孫江先

（廣東市順興石場(chǎng)有限公司）

改革開放以來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化率由1949 年的10.84%提高到2020 年的63.89%［1］，期間建設(shè)了大量的建筑、道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，砂石產(chǎn)品需求量也急劇增加。過(guò)去幾十年，砂石產(chǎn)品主要來(lái)源于江河湖泊，大量的砂石采挖對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞［2］，為了改善這一情況，使用花崗巖等礦石生產(chǎn)碎石骨料和機(jī)制砂成為了現(xiàn)今科學(xué)的解決辦法，機(jī)制砂石也將成為砂石行業(yè)的主力軍。

從現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)看，從2001—2018 年砂石骨料的需求量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，2018年達(dá)到200 億t，占全球產(chǎn)量的50%［3］。從側(cè)面來(lái)看，砂石需求量的增加也反映了中國(guó)城市建設(shè)的加速。據(jù)估算，每平方米城市建筑需砂石約800 kg，每千米高速公路需砂石5.4～6.0 萬(wàn)t，高速鐵路需砂石5.60～8.64 萬(wàn)t［4］，從中國(guó)發(fā)展規(guī)劃及各省基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃來(lái)看，砂石骨料作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的最大宗基礎(chǔ)材料，其需求量在未來(lái)仍然存在上漲趨勢(shì)［5］。

當(dāng)前機(jī)制砂石骨料主要通過(guò)破碎篩分天然花崗巖礦石得到，其生產(chǎn)過(guò)程中還可產(chǎn)出不同粒度等級(jí)的合格產(chǎn)品。天然花崗巖屬于酸性巖漿巖中的侵入巖，多為淺肉紅色、淺灰色、灰白色等，中粗粒、細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，也有一些為斑雜構(gòu)造、球狀構(gòu)造、似片麻狀構(gòu)造等；主要礦物為石英、鉀長(zhǎng)石和酸性斜長(zhǎng)石，次要礦物為黑云母、角閃石，有時(shí)還含有少量輝石［6］，其具有抗壓強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、防凍性好、硬度高、耐磨性好、耐久性好、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。隨著國(guó)內(nèi)建筑生產(chǎn)規(guī)模的日漸擴(kuò)大，對(duì)建筑用碎石骨料以及砂石產(chǎn)品的需求量也隨之增大，也對(duì)其生產(chǎn)流程的優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。本文通過(guò)對(duì)原礦性質(zhì)的研究，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉料進(jìn)行分段分選，優(yōu)化產(chǎn)品類別，對(duì)原礦最大化賦值加工。

1 礦石性質(zhì)

1.1 建筑用花崗巖

1.1.1 礦石類型

建筑用花崗巖構(gòu)成礦體的礦石類型單一，為中細(xì)粒黑云母花崗巖，礦石呈灰白色、淺肉紅色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分石英含量30%～35%，鉀長(zhǎng)石含量40%～55%，斜長(zhǎng)石含量15%～25%，黑云母含量3%～7%。

1.1.2 化學(xué)成分

根據(jù)礦區(qū)范圍儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告取樣進(jìn)行礦石化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

1.1.3 礦石抗壓強(qiáng)度

礦石飽和狀態(tài)下的單軸極限抗壓強(qiáng)度最大129.9 MPa，最小82.80 MPa，一般為85.6～104.8 MPa，平均95.44 MPa，屬硬質(zhì)建筑用石料。

1.1.4 礦石放射性

該礦區(qū)礦石放射性內(nèi)照射指數(shù)IRa（0.47～1.63）、外照射指數(shù)Iγ（0.898～2.458）變化較大，可作為A～C類建筑裝飾材料，其中以A類建筑材料為主。

1.2 采礦剝離物

剝離物是礦體上部的風(fēng)（氧）化產(chǎn)物，由第四系坡殘積砂質(zhì)黏性土和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成，厚度2.8～24.48 m。第四系砂質(zhì)黏性土為花崗巖風(fēng)化坡殘積土層，分布于礦山四周及地面表層，主要由淺黃色砂質(zhì)黏性土組成，巖石已風(fēng)化呈土狀，可見原巖結(jié)構(gòu)；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖呈灰黃色，巖石已強(qiáng)烈風(fēng)化呈半巖半土狀，云母、長(zhǎng)石類礦物已基本風(fēng)化為黏土礦物［1］。

2 工藝流程研究

2.1 碎石加工工藝

根據(jù)礦山生產(chǎn)計(jì)劃，建筑用花崗巖年供礦量為380 萬(wàn)m3，最大供料粒度1 000 mm；采礦剝離物年供礦量38 萬(wàn)m3，最大供料粒度600 mm?，F(xiàn)花崗巖加工生產(chǎn)線采用四段一閉路破碎工藝流程，將1 000 mm礦石破碎至30 mm后，經(jīng)篩分得20～30 mm 碎石、10～20 mm碎石、5～10 mm石米、0～5 mm石粉，其中石粉及泥粉可作為機(jī)制砂加工生產(chǎn)原料，破碎加工工藝流程見圖1。

