《人工制砂技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展-第六章》

導(dǎo)讀：前面談到人工砂石系統(tǒng)研究的關(guān)鍵因素  本章內(nèi)容將繼續(xù)第2.3點(diǎn)制砂設(shè)備與骨料的關(guān)系

2. 3 設(shè)備與骨料的關(guān)系

外力的作用是巖石破碎的唯一手段，在破碎設(shè)備的擠壓、劈裂、彎曲、沖擊、碾磨等力作用下巖石被破碎，經(jīng)篩網(wǎng)分級(jí)后形成骨料，這就是設(shè)備與骨料的基本關(guān)系。破碎比I的定義為入破粒度對(duì)產(chǎn)品粒度的比值，它是確定破碎段數(shù)的主要因素，一般而言，當(dāng)破碎給料粒度越大，而產(chǎn)品粒度要求越細(xì)時(shí)，破碎段數(shù)越多。

在破碎生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，由于粗碎、中碎和細(xì)碎的特點(diǎn)、破碎機(jī)理不同，對(duì)設(shè)備的要求也不一樣。從破碎比角度來(lái)看，粗碎應(yīng)選擇 I = 3 ～ 6，中細(xì)碎 I =5 ～8，細(xì)碎 I =9 ～12，才能最大限度地發(fā)揮各級(jí)設(shè)備的效能而獲得最佳破碎工藝方案。

無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)形式的破碎設(shè)備，每一個(gè)破碎環(huán)節(jié)達(dá)不到破碎比要求時(shí)都會(huì)對(duì)下一級(jí)破碎造成壓力和制約，其結(jié)果將造成增加破碎環(huán)節(jié)以及增加物料的循環(huán)量、篩分量等，無(wú)形中造成設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用、基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用、環(huán)保費(fèi)用等大幅上升，同時(shí)也增加了系統(tǒng)故障點(diǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行可靠性下降。雖然破碎比是確定破碎段數(shù)的主要因素，然而生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備性能和巖石巖性也有重要影響。開(kāi)挖爆破的巖石經(jīng)破碎變成骨料要選擇合理的工藝方案與先進(jìn)的設(shè)備配套才是最佳的解決手段，推薦不同巖石破碎段宜優(yōu)先使用的設(shè)備。巖石與制砂機(jī)設(shè)備選擇的關(guān)系見(jiàn)表 8

表 8 巖石與制砂機(jī)設(shè)備選擇的關(guān)系

3 砂石加工技術(shù)發(fā)展方向———低碳環(huán)保

從貓?zhí)尤?jí)水電站開(kāi)始的干式制砂第 1 代人工砂石加工工藝一直到上世紀(jì) 90 年代在湖南江埡、碗米坡以及福建棉花灘、廣西百色等大型砂石項(xiàng)目中使用，因砂中石粉含泥及雜質(zhì)、粗骨料裹粉等影響混凝土質(zhì)量的問(wèn)題無(wú)法解決，加上粉塵污染環(huán)境較為嚴(yán)重，現(xiàn)大型砂石系統(tǒng)中已經(jīng)不再使用該技術(shù)。上世紀(jì) 70 年代在烏江渡水電站采用了全開(kāi)路全棒磨機(jī)濕式制砂技術(shù)，80 年代后期在東風(fēng)水電站砂石系統(tǒng)中采用了細(xì)圓錐破加棒磨機(jī)的制砂工藝，此期間國(guó)內(nèi)的廣西大化、巖灘以及湖南五強(qiáng)溪等水電站均采用了單一的棒磨機(jī)全濕式制砂，全濕式制砂技術(shù)缺點(diǎn)是能耗高、污染大、粉砂流失大。

上世紀(jì) 80 年代的代表工藝為粗碎主要是旋回破、顎破開(kāi)路生產(chǎn)，圓錐破、反擊破中碎閉路生產(chǎn)，棒磨機(jī)、細(xì)圓錐制砂細(xì)碎閉路生產(chǎn)。1993 年在天生橋二級(jí)水電站白云砂石系統(tǒng)的粗碎開(kāi)路、中細(xì)碎閉路、旋盤(pán)破碎機(jī)加棒磨機(jī)制砂技術(shù)，在制砂工序中引入了旋盤(pán)破碎的制砂新理念，其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、能耗低; 1996 年二灘水電站砂石系統(tǒng)全部采用進(jìn)口設(shè)備分 4 段破碎開(kāi)路生產(chǎn)，制砂采用了旋盤(pán)破磨機(jī)和棒磨機(jī)生產(chǎn); 1998 年三峽工程擴(kuò)建后在制砂上使用了立軸破加棒磨機(jī)制砂，補(bǔ)充和完善了全濕式的制砂技術(shù)。目前因?qū)χ粕肮に嚰夹g(shù)的認(rèn)識(shí)不一，還有大量的生產(chǎn)企業(yè)使用這一傳統(tǒng)技術(shù)。新世紀(jì)后研究出的半干式制砂工藝采用粗碎開(kāi)路、立軸破完全取代了棒磨機(jī)，在工藝技術(shù)上作了重大調(diào)整，開(kāi)發(fā)出了 “3 段破碎、過(guò)程閉路整形、未級(jí)出成品”的高品質(zhì)核電砂石骨料加工技術(shù)，粗碎脫泥、細(xì)碎高頻篩分與選粉配套的 “全自動(dòng)控制技術(shù)”。在污水處理 “零排放”的大量工藝及設(shè)備實(shí)踐與研究中，在目前世界上最大的3 300 t/h的人工砂系統(tǒng)中成功完成了這一課題的研究與實(shí)踐，推動(dòng)了人工砂石向高品質(zhì)與低碳環(huán)保技術(shù)向前邁出了歷史性的一大步。

