張　健（中鐵十一局四公司，湖北　武漢　430000）

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試論砂石加工系統(tǒng)工藝與技術應用

張?。ㄖ需F十一局四公司，湖北武漢430000）

我國在人工砂石生產(chǎn)技術上面經(jīng)過了近40年積累，從剛開始的逐步摸索到現(xiàn)在已經(jīng)達到了國際先進水平。人工砂石和天然砂石相比較而言，其系統(tǒng)建設周期、經(jīng)濟性、產(chǎn)品質量以及環(huán)境要求等方面都具備較多優(yōu)勢。本文首先描述了人工砂石取代天然砂石的應用前景，然后分別就全干法生產(chǎn)工藝、半干法生產(chǎn)工藝和濕法生產(chǎn)工藝進行了詳細的闡述，以期能夠對同行有所幫助。

人工砂石；加工系統(tǒng)；工藝流程

引言

在建造建筑物的時候，砂石骨料是最為基本的原材料，不管是對于水利、核電、公路、市政、鐵路等工程，確保砂石骨料的數(shù)量以及質量是工程得以順利施工的重要因素［1］。所以說砂石加工系統(tǒng)對于工程建設施工質量以及進度而言非常重要，另外，對砂石加工系統(tǒng)運行成本進行有效控制能夠在很大程度上降低整個建設工程成本［2］。伴隨社會不斷發(fā)展，對于砂石加工系統(tǒng)的要求也是越來越高，所生產(chǎn)的砂石骨料除了滿足工程施工質量以及進度要求之外，其生產(chǎn)過程還需要達到節(jié)能減排、環(huán)境保護等各項硬性指標要求［3］。因此施工企業(yè)有必要從原先粗放型生產(chǎn)模式向環(huán)保節(jié)能型生產(chǎn)模式轉變。

1　人工砂取代天然砂應用前景

當前階段我國建筑市場用砂最主要的還是各江河開采的天然河砂。然而天然砂石資源作為一種地域性資源，在較短時間內(nèi)不可以再生。近年來，我國社會經(jīng)濟取得了快速發(fā)展，使得我們有更好的經(jīng)濟基礎來大規(guī)模建設基礎設施，這必然會消耗大量天然砂資源。國內(nèi)已經(jīng)有很多地區(qū)出現(xiàn)天然砂資源快速衰竭的狀況，目前北京、天津等很多大中城市周邊以及許多地區(qū)天然砂資源已經(jīng)基本上枯竭。由于采挖天然砂會對河道產(chǎn)生一定程度的破壞，同時也會影響到地區(qū)的自然生態(tài)。近年來，人們的環(huán)保意識在迅速提升，國家也出臺了一些環(huán)境保護政策以及法律法規(guī)，在河道、農(nóng)田環(huán)境保護方面采取了強化措施，可供開采的天然砂資源受到了很大的限制。另一方面，從可持續(xù)發(fā)展層面來看，也不適宜再進一步開采使用天然砂石料。

利用人工砂來取代天然砂石，可以在很大程度上緩解當前的供需矛盾。建立環(huán)保、低耗、高產(chǎn)的砂石生產(chǎn)系統(tǒng)來生產(chǎn)質量優(yōu)良的人工砂石具有重要的現(xiàn)實意義和非常廣闊的應用前景。和天然砂石相比較而言人工砂石具備很多優(yōu)勢，例如：能夠人工調(diào)配各檔骨料的級配，人工控制砂的模數(shù)；能夠對各種尾礦或廢石進行充分利用，滿足國家對環(huán)保方面的要求；原料就地取材，加工過程非常方便快捷，產(chǎn)品規(guī)格較為統(tǒng)一且質量較為穩(wěn)定。目前，隨著“自沖擊破碎”等理論的不斷完善以及高性能砂石加工設備的發(fā)展，為生產(chǎn)出更好質量的人工砂打下了堅實的理論和技術基礎。目前在水電行業(yè)，天然砂已經(jīng)基本上被人工砂取代，成為混凝土中關鍵組成部分。

2　砂石加工系統(tǒng)工藝與技術應用

2.1全干法生產(chǎn)工藝

典型的干法制砂生產(chǎn)工藝流程為：向制砂機供給粒徑大小在5～40mm范圍內(nèi)的碎石（礫石）作為原料，需要利用篩分分級設備將粒徑超過了5mm的碎石以及一些粒徑在2.5～5mm范圍內(nèi)的細碎石返回制砂機再加工，另外，將粒徑小于2.5mm的原料再細分為兩個等級，分別為0.6～2.5mm以及小于0.6mm，對于粒徑小于0.6mm的細砂料通過空氣分級機除掉多余石粉，然后利用混合設備將粒徑在小于0.6mm、0.6～2.5mm、2.5～5mm三種料混合均勻，這樣便能夠得到各項質量都達到人工砂要求的產(chǎn)品。

全干法生產(chǎn)工藝其最大的特征就是在整個系統(tǒng)加工過程都無需加水，不僅如此，還需要在所有與制砂有關的環(huán)節(jié)中全部采取遮擋防雨措施，另外，在皮帶機機頭的位置還安裝了合金橡膠清掃器以提升石粉回收量。通過這種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的人工砂石骨料不但質量好、產(chǎn)量高，同時該工藝生產(chǎn)獲得的人工砂石具有較高的粉含量，利用這種人工砂制備的混凝土具有很好的延展性，能夠降低膠凝材料的使用量，也即能夠減少整個工程建設的生產(chǎn)成本。全干法生產(chǎn)整個過程中不會出現(xiàn)水污染，對于巖性較硬巖的巖石來說非常適合，但是該種生產(chǎn)工藝最大的缺陷在于會引起一定程度的粉塵污染。如圖1所示為典型的全干法生產(chǎn)工藝流程。