優(yōu)化后的破碎加工流程中，中碎后增加泥粉篩分預(yù)先篩分細(xì)粒物料，后續(xù)破碎篩分過(guò)程物料粒度控制穩(wěn)定，無(wú)粗細(xì)物料混雜，產(chǎn)品質(zhì)量提高。其次預(yù)先篩分出的泥粉與后續(xù)破碎篩分過(guò)程中產(chǎn)生的石粉及泥粉既可作為成品銷售，同時(shí)也可作為高品質(zhì)機(jī)制砂加工生產(chǎn)原料，可有效拓展礦石在分選加工過(guò)程中的利用途徑。選出的各粒級(jí)碎石產(chǎn)品粒徑均勻，無(wú)粉化副產(chǎn)物，建筑用安全性與強(qiáng)度均得到提升。加工系統(tǒng)產(chǎn)品方案見表2，且產(chǎn)品方案可根據(jù)市場(chǎng)需求做出相應(yīng)調(diào)整。

預(yù)先篩出細(xì)粒泥粉后既提高了各粒級(jí)碎石品質(zhì)，又降低了破碎篩分處理量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能達(dá)產(chǎn)的目標(biāo)。四段一閉路生產(chǎn)工藝流程在保證各粒級(jí)碎石產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的同時(shí)，得到了4 種不同粒度的碎石骨料，產(chǎn)品針對(duì)性得到提升。

2.2 機(jī)制砂加工工藝

現(xiàn)機(jī)制砂加工生產(chǎn)線分黃石線和制砂線兩部分。

（1）黃石線的原料為采礦剝離物，經(jīng)汽車運(yùn)輸至破碎緩沖料倉(cāng)后進(jìn)行預(yù)先篩分。篩上大塊碎石破碎后與篩下物料匯合經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至泥粉篩分機(jī)，得到3 種物料，篩上物料（+50 mm）經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至石料堆堆存，篩下物料主要為泥粉，經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至泥粉堆場(chǎng)堆存，篩中物料主要為小塊碎石，運(yùn)輸送入制砂線進(jìn)行進(jìn)一步加工。

（2）制砂線的原料為花崗巖破碎加工生產(chǎn)線產(chǎn)出的石粉、泥粉及黃石線產(chǎn)出的小塊碎石，經(jīng)給料設(shè)備輸送至高頻篩進(jìn)行篩分，篩上+5 mm物料經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至破碎機(jī)，破碎后經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)送至高頻篩篩分，形成閉路循環(huán)，保證機(jī)制砂粒度合格，無(wú)大塊碎石。篩下-5 mm細(xì)砂進(jìn)行水洗，所得砂經(jīng)脫水處理后形成成品砂，含細(xì)砂水回收細(xì)砂后的不含砂污水進(jìn)入池沉淀濃密，濃密后清水循環(huán)利用，沉淀物通過(guò)壓濾機(jī)壓泥形成泥餅，濾液進(jìn)入清水池循環(huán)利用，做到污水零排放。機(jī)制砂加工工藝流程見圖2。機(jī)制砂生產(chǎn)工藝指標(biāo)見表3。

由圖2、表3可知，閉路破碎使機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)大塊物料產(chǎn)生，可保證粒度合格，而剝離物泥化率較高，系統(tǒng)獨(dú)立分選后再進(jìn)制砂系統(tǒng)有利于脫除其高含量的泥化物，提升機(jī)制砂質(zhì)量，其次分選出的泥粉與尾泥可作為陶瓷用原料。通過(guò)該工藝流程，破碎加工過(guò)程中不產(chǎn)生任何廢棄副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了資源利用最大化。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）利用花崗巖生產(chǎn)碎石骨料用于建筑工程是目前較為普遍的開發(fā)利用方式，通過(guò)優(yōu)化不同的工藝流程可得到既能滿足生產(chǎn)要求，又能夠降低能耗的碎石骨料與機(jī)制砂產(chǎn)品。

（2）由于剝離物具有較高的含泥量，將原礦與剝離物分開選別，既可降低碎石骨料生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)荷率，又可保證產(chǎn)品質(zhì)量。剝離物分選時(shí)產(chǎn)生的泥粉與尾泥也得到了價(jià)值化利用。

（3）碎石骨料加工生產(chǎn)采用四段一閉路流程，中碎后脫泥篩分，有效降低了碎石產(chǎn)品含泥量，后續(xù)篩分流程設(shè)備效率增大，產(chǎn)品穩(wěn)定性提高。預(yù)先篩分出的泥粉料與后續(xù)流程篩分出的石粉料可為機(jī)制砂提供原料，大大提高了礦石利用率。