朱向紅 李蕾蕾

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

生產(chǎn)技術(shù)

淺談半干法砂石骨料生產(chǎn)線工藝設(shè)計

朱向紅 李蕾蕾

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

結(jié)合已投產(chǎn)運行的半干法砂石骨料生產(chǎn)線，從主要設(shè)備選型、工藝流程、設(shè)計要點分析、環(huán)境保護等幾個方面介紹半干法砂石骨料生產(chǎn)線的工藝設(shè)計。

砂石骨料生產(chǎn)線；半干法工藝設(shè)計；主要設(shè)備選型；工藝流程；設(shè)計要點分析；環(huán)境保護

0 前言

目前，我國水泥產(chǎn)量有目共睹，一些地區(qū)甚至嚴(yán)重過剩。水泥生產(chǎn)消耗大量石灰質(zhì)原料，石灰石礦山開采中廢石日趨增多，加之天然砂資源的日趨減少，水泥企業(yè)生產(chǎn)砂石骨料生產(chǎn)已成為一種行業(yè)趨勢。

砂石骨料生產(chǎn)主要有干法和半干法兩種生產(chǎn)工藝。干法生產(chǎn)是指整條生產(chǎn)線的工藝過程基本不用水（除個別工藝環(huán)節(jié)噴霧除塵用水外）。這種生產(chǎn)工藝主要分布在我國北方地區(qū)。半干法生產(chǎn)是指破碎及破碎前工段無用水、破碎后工段用水洗，生產(chǎn)的產(chǎn)品潔凈度較高，可以作為精品骨料銷售。半干法生產(chǎn)工藝在我國南方地區(qū)使用較多。此工藝中，含有泥土、石粉的污水通過濃縮機、壓濾機處理，中水循環(huán)利用，大大提高了水的循環(huán)利用率。

這里主要以位于湖北黃石長江邊的華新骨料陽新二期砂石骨料生產(chǎn)線（下文簡稱“華新骨料”）為例，闡述砂石骨料生產(chǎn)線半干法工藝設(shè)計的相關(guān)問題。

1 項目基本情況

1）生產(chǎn)線能力：1000t/h砂石骨料。

2）產(chǎn)品品種：0.075～4.75mm，4.75～15mm，15～31.5mm砂石骨料。

3）原料特性：石灰?guī)r、黏土含量較大。

4）砂石骨料質(zhì)量滿足GB/T14685-2011《建設(shè)用卵石、碎石》要求。

5）環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)：粉塵排放濃度≤20mg/Nm3,廢水達到零排放，噪聲排放滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

2 主要設(shè)備選型

半干法砂石骨料生產(chǎn)線可簡單地概括為破碎、篩洗、含泥廢水處理及砂石骨料儲存。要得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的骨料產(chǎn)品，主要設(shè)備選型在生產(chǎn)線的設(shè)計中起著決定性的作用，它主要取決于原料的物理性能（如原料的硬度、磨蝕性指數(shù)、含土量等）及當(dāng)?shù)氐氖袌鲂枨蟆?/p>

結(jié)合華新骨料原料特性及周邊粉狀料（＜0.075 mm）市場較差的基本情況，華新骨料生產(chǎn)工藝確定為旋回式破碎機與兩段圓錐式破碎機組成的三段破碎系統(tǒng)、圓振動篩三級篩洗系統(tǒng)、篩洗后的泥砂料處理系統(tǒng)和成品料儲存系統(tǒng)。主要設(shè)備有1臺旋回式破碎機、2臺預(yù)篩分振動篩、2臺標(biāo)準(zhǔn)型中碎圓錐破碎機、2臺短頭型細碎圓錐破碎機、4臺一級篩分振動篩、8臺成品篩分振動篩、4臺雙螺旋洗砂機、2組旋流器組、4臺濾水振動篩、1臺濃縮機、3臺壓濾機。

1）粗破設(shè)備的選擇

用于骨料生產(chǎn)的粗破設(shè)備一般為旋回式破碎機、顎式破碎機和反擊式破碎機。

根據(jù)生產(chǎn)能力要求（粗破大于1200t/h）、原料含泥土較多的特性和市場對砂石骨料產(chǎn)品需求的情況，結(jié)合廠區(qū)總圖、工藝布局，粗破設(shè)備選用旋回式破碎機。

2）中細破設(shè)備的選擇

骨料中細破設(shè)備一般有圓錐式破碎機和反擊式破碎機可供選擇。

圓錐式破碎機主要適宜破碎硬度大、磨蝕性指數(shù)高的巖石，產(chǎn)品粉狀料較少。反擊式破碎機主要適宜破碎硬度、磨蝕性指數(shù)中等或偏低的巖石,產(chǎn)品粉狀料較多。