圖1　典型的全干法生產(chǎn)工藝流程圖

2.2半干法生產(chǎn)工藝

半干式制砂技術其最大的優(yōu)點就是在整個工藝流程生產(chǎn)過程中綜合考慮了智能優(yōu)質、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的設計理念。制砂工藝的主要設備為立軸式制砂機，同時還有棒磨機制砂，用來對砂的細度模數(shù)進行調(diào)節(jié)。半干式制砂工藝技術其生產(chǎn)思路為以破帶磨、多破少磨。利用半干式制砂工藝技術不但能夠得到質量比天然砂更好的產(chǎn)品，同時還摒棄或者部分摒棄了很多傳統(tǒng)并且能耗較高的制砂設備。在生產(chǎn)過程中進入料倉制砂的原料主要可以分為三種：①一次破碎后分級篩分的粒徑在5～40mm范圍內(nèi)的粗骨料 （在破碎之前進行篩分并對泥進行清洗）；②進行成品粗骨料分級時篩選出現(xiàn)的粒徑在2.5～5mm范圍內(nèi)的經(jīng)脫水篩脫水后的渣料；③砂篩樓分級還回的粒徑在2.5～40mm范圍內(nèi)的骨料。通過這樣的工藝流程就從工藝層面對制砂原料的含泥量進行了有效控制。進入成品砂倉的成品砂同樣可以分為三種：①砂篩分分級的粒徑不超過5mm的成品粗骨砂；②粒徑不超過2.5mm的成品細砂；③粗骨料分級后在污水中回收的粒徑不超過2.5mm的成品細砂，前面兩種屬于干砂，其含水率不超過2%，在成品砂產(chǎn)量中其所占比例為80～95%，是砂的主生產(chǎn)線路，最后一種屬于濕砂，其含水率一般在6～15%范圍內(nèi)，在成品砂產(chǎn)量中其所占比例為5～20%。半干式制砂技術能夠很好的解決巖性較軟、含泥量較大問題。按照原材料質量又可以進一步分為兩種不同工藝：①濕法為主的半干法生產(chǎn)工藝；②以干法為主的半干法生產(chǎn)工藝。利用半干法來生產(chǎn)砂石骨料能夠確保產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，基本上不會造成粉塵污染，適用于各類原材料。但是該種工藝方法最大的缺陷就是需要處理大量的污水，因此需要投入一定的處理費用，成本較高。如圖2所示為典型半干法生產(chǎn)工藝流程。

2.3濕法生產(chǎn)工藝

濕法生產(chǎn)工藝的特點就是各級篩分都需要設置噴水沖洗，對于生產(chǎn)常態(tài)用砂或者加工天然河卵石料的人工砂石加工系統(tǒng)較為適用。該生產(chǎn)工藝能夠保證成品質量，但是很難對砂進行脫水，同樣需要處理大量的污水，增加了加工成本。如圖3所示為典型濕法生產(chǎn)工藝流程。濕法制砂設備中最為常見的就是棒磨機，一般情況下進料粒徑在5～25mm范圍內(nèi)，在成品中只有很少的砂石粒徑會超過5mm，排出后的產(chǎn)品通過螺旋分級機以及旋流器劃分成為人工砂以及廢污泥水，最后將廢污泥水傳輸?shù)匠辽俺鼗蛘咝D式分級機用來回收流失細砂。在國內(nèi)外很多水電工程當中，利用濕法進行生產(chǎn)的時候都通過專門凈化設備來處理泥污水。濕式制砂工藝流程特點為：立軸式?jīng)_擊式破碎機和檢查篩分構成閉路循環(huán)，在檢查篩篩網(wǎng)上面設置3mm和5mm兩種篩網(wǎng)，粒徑不超過3mm的顆粒以及棒磨機產(chǎn)品經(jīng)過分級以及脫水之后直接進成品砂倉，而粒徑在3～5mm范圍內(nèi)的顆粒還需要進入棒磨機，粒徑超過5mm的顆粒需要進入立軸式?jīng)_擊式破碎機。

圖2　典型半干法生產(chǎn)工藝流程圖

圖3　典型濕法生產(chǎn)工藝流程圖

3　結束語

近年來，我國社會經(jīng)濟取得了巨大成就，同時也建造了大量的基礎設施工程項目，工程建設離不開砂石骨料，傳統(tǒng)的工程建設過程中使用的多是天然砂，但是天然砂作為一種短時間內(nèi)不可再生資源已經(jīng)逐漸枯竭，為了滿足市場需求，人工砂石應運而生。我國在人工砂石生產(chǎn)技術上面經(jīng)過了近40年積累，從剛開始的逐步摸索到現(xiàn)在已經(jīng)達到了國際先進水平。人工砂石和天然砂石相比較而言，其系統(tǒng)建設周期、經(jīng)濟性、產(chǎn)品質量已經(jīng)環(huán)境要求等方面都具備較多優(yōu)勢。相信在不就的將來人工砂石將全面取代天然砂石。

［1］張昌晶.觀音巖水電站砂石加工系統(tǒng)工藝研究與應用［J］.低碳世界，2016（1）：68～69.

［2］溫華元.砂石加工系統(tǒng)工藝與技術研究與應用［J］.科技資訊，2014 （29）：78～79.

［3］王艷萍，唐 毅，李盛林.干法去石粉工藝在錦屏二級水電站東端砂石加工系統(tǒng)中的應用［C］.水電工程施工系統(tǒng)與工程裝備技術交流會，2010：114～117.

張 ?。?980-），男，本科，主要從事地材加工及公路鐵路試驗檢測工作。

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