周 慶

(四川興城港瑞建材有限公司, 四川成都 610213)

隨著科技的進(jìn)步我國的建筑行業(yè)得到了快速的發(fā)展，混凝土對骨料的要求也越來越高。骨料在混凝土中約占總重70 %，因而正確選擇骨料的品種和性能，具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)作用，符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，是配制混凝土的基礎(chǔ)[1-4]。在普通混凝土中，一般骨料的強(qiáng)度高于混凝土的3～4倍，即使骨料不同，混凝土的抗壓強(qiáng)度差別也很小。但是，在高強(qiáng)、高性能混凝土中，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，骨料的差別對混凝土的抗壓強(qiáng)度影響很大[5-7]。通常砂石中包含很多雜質(zhì)，如泥土、粉塵等，而一些高性能混凝土對骨料的要求極高，在去除雜質(zhì)的同時還要控制好骨料的含水量，即保持骨料的清潔干凈。目前國內(nèi)現(xiàn)有的砂石料加工篩分機(jī)械通常只能篩分一種規(guī)格的砂石料，而且加工和篩分系統(tǒng)是分開的，為了得到不同級配的砂石料，浪費(fèi)了大量人力物力，而且很難保證砂石料中的雜質(zhì)已清除干凈[8-11]。

在建筑行業(yè)中，為了滿足不同種類混凝土的需求，通常需要對不同粒徑的砂石料按一定比例進(jìn)行配比。傳統(tǒng)的設(shè)備在進(jìn)行配比時，往往需要等砂石料加工完成出料后，再通過一系列皮帶運(yùn)送，輸送回級配設(shè)備完成配比，級配比例通常需要人工進(jìn)行調(diào)整控制，整個設(shè)備或系統(tǒng)十分繁雜，效率低下。傳統(tǒng)砂石生產(chǎn)中采用單向工藝流程，經(jīng)過單個破碎機(jī)——次破碎后直接篩分出料，整個工藝流程中碎石破碎效率低下，產(chǎn)出砂石品種有限，目前最多可以生產(chǎn)出四種砂石[12-16]。且細(xì)砂的產(chǎn)量低，此外還存在粒徑不均、含粉塵量超標(biāo)等問題。

在建筑行業(yè)不斷發(fā)展混凝土對骨料要求不斷提高的形勢下，需要有更高性能的砂石料篩分及加工設(shè)備來解決如何生產(chǎn)高性能砂石料、篩分砂石料來得到各種所需級配等問題[17-20]。因此，本新型高性能砂石料篩分加工設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。

1 技術(shù)原理

本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)，包括破碎系統(tǒng)、骨料堿活性測定設(shè)備、集料性能測試、多級滾筒式篩分分級系統(tǒng)、高壓水清洗系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、循環(huán)供排水系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)，如圖1所示。破碎系統(tǒng)能對天然砂石料進(jìn)行粗碎、中碎、細(xì)碎處理，粗碎裝置為顎破機(jī)，中碎裝置為錘破，超細(xì)碎裝置為沖擊破。骨料活性測定設(shè)備為砂石堿活性測定儀，可以排除堿活性骨料對混凝土的破壞。集料性能測試是在集料性能車間將抽樣的原料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定和相關(guān)密度的測試，將性能差的原料排除。多級滾筒式篩分分級系統(tǒng)包括進(jìn)料裝置、多級洗篩滾筒、傾斜式出料裝置。篩分系統(tǒng)的進(jìn)料裝置包括由電機(jī)、螺旋軸、螺旋葉片、過濾板、腔體、進(jìn)料口、排料斗、排料管、廢料排料口。篩分系統(tǒng)中篩分設(shè)備的多級洗篩滾筒包括筒體、圓篩網(wǎng)、減速機(jī)、進(jìn)料口、放料口，圓篩網(wǎng)可以根據(jù)所需要級配的砂石更換不同孔徑的圓篩網(wǎng)片，砂石經(jīng)過進(jìn)料裝置初步篩選首先進(jìn)入內(nèi)層筒體，減速機(jī)帶動筒體快速旋轉(zhuǎn)，砂石在離心力的作用下通過孔徑依次減小的圓篩網(wǎng)片，得到所需要級配的砂石。砂石通過進(jìn)料裝置可以初步篩選得到粒徑小于過濾板的砂石。高壓水清洗和脫水系統(tǒng)由高壓沖洗管、水泵、加熱裝置、導(dǎo)熱旋轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)熱旋轉(zhuǎn)葉片組成。安裝在在滾筒轉(zhuǎn)軸上的高壓沖洗管在滾筒旋轉(zhuǎn)篩分砂石的同時沖洗砂石；抬升傾斜式出料裝置中的旋轉(zhuǎn)葉片可以通過加熱裝置進(jìn)行加熱，在出料的同時烘干砂石。系統(tǒng)中篩分設(shè)備的抬升傾斜式出料裝置包括收集斗、箱體、螺旋軸、螺旋葉片、減速機(jī)、排水口、出料口。砂石通過旋轉(zhuǎn)葉片的帶動由收集斗向出料口轉(zhuǎn)移，砂石中水分由于重力作用回流到收集斗由排水口排出。循環(huán)供水排水系統(tǒng)是將清洗砂石后的水回收到沉淀池進(jìn)行沉淀、過濾后可重新利用于沖洗砂石。輸送系統(tǒng)是由皮帶機(jī)來完成的，由皮帶機(jī)運(yùn)送砂石料來完成下一項(xiàng)工序。

