浅谈半干法砂石骨料生产线工艺设计

朱向红 李蕾蕾

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

生产技术

浅谈半干法砂石骨料生产线工艺设计

朱向红 李蕾蕾

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

结合已投产运行的半干法砂石骨料生产线，从主要设备选型、工艺流程、设计要点分析、环境保护等几个方面介绍半干法砂石骨料生产线的工艺设计。

砂石骨料生产线；半干法工艺设计；主要设备选型；工艺流程；设计要点分析；环境保护

0 前言

目前，我国水泥产量有目共睹，一些地区甚至严重过剩。水泥生产消耗大量石灰质原料，石灰石矿山开采中废石日趋增多，加之天然砂资源的日趋减少，水泥企业生产砂石骨料生产已成为一种行业趋势。

砂石骨料生产主要有干法和半干法两种生产工艺。干法生产是指整条生产线的工艺过程基本不用水（除个别工艺环节喷雾除尘用水外）。这种生产工艺主要分布在我国北方地区。半干法生产是指破碎及破碎前工段无用水、破碎后工段用水洗，生产的产品洁净度较高，可以作为精品骨料销售。半干法生产工艺在我国南方地区使用较多。此工艺中，含有泥土、石粉的污水通过浓缩机、压滤机处理，中水循环利用，大大提高了水的循环利用率。

这里主要以位于湖北黄石长江边的华新骨料阳新二期砂石骨料生产线（下文简称“华新骨料”）为例，阐述砂石骨料生产线半干法工艺设计的相关问题。

1 项目基本情况

1）生产线能力：1000t/h砂石骨料。

2）产品品种：0.075～4.75mm，4.75～15mm，15～31.5mm砂石骨料。

3）原料特性：石灰岩、黏土含量较大。

4）砂石骨料质量满足GB/T14685-2011《建设用卵石、碎石》要求。

5）环保排放标准：粉尘排放浓度≤20mg/Nm3,废水达到零排放，噪声排放满足国家标准。

2 主要设备选型

半干法砂石骨料生产线可简单地概括为破碎、筛洗、含泥废水处理及砂石骨料储存。要得到符合国家标准的骨料产品，主要设备选型在生产线的设计中起着决定性的作用，它主要取决于原料的物理性能（如原料的硬度、磨蚀性指数、含土量等）及当地的市场需求。

结合华新骨料原料特性及周边粉状料（＜0.075 mm）市场较差的基本情况，华新骨料生产工艺确定为旋回式破碎机与两段圆锥式破碎机组成的三段破碎系统、圆振动筛三级筛洗系统、筛洗后的泥砂料处理系统和成品料储存系统。主要设备有1台旋回式破碎机、2台预筛分振动筛、2台标准型中碎圆锥破碎机、2台短头型细碎圆锥破碎机、4台一级筛分振动筛、8台成品筛分振动筛、4台双螺旋洗砂机、2组旋流器组、4台滤水振动筛、1台浓缩机、3台压滤机。

1）粗破设备的选择

用于骨料生产的粗破设备一般为旋回式破碎机、颚式破碎机和反击式破碎机。

根据生产能力要求（粗破大于1200t/h）、原料含泥土较多的特性和市场对砂石骨料产品需求的情况，结合厂区总图、工艺布局，粗破设备选用旋回式破碎机。

2）中细破设备的选择

骨料中细破设备一般有圆锥式破碎机和反击式破碎机可供选择。

圆锥式破碎机主要适宜破碎硬度大、磨蚀性指数高的岩石，产品粉状料较少。反击式破碎机主要适宜破碎硬度、磨蚀性指数中等或偏低的岩石,产品粉状料较多。

华新骨料项目周边市场对粉状料需求较差，中碎采用标准圆锥式破碎机，细碎采用短头圆锥式破碎机是一种好的选择。

3）筛分水洗设备的选择

石料筛分设备一般采用直线振动筛或圆振动筛。

直线振动筛处理量小，适合小粒径筛分、小产量生产使用，可以用于含水料滤水。圆振动筛筛分效率高、处理量大，适合大粒径筛分、较大规模生产使用。当圆筛分设备上配置压力喷水系统时可以作为洗石设备，借助于水力冲洗，石子在筛面翻滚、振动，较容易洗去表面黏附的细泥。