華新骨料項目周邊市場對粉狀料需求較差，中碎采用標(biāo)準(zhǔn)圓錐式破碎機，細碎采用短頭圓錐式破碎機是一種好的選擇。

3）篩分水洗設(shè)備的選擇

石料篩分設(shè)備一般采用直線振動篩或圓振動篩。

直線振動篩處理量小，適合小粒徑篩分、小產(chǎn)量生產(chǎn)使用，可以用于含水料濾水。圓振動篩篩分效率高、處理量大，適合大粒徑篩分、較大規(guī)模生產(chǎn)使用。當(dāng)圓篩分設(shè)備上配置壓力噴水系統(tǒng)時可以作為洗石設(shè)備，借助于水力沖洗，石子在篩面翻滾、振動，較容易洗去表面黏附的細泥。

對于0～4.75mm產(chǎn)品中泥粉和石粉一般可以選擇螺旋洗砂機或斗輪洗砂機水洗后得到機制砂。

華新骨料濾水振動篩選擇了直線振動篩，其余均選用圓振動篩。0～4.75mm的產(chǎn)品選用了4臺兩兩串聯(lián)的雙螺旋洗砂機作為洗砂設(shè)備。

4）廢水及泥料處理設(shè)備的選擇

水洗砂石骨料后的含泥廢水需經(jīng)過處理才能達到生產(chǎn)線廢水的零排放。經(jīng)過對廢水處理設(shè)備及使用情況的考察，生產(chǎn)線選擇了旋流器組、濃縮機和壓濾機組成的系統(tǒng)對廢水和泥料進行處理，避免了以前含泥廢水直接排入沉淀池而引起的占地面積大、沉淀池難以清理的缺點。

3 工藝流程及設(shè)備參數(shù)

1）工藝流程如圖1。

2）主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

礦山原料經(jīng)旋回式破碎機進行粗破后進入中間料堆棚儲存,然后輸送至石灰石預(yù)篩分車間，預(yù)篩分后大于31.5mm的物料喂入標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機進行中碎；4.75～31.5mm的物料與中碎后的物料一起送至骨料篩洗車間進行一級篩洗。當(dāng)原料中含土量較少時，預(yù)篩分后小于4.75mm的物料也送至篩洗車間進行篩洗。當(dāng)原料中含土量較多時，小于4.75 mm的物料輸送至含土廢料堆棚儲存，然后用于礦山開采后的復(fù)墾墊層。

圖1 工藝流程圖

旋回式破碎機、預(yù)篩分振動篩、圓錐式破碎機及物料轉(zhuǎn)運點均設(shè)有高效袋收塵器進行除塵。

1）砂石骨料篩洗。骨料篩洗由三級濕法篩洗組成。各級濕法篩洗由每個篩面上安裝的高壓噴淋設(shè)備和篩網(wǎng)上物料振動翻滾來完成。

來自預(yù)篩分和中細破車間的物料通過一級篩洗振動篩篩洗后，大于31.5mm的物料返回中細碎車間再此破碎。小于4.75mm的物料隨洗石廢水一起送入水洗砂車間的雙螺旋洗砂機進行洗砂。4.75～31.5mm的骨料輸送至二三級成品振動篩進一步篩洗。經(jīng)過二三級篩洗后的15～31.5mm和4.75～15mm骨料送至各自的成品堆場。篩下的小于4.75mm的含泥細粉隨洗石廢水也一起送入水洗砂車間的雙螺旋洗砂機進行洗砂。

2）水洗砂及廢水泥料處理系統(tǒng)。小于4.75mm的物料隨洗石廢水一起經(jīng)雙螺旋洗砂機進行水砂分離，分離后的污水進入旋流器組進行再次分離,分離后的機制砂產(chǎn)品輸送至0.075～4.75mm堆場。再次分離后的污水進入濃縮池經(jīng)濃縮機濃縮，在濃縮過程中進行加藥處理。濃縮后的液體上層清水流入清水池，通過清水泵循環(huán)使用于生產(chǎn)線。下層泥漿通過中間緩沖池，經(jīng)渣漿泵送至壓濾機車間進行壓濾。壓濾后的泥餅廢料單獨儲存于泥餅堆棚，用于礦山開采后復(fù)墾。

3）產(chǎn)品儲存及發(fā)運。水洗后的產(chǎn)品均采用露天儲存。每種產(chǎn)品料堆下設(shè)置電機振動給料機和皮帶秤,然后輸送至碼頭裝船發(fā)運。每個料堆下至少設(shè)置兩個皮帶秤,以便控制砂石骨料外銷時的合理級配。

4 設(shè)計要點分析

1）設(shè)置中間料堆棚。中間料堆棚可調(diào)節(jié)骨料生產(chǎn)線整體的系統(tǒng)產(chǎn)能。粗破工段檢修時，則下游的骨料制成工段不會因此停產(chǎn)。當(dāng)?shù)V山開采只能白班生產(chǎn)時，下游的骨料制成工段仍可兩班生產(chǎn)，而且設(shè)備臺數(shù)可減少。通過生產(chǎn)班制調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)能，減少了投資，發(fā)揮了系統(tǒng)各設(shè)備的優(yōu)勢。