圖1 高性能砂石料篩分加工系統(tǒng)原理示意

2 工藝流程與操作要點(diǎn)

本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)的工藝流程主要是原料堿活性檢測，物理力學(xué)性能測試，粗洗、烘干、粗碎、篩分得到50～80 mm大石，中碎、篩分得到25～50 mm，細(xì)碎、篩分得到0～5 mm精品砂、5～9 mm精品石、9～19 mm精品石、19～25 mm精品石，具體工藝流程如圖2所示。

圖2 骨料加工系統(tǒng)工藝流程

本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)的操作要點(diǎn)如下：

(1)天然骨料通過皮帶機(jī)運(yùn)送至堿活性檢測車間，經(jīng)過砂石堿活性測定儀檢測后為堿活性的骨料通過皮帶機(jī)運(yùn)送至廢料堆放場地，檢測后為無堿活性的骨料運(yùn)送至無堿活性原料堆場。然后對無堿活性骨料抽樣物理力學(xué)性能測試，用強(qiáng)度測定儀測試骨料樣本的抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度不合格的骨料運(yùn)送至廢料堆放場地，通定儀器測定樣本骨料，并通過計算得到表觀密度和堆積密度，排除不合格的骨料運(yùn)送至廢料堆放場地。檢測合格的骨料通過皮帶機(jī)運(yùn)送至粗細(xì)、烘干車間，高壓噴水裝置對砂石進(jìn)行沖洗，再通過烘干設(shè)備將骨料烘干。烘干后的骨料通過皮帶機(jī)運(yùn)送至破碎車間。

(2)骨料通過皮帶機(jī)送至粗碎車間，通過顎破機(jī)粗碎后骨料進(jìn)行第一次篩分，粒徑大于80 mm通過皮帶機(jī)將重新送入顎破機(jī)進(jìn)行粗碎；粒徑小于80 mm的骨料通過皮帶機(jī)運(yùn)送至半成品倉。將半成品倉的骨料通過皮帶機(jī)運(yùn)送至中碎車間，通過錘破機(jī)中碎后骨料進(jìn)行篩分，粒徑小于50 mm的骨料重新送入錘破機(jī)進(jìn)行中碎，粒徑小于50 mm的骨料運(yùn)送至半成品倉。將半成品倉中粒徑小于50 mm的骨料通過皮帶機(jī)送入細(xì)碎車間，通過沖擊破細(xì)碎，沖擊破后的砂石通過皮帶機(jī)送入多級滾筒式篩分分級系統(tǒng)的進(jìn)料口。進(jìn)料裝置下部排料管與多級洗篩滾筒連接，多級洗篩滾筒下部與抬升式螺旋脫水裝置連接。 多級洗篩滾筒側(cè)面連接驅(qū)動電機(jī)，依靠驅(qū)動電機(jī)提供動力帶動多級滾筒高速旋轉(zhuǎn)。滾筒外部有保護(hù)箱體，避免滾筒高速旋轉(zhuǎn)的危險。滾筒內(nèi)部通過圓篩網(wǎng)片分隔成多個空間，圓篩網(wǎng)片根據(jù)所需要級配砂石可以更換不同孔徑的網(wǎng)片。多級洗篩滾筒旋轉(zhuǎn)軸上裝有高壓沖洗管，側(cè)面管壁可噴出高壓水。水泵將沉淀池中的清潔水泵送到設(shè)備。砂石料篩分結(jié)束后，切斷驅(qū)動電機(jī)電源，打開下部放料口將料排入抬升式螺旋脫水裝置的收料斗中。

