溫華元

摘 要：福建地區(qū)天然河砂資源日趨枯竭，尋找天然河砂的替代產(chǎn)品迫在眉睫，該文介紹中國水利水電第十六工程局有限公司在人工砂石加工技術(shù)研究與應(yīng)用方面的一些心得，提供一些典型工程應(yīng)用實例，探討利用人工砂替代天然河砂的可能性。

關(guān)鍵詞：砂石加工系統(tǒng) 工藝 技術(shù) 人工砂 應(yīng)用

中圖分類號：TV4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0078-02

1 概述

從20世紀(jì)50年代江西上猶江工程開始，中水十六局就為滿足工程對混凝土骨料的需要，獨立進(jìn)行了各項目的砂石料系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)與運行管理。20世紀(jì)90年代初之前主要為天然砂石料，如沙溪口、水口、高砂、水東等水電站的等天然砂石加工系統(tǒng)。進(jìn)入90年代后期，隨著水電開發(fā)的步伐加快，水電站向缺少砂卵石的深山峽谷推進(jìn)，這為人工砂石技術(shù)的成熟提供了千載難逢的機(jī)遇。中水十六局研究開發(fā)了全干法、半干法、濕法等人工砂石生產(chǎn)工藝技術(shù)并應(yīng)用在福建棉花灘、廣西百色水利樞紐、福建周寧多個大中型水利水電項目的建設(shè)中。

中水十六局已建成運行的砂石系統(tǒng)多達(dá)20處以上，工藝從全干法到半干法、濕法生產(chǎn)，原材料類型從硬巖（花崗巖、輝綠巖）到中硬巖（灰?guī)r、酸性碎斑熔巖）。在長期的生產(chǎn)實踐中，經(jīng)過不斷的研究摸索，總結(jié)出一套根據(jù)各工程的料源、骨料質(zhì)量要求，按粗、中、細(xì)三段破碎+制砂立軸破碎機(jī)的人工砂石主要手段的生產(chǎn)工藝模式。其主要的特點如下：

（1）砂石加工“多碎少磨，以破代磨，破磨結(jié)合”；

（2）干法制砂中增設(shè)粗砂整形和脫粉機(jī)，以控制砂的細(xì)度和石粉含量等等；

（3）采用計算機(jī)集中控制、攝像監(jiān)控，少人值班，系統(tǒng)實現(xiàn)自動化；

（4）注重環(huán)保，營造“綠色糧倉”，根據(jù)各生產(chǎn)階段采用噴水霧、抽風(fēng)及局部封閉等措施控制粉塵；

（5）生產(chǎn)污水經(jīng)過沉淀--循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行回收再利用。

2 中水十六局砂石加工系統(tǒng)工藝特點

2.1 全干法生產(chǎn)工藝

為滿足碾壓砼對人工砂中石粉含量的需求，中水十六局開發(fā)了全干法工藝生產(chǎn)人工骨料并取得了成功。該工藝最大的特點是在整個系統(tǒng)加工過程均不加水并在整個與制砂有關(guān)的環(huán)節(jié)中均采取遮擋防雨措施，同時皮帶機(jī)機(jī)頭處采用合金橡膠清掃器，增加石粉回收。用該工藝生產(chǎn)出的人工砂石骨料不僅產(chǎn)量高、質(zhì)量好，而且用此工藝生產(chǎn)的人工砂石粉含量高，拌制的混凝土可碾性好，可減少了膠凝材料的用量，降低了生產(chǎn)成本。[1]全干法生產(chǎn)不會產(chǎn)生水污染，適宜巖性較硬巖的巖石。缺點是易造成一定的粉塵污染。