4 結(jié)束語(yǔ)

人工砂石生產(chǎn)技術(shù)從干式、濕式發(fā)展到節(jié)能、低碳、環(huán)保的半干式制砂工藝技術(shù)，半干式制砂技術(shù)主要關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量、工藝技術(shù)、環(huán)保節(jié)能控制。

( 1) 根據(jù)巖性成分、功指數(shù)、磨蝕指數(shù)選擇各段破碎設(shè)備類型。

( 2) 根據(jù)各種粒徑骨料高峰時(shí)段的最大需求之和與生產(chǎn)不均勻系數(shù)的積進(jìn)行平衡計(jì)算，確定系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)模。

( 3) 半干式制砂工藝設(shè)計(jì)除注重骨料破碎加工設(shè)備的選擇外，當(dāng)?shù)V石含泥高時(shí)，在粗破前宜選擇棒條給料機(jī)在給料時(shí)分級(jí)篩分脫泥，粗破后應(yīng)將小于 20 mm 的骨料用洗石機(jī)洗滌干凈，20 ～80 mm 的骨料可用 0. 25 ～0. 3 MPa 壓力的水在篩面沖洗，粗破一篩后 5 ～60 mm 的骨料宜進(jìn)入立軸破加工小石和成品砂，粗、中破后的粗骨料需在進(jìn)入成品倉(cāng)前經(jīng)檢查篩分沖洗脫粉; 采用水力旋流器配高頻振動(dòng)脫水篩回收石粉、負(fù)壓吸水，粉泥水經(jīng)沉淀池加速沉淀，離心脫泥設(shè)備回收，高速立軸破和旋盤(pán)破是制砂的低能耗首選設(shè)備; 礦石破碎后，當(dāng)石粉含量過(guò)高時(shí)可用選粉設(shè)備脫粉。

( 4) 低碳環(huán)保的制砂工藝技術(shù)除必須滿足各種骨料的質(zhì)量指標(biāo)外，還要控制各種材料及能源消耗，半干式制砂用水量應(yīng)控制在 0. 15 ～ 0. 45 m3/ t為宜，回收利用率控制在 90% 以上，用電量不大于 5. 5 kW·h/t。

( 5) 洗石機(jī)及粗骨料的沖洗污水經(jīng)水力旋流器回收后有少量粉砂隨污泥水流入豎流沉淀池，實(shí)測(cè)含泥質(zhì)量濃度約 8% ～10%。經(jīng) 4 h 沉淀后含泥質(zhì)量濃度約 17. 5% ～43%，平均 23. 24%，流入一級(jí)離心脫泥機(jī)脫泥后的固相含水率平均為 19. 53%。泥經(jīng)皮帶機(jī)送至集料斗、經(jīng)礦渣車運(yùn)至棄渣場(chǎng)，是很好的復(fù)耕黏土。液相含固率為 5. 3% ～13. 96%，平為均 9. 68%，在加入絮凝劑后經(jīng)離心脫泥機(jī)脫泥的固相含水率平均為 23. 65%，液相含固率0. 08% ～ 0. 21% ，平均為 0. 165% ，在流入斜管沉淀池經(jīng) 2. 5 h 沉淀后液相濁度平均為 50 ～70 mg/L，符合國(guó)家一級(jí)生產(chǎn)用水標(biāo)準(zhǔn)，池底固相含泥質(zhì)量濃度平均為 18%。形成的污水處理流程為豎流沉淀池一級(jí)沉淀、離心機(jī)二級(jí)脫泥、斜管沉淀池沉淀回收清水，水的回收利用達(dá)到 92. 8%，實(shí)現(xiàn)了零排放。

( 6) 半干式工藝控制含水率解決各破碎篩分環(huán)節(jié)的粉塵揚(yáng)塵污染問(wèn)題，骨料沖擊鐵件是主要的噪聲源，水電九局的專利技術(shù) “降噪梭槽”能將噪聲降低到國(guó)標(biāo)范圍，設(shè)備的噪聲在安裝隔音罩和隔音控制室后可降低到 55 dB。

( 7) 半干式制砂技術(shù)采用自動(dòng)化控制、水處理的分級(jí)回收實(shí)現(xiàn)零排放，適應(yīng)范圍較廣。

( 8) 中國(guó)水電對(duì)人工砂的研究與應(yīng)用已經(jīng)過(guò)半過(guò)多世紀(jì)，大量的工程實(shí)踐證明人工砂優(yōu)于天然砂，核電、機(jī)場(chǎng)、高鐵受國(guó)標(biāo)的限制，雖然在施工試驗(yàn)中證明小于 0. 075 的石粉放大到 8% ～ 12%時(shí)，砂的孔隙率最小、密度最大，混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)也最高，但 JGJ/52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范對(duì)人工砂石粉含量的控制，主體工程混凝土還是不能突破應(yīng)用于工程實(shí)踐中，這種現(xiàn)象應(yīng) 從國(guó)家規(guī)范制定上早日得到解決。

( 9) 半干式制砂技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于水電、機(jī)場(chǎng)、核電、公路、橋梁、碼頭及特種高品質(zhì)混凝土的多級(jí)骨料生產(chǎn)，經(jīng)近 10 年不同規(guī)模、不同巖性的實(shí)踐證明是智能節(jié)能、低碳環(huán)保的制砂技術(shù)，宜大力推廣使用。

人工制砂技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展全文完。

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