对于0～4.75mm产品中泥粉和石粉一般可以选择螺旋洗砂机或斗轮洗砂机水洗后得到机制砂。

华新骨料滤水振动筛选择了直线振动筛，其余均选用圆振动筛。0～4.75mm的产品选用了4台两两串联的双螺旋洗砂机作为洗砂设备。

4）废水及泥料处理设备的选择

水洗砂石骨料后的含泥废水需经过处理才能达到生产线废水的零排放。经过对废水处理设备及使用情况的考察，生产线选择了旋流器组、浓缩机和压滤机组成的系统对废水和泥料进行处理，避免了以前含泥废水直接排入沉淀池而引起的占地面积大、沉淀池难以清理的缺点。

3 工艺流程及设备参数

1）工艺流程如图1。

2）主要设备参数见表1。

表1 主要设备参数

矿山原料经旋回式破碎机进行粗破后进入中间料堆棚储存,然后输送至石灰石预筛分车间，预筛分后大于31.5mm的物料喂入标准圆锥破碎机进行中碎；4.75～31.5mm的物料与中碎后的物料一起送至骨料筛洗车间进行一级筛洗。当原料中含土量较少时，预筛分后小于4.75mm的物料也送至筛洗车间进行筛洗。当原料中含土量较多时，小于4.75 mm的物料输送至含土废料堆棚储存，然后用于矿山开采后的复垦垫层。

图1 工艺流程图

旋回式破碎机、预筛分振动筛、圆锥式破碎机及物料转运点均设有高效袋收尘器进行除尘。

1）砂石骨料筛洗。骨料筛洗由三级湿法筛洗组成。各级湿法筛洗由每个筛面上安装的高压喷淋设备和筛网上物料振动翻滚来完成。

来自预筛分和中细破车间的物料通过一级筛洗振动筛筛洗后，大于31.5mm的物料返回中细碎车间再此破碎。小于4.75mm的物料随洗石废水一起送入水洗砂车间的双螺旋洗砂机进行洗砂。4.75～31.5mm的骨料输送至二三级成品振动筛进一步筛洗。经过二三级筛洗后的15～31.5mm和4.75～15mm骨料送至各自的成品堆场。筛下的小于4.75mm的含泥细粉随洗石废水也一起送入水洗砂车间的双螺旋洗砂机进行洗砂。

2）水洗砂及废水泥料处理系统。小于4.75mm的物料随洗石废水一起经双螺旋洗砂机进行水砂分离，分离后的污水进入旋流器组进行再次分离,分离后的机制砂产品输送至0.075～4.75mm堆场。再次分离后的污水进入浓缩池经浓缩机浓缩，在浓缩过程中进行加药处理。浓缩后的液体上层清水流入清水池，通过清水泵循环使用于生产线。下层泥浆通过中间缓冲池，经渣浆泵送至压滤机车间进行压滤。压滤后的泥饼废料单独储存于泥饼堆棚，用于矿山开采后复垦。

3）产品储存及发运。水洗后的产品均采用露天储存。每种产品料堆下设置电机振动给料机和皮带秤,然后输送至码头装船发运。每个料堆下至少设置两个皮带秤,以便控制砂石骨料外销时的合理级配。

4 设计要点分析

1）设置中间料堆棚。中间料堆棚可调节骨料生产线整体的系统产能。粗破工段检修时，则下游的骨料制成工段不会因此停产。当矿山开采只能白班生产时，下游的骨料制成工段仍可两班生产，而且设备台数可减少。通过生产班制调节系统产能，减少了投资，发挥了系统各设备的优势。

