的綠泥石。石料的抗壓強度為 120 ～ 235 MPa，密度約為 2. 6 ～2. 7 g / cm3，松散堆積密度約為 1. 35 ～ 1. 45 g/cm3，松散堆積空隙率約為 47%。該砂石加工系統設計處理規模為 440 t/h，成品骨料生產能力為 350 t/h( 其中砂 150 t/h、骨料200 t / h) 。根據料源巖石巖性和核電高標號混凝土對骨料的需求等情況，采用 “3 段破碎”工藝: 粗碎選用顎式破碎機，中碎選用圓錐式破碎機，細碎選用立軸式破碎機，螺旋洗砂機洗去部分立軸破制干砂中的石粉。粗骨料成品生產采用 “末級出成品”方案，經細碎車間立軸式破碎機整形后的成品的中、小石骨料粒形及針片狀含量均滿足規范要求; 采用 “3 級篩分”工藝，有效調節粗骨料顆粒級配連續，月供應量骨料為 5. 7 萬 t。在設計時采用了以破代磨、多破少磨的思路，應中國廣東核電公司的要求，預留了 2 臺棒磨機的位置，安裝 1 臺棒磨機僅進行了試運行，實際運行中因工藝先進可靠、石料破碎較充分、立軸破運行成砂率高，2010 年3 月，完全不用棒磨機就生產出了高標號混凝土 C80 用優質人工砂石骨料。砂的取樣結果見表 3。

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