2）充分利用地形高差。任何生產(chǎn)線的設(shè)計如果能將建設(shè)投資和運營成本降為最低是非常優(yōu)秀的設(shè)計。因地制宜，充分利用地形高差進行工藝布局，不僅可以減少土建投資和設(shè)備投資，而且可以降低生產(chǎn)運營成本。

3）中細破前設(shè)計預(yù)篩分。南方礦石原料中含的土料多為黏土,一般很難通過篩分將土剔除干凈。設(shè)計預(yù)篩分，不僅可以在原料含土量較高時通過篩分將小于5mm的含土廢料篩出以便用于礦山復(fù)墾墊層，而且可以使經(jīng)過粗破后小于31.5mm的骨料不再經(jīng)過中細破，進而提高系統(tǒng)產(chǎn)量和減小粉狀料的產(chǎn)生。

4）成品篩采用單層振動篩噴淋水洗。半干法砂石骨料生產(chǎn)線一級振動篩噴淋的目的是除去部分泥土和使不易洗清的物料盡早濕水，以便含泥料提前泡軟。二、三級成品振動篩設(shè)計成單層，其噴淋水洗的目的是使每種物料產(chǎn)品都有和清水直接接觸的機會,進而提高骨料產(chǎn)品的潔凈度。

5）砂石水洗系統(tǒng)。小于4.75mm的含泥廢水因泥砂量較大、粒度較大,不宜采用渣漿泵輸送,只能通過水槽自流至洗砂機。在此環(huán)節(jié)應(yīng)充分考慮廢水流動的距離和水槽角度，盡可能將洗砂機車間布置在比振動篩車間所在標(biāo)高低的臺段上，水槽做成U型槽以便減少摩擦。洗砂機出料和旋流器組出料處均應(yīng)設(shè)置濾水篩，以避免進入成品堆場的小于4.75 mm物料含水量過大而影響產(chǎn)品銷售。

6）廢水泥料處理系統(tǒng)。洗砂后的含泥粉廢水在進濃縮池過程中,加藥點的位置要合理，加藥量要合適，以提高濃縮機系統(tǒng)的效果。壓濾機前應(yīng)該設(shè)置緩沖攪拌池，以滿足濃縮機后渣漿泵連續(xù)工作和壓濾機按次間歇式工作的要求。壓濾機能力的選擇要充分考慮每次工作需要的時間和泥餅含水量要求。

7）產(chǎn)品儲存及發(fā)運。此環(huán)節(jié)設(shè)計要點是每個料堆下除設(shè)置合適的出料設(shè)備外，至少應(yīng)設(shè)置1～2臺計量秤，以便調(diào)節(jié)砂石的合理級配，滿足客戶對不同級配砂石骨料的需求。

5 環(huán)境保護

5.1 主要污染源和污染物

砂石骨料生產(chǎn)線對環(huán)境的污染主要是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲和廢水。

5.2 環(huán)境保護措施

1）防塵及收塵措施。設(shè)計中一般采取以防為主、防治結(jié)合的方針,在中細碎以前的各工藝環(huán)節(jié)上盡量減少揚塵點，使用密閉性能好的輸送和給料設(shè)備。在設(shè)備連接的料管設(shè)計時注意料管形狀、角度等，并盡量降低落差。在所有粉塵排放點均采用收塵效率高、技術(shù)可靠的高效收塵器，保證粉塵排放濃度低于20mg/Nm3的國家標(biāo)準(zhǔn)。

中間料及含土廢料儲存采用封閉堆棚及噴霧除塵，以減少粉塵對周圍環(huán)境的影響。

2）噪聲控制。對噪聲的控制從設(shè)備選型上盡量選擇噪聲低的設(shè)備，并將噪聲源設(shè)備布置于封閉廠房內(nèi)，車間外綠化，以遮擋噪聲傳播。

3）廢水處理及泥料排放。廢水主要為生活廢水和洗砂廢水。生活廢水經(jīng)化糞池進行預(yù)處理后和其他廢水匯入廠區(qū)廢水處理站進行處理，處理后達到中水回用標(biāo)準(zhǔn)后，回用于生產(chǎn)線用水。

篩洗產(chǎn)生的廢水經(jīng)砂石水洗及廢水泥料處理系統(tǒng)處理后，作為生產(chǎn)用水循環(huán)使用。污泥處理后的泥餅和預(yù)篩分產(chǎn)生的廢土用于礦山復(fù)墾墊層，達到廢水、泥料的零排放。

6 結(jié)語

目前，華新骨料陽新二期砂石骨料生產(chǎn)線運行正常，各項指標(biāo)均已達到設(shè)計要求。筆者主要圍繞該生產(chǎn)線的典型流程介紹半干法砂石骨料生產(chǎn)線，事實上半干法砂石骨料生產(chǎn)工藝及設(shè)備配置形式多樣，具體設(shè)計時應(yīng)因地制宜，并且結(jié)合建設(shè)單位具體情況量體裁衣。