2）充分利用地形高差。任何生产线的设计如果能将建设投资和运营成本降为最低是非常优秀的设计。因地制宜，充分利用地形高差进行工艺布局，不仅可以减少土建投资和设备投资，而且可以降低生产运营成本。

3）中细破前设计预筛分。南方矿石原料中含的土料多为黏土,一般很难通过筛分将土剔除干净。设计预筛分，不仅可以在原料含土量较高时通过筛分将小于5mm的含土废料筛出以便用于矿山复垦垫层，而且可以使经过粗破后小于31.5mm的骨料不再经过中细破，进而提高系统产量和减小粉状料的产生。

4）成品筛采用单层振动筛喷淋水洗。半干法砂石骨料生产线一级振动筛喷淋的目的是除去部分泥土和使不易洗清的物料尽早湿水，以便含泥料提前泡软。二、三级成品振动筛设计成单层，其喷淋水洗的目的是使每种物料产品都有和清水直接接触的机会,进而提高骨料产品的洁净度。

5）砂石水洗系统。小于4.75mm的含泥废水因泥砂量较大、粒度较大,不宜采用渣浆泵输送,只能通过水槽自流至洗砂机。在此环节应充分考虑废水流动的距离和水槽角度，尽可能将洗砂机车间布置在比振动筛车间所在标高低的台段上，水槽做成U型槽以便减少摩擦。洗砂机出料和旋流器组出料处均应设置滤水筛，以避免进入成品堆场的小于4.75 mm物料含水量过大而影响产品销售。

6）废水泥料处理系统。洗砂后的含泥粉废水在进浓缩池过程中,加药点的位置要合理，加药量要合适，以提高浓缩机系统的效果。压滤机前应该设置缓冲搅拌池，以满足浓缩机后渣浆泵连续工作和压滤机按次间歇式工作的要求。压滤机能力的选择要充分考虑每次工作需要的时间和泥饼含水量要求。

7）产品储存及发运。此环节设计要点是每个料堆下除设置合适的出料设备外，至少应设置1～2台计量秤，以便调节砂石的合理级配，满足客户对不同级配砂石骨料的需求。

5 环境保护

5.1 主要污染源和污染物

砂石骨料生产线对环境的污染主要是生产过程中产生的粉尘、噪声和废水。

5.2 环境保护措施

1）防尘及收尘措施。设计中一般采取以防为主、防治结合的方针,在中细碎以前的各工艺环节上尽量减少扬尘点，使用密闭性能好的输送和给料设备。在设备连接的料管设计时注意料管形状、角度等，并尽量降低落差。在所有粉尘排放点均采用收尘效率高、技术可靠的高效收尘器，保证粉尘排放浓度低于20mg/Nm3的国家标准。

中间料及含土废料储存采用封闭堆棚及喷雾除尘，以减少粉尘对周围环境的影响。

2）噪声控制。对噪声的控制从设备选型上尽量选择噪声低的设备，并将噪声源设备布置于封闭厂房内，车间外绿化，以遮挡噪声传播。

3）废水处理及泥料排放。废水主要为生活废水和洗砂废水。生活废水经化粪池进行预处理后和其他废水汇入厂区废水处理站进行处理，处理后达到中水回用标准后，回用于生产线用水。

筛洗产生的废水经砂石水洗及废水泥料处理系统处理后，作为生产用水循环使用。污泥处理后的泥饼和预筛分产生的废土用于矿山复垦垫层，达到废水、泥料的零排放。

6 结语

目前，华新骨料阳新二期砂石骨料生产线运行正常，各项指标均已达到设计要求。笔者主要围绕该生产线的典型流程介绍半干法砂石骨料生产线，事实上半干法砂石骨料生产工艺及设备配置形式多样，具体设计时应因地制宜，并且结合建设单位具体情况量体裁衣。