典型的全干法生產(chǎn)工藝流程如圖1。

2.2 半干法生產(chǎn)工藝

為解決巖性較軟、含泥量較大，人工砂石粗骨料裹粉嚴(yán)重等問題中水十六局在全干法生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上采用了半干法生產(chǎn)工藝。根據(jù)料源質(zhì)量又可細(xì)分為兩種稍有不同的工藝。一種以濕法為主的半干法生產(chǎn)工藝，該工藝是在預(yù)篩分設(shè)洗石機(jī)，對粗碎后的混合石料進(jìn)行沖洗，去除泥塊，然后進(jìn)入篩分樓噴水進(jìn)行分級篩分，各級粗骨料分別進(jìn)入成品料倉。[2]部分中小石和經(jīng)直線振動篩脫水后的粗碎料進(jìn)入制砂料倉進(jìn)一步脫水；而從制砂料倉→立軸破制砂→二級篩分→成品砂倉為干法生產(chǎn)，并設(shè)遮擋防雨措施。另一種是以干法為主的半干法生產(chǎn)工藝，該工藝是在粗碎進(jìn)料口設(shè)棄料皮帶機(jī)，將<20mm的細(xì)渣作為棄料，只是在各級粗骨料進(jìn)入成品料倉前設(shè)篩分機(jī)進(jìn)行噴水沖洗，去除裹粉，其余均為干法生產(chǎn)。半干法生產(chǎn)的砂石骨料質(zhì)量穩(wěn)定，粉塵污染小，適宜各類料源。但污水處理量大、且處理費用高。

典型的半干法生產(chǎn)工藝流程如圖2。

2.3 濕法生產(chǎn)工藝

各級篩分均設(shè)噴水沖洗，適宜加工天然河卵石料或只生產(chǎn)常態(tài)用砂的人工砂石加工系統(tǒng)。濕法生產(chǎn)工藝的成品質(zhì)量有保證，但砂脫水困難、污水處理量大、費用高。

典型的濕法生產(chǎn)工藝流程如圖3。

3 人工砂替代天然砂的前景

目前國內(nèi)建筑市場用砂主要來源于各江河開采的天然河砂。但天然砂石資源是一種地域性資源，短時間內(nèi)不可再生。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展帶來的大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，消耗了大量的天然砂資源。我國不少地區(qū)已出現(xiàn)天然砂或天然砂資源迅速減少的情形，目前北京、天津等一些大中城市周邊和許多地區(qū)天然砂資源已近枯竭。天然砂石采挖對河道具有相當(dāng)?shù)钠茐男?，對自然生態(tài)也有一定的不利影響。[3]隨著人們環(huán)保意識的進(jìn)步和國家環(huán)境保護(hù)政策和法律法規(guī)的逐步加強(qiáng)與完善，農(nóng)田、河道環(huán)境保護(hù)的措施也會逐漸強(qiáng)化，天然砂資源可開采量的減少將進(jìn)一步加劇。并且從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，天然砂石料已經(jīng)不適宜再進(jìn)一步的開采使用。

以人工砂替代天然砂石，將是緩解和解決這一矛盾的有效途徑。建立高產(chǎn)、低耗、環(huán)保的砂石生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)人工砂石將具有十分廣闊的應(yīng)用前景。人工砂石與天然砂石相比有許多的優(yōu)點，比如：可以人工調(diào)配各檔骨料的級配，砂的模數(shù)可以人工控制；可以充分利用廢棄的各種尾礦或廢石達(dá)到綜合利用的目的等，而且原料就地取材，加工快捷，產(chǎn)品統(tǒng)一，質(zhì)量穩(wěn)定。

目前，日新月異的高性能砂石加工設(shè)備以及“自沖擊破碎”等理論的發(fā)展，為人工砂替代天然砂提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。在水電行業(yè)，人工砂已經(jīng)基本取代了天然砂，成為混凝土的主要組成部分。水電十六局等一批水電施工企業(yè)已經(jīng)開始了將人工砂應(yīng)用于其他行業(yè)的研究與推廣工作。

4 結(jié)語

我國人工砂石技術(shù)歷經(jīng)40年的發(fā)展，從逐步摸索到不斷創(chuàng)新應(yīng)用，已達(dá)到了世界先進(jìn)水平。相對于天然砂石，人工砂石在系統(tǒng)建設(shè)周期、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、對環(huán)境的影響等方面已經(jīng)具有了一定的優(yōu)勢。人工砂石在不久的將來，必將取代天然砂石，成為我國工程建設(shè)真正的糧倉。

參考文獻(xiàn)

[1] DL/T 5098-2010，水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].中國電力出版社.

[2] 李秀梅.大型水利水電砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計[J].礦山機(jī)械，2010（23）：81-84.

[3] 陳敬收，王志明.阿海水電站大型砂石加工系統(tǒng)工藝設(shè)計[J].水力發(fā)電，2012（11）：65-67.endprint