(4)高壓沖洗管與供水管連接，供水管連接高壓水泵為高壓沖洗管提供高壓水，如圖1所示；出料支架的排水口與水管連接，清潔砂石后的水通過管道流至沉淀池，形成循環(huán)供排水系統(tǒng)。

(5)砂石原料在進(jìn)入滾筒篩分設(shè)備前先通過進(jìn)料裝置初篩分，如圖3所示。砂石原料通過進(jìn)料口進(jìn)入進(jìn)料腔，旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)葉片在驅(qū)動電機(jī)帶動下轉(zhuǎn)動，砂石粒徑小于過濾板孔徑的被排入排料斗，砂石粒徑大于過濾板孔徑在螺旋葉片的帶動下通過左側(cè)的廢料排料口排除。排料斗的砂石通過排料管排入多級洗篩滾筒中。

圖3 篩分設(shè)備進(jìn)料裝置結(jié)構(gòu)示意

(6)抬升式螺旋脫水裝置傾斜布置，由支撐架支撐，收料斗一端稍高，如圖4所示。外部箱體由型材焊接形成，左側(cè)焊接出料口，右側(cè)焊接收料斗。多級洗篩滾筒排除的砂石由收料斗收集，減速機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)葉片將砂石向出料口排出。導(dǎo)熱旋轉(zhuǎn)軸和導(dǎo)熱旋轉(zhuǎn)葉片可以進(jìn)行加熱用于烘干砂石。

圖4 抬升傾斜式螺旋脫水裝置結(jié)構(gòu)示意

3 關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)與優(yōu)化研究

(1)本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)在傳統(tǒng)的砂石料篩分流程的基礎(chǔ)上增加了堿活性檢測、物理力學(xué)性能測試等重要部分。在原料進(jìn)行篩分加工前先甄別其堿活性，避免了混凝土凝固硬化或使用中發(fā)生堿骨料反應(yīng)，提高了混凝土質(zhì)量，延長了建筑的使用年限。在無堿活性的原料隨機(jī)抽樣進(jìn)行物理力學(xué)性能測試，排除部分物理力學(xué)性能差的原料，進(jìn)一步提高了原料的性能。

(2)本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)可以除雜篩分的同時能控制骨料中的含水量。另外，骨料中的吸水率也能得到控制。也就是說，能夠盡可能保持骨料的清潔干凈。同時，該系統(tǒng)具備烘干的功能，能將砂石的濕度降低到最小范圍，有較明顯的技術(shù)效益。

(3)本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)將篩分系統(tǒng)與加工系統(tǒng)合二為一，在加工篩分的同時清潔并烘干砂石料，功能強(qiáng)大，能篩分加工出含雜質(zhì)少、級配好的砂石骨料，極大地減少了人力物力的消耗，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

(4)本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)將清洗砂石后的水收集后，進(jìn)行沉淀除雜，達(dá)到具備清洗砂石料的標(biāo)準(zhǔn)后再次用于清洗砂石，循環(huán)利用節(jié)約了水資源，提高了水資源利用率，而且避免了污水亂排放，對環(huán)境造成污染。

4 結(jié)論

與當(dāng)前砂石料篩分加工設(shè)備相比，本新型高性能砂石篩分加工系統(tǒng)能得到各種所需級配的高性能砂石料。將加工與篩分系統(tǒng)二合一，極大的減少了工作流程，節(jié)約了人力；運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、篩分設(shè)備、清洗及烘干設(shè)備等，便于維護(hù)和保養(yǎng),達(dá)到高效、節(jié)能、降本的目的；采用先進(jìn)的智能化監(jiān)控、控制系統(tǒng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量控制水平和管理效率，生產(chǎn)運(yùn)營達(dá)到數(shù)字化、智能化。