试论砂石加工系统工艺与技术应用

张　健（中铁十一局四公司，湖北　武汉　430000）



试论砂石加工系统工艺与技术应用

张健（中铁十一局四公司，湖北武汉430000）

我国在人工砂石生产技术上面经过了近40年积累，从刚开始的逐步摸索到现在已经达到了国际先进水平。人工砂石和天然砂石相比较而言，其系统建设周期、经济性、产品质量以及环境要求等方面都具备较多优势。本文首先描述了人工砂石取代天然砂石的应用前景，然后分别就全干法生产工艺、半干法生产工艺和湿法生产工艺进行了详细的阐述，以期能够对同行有所帮助。

人工砂石；加工系统；工艺流程

引言

在建造建筑物的时候，砂石骨料是最为基本的原材料，不管是对于水利、核电、公路、市政、铁路等工程，确保砂石骨料的数量以及质量是工程得以顺利施工的重要因素［1］。所以说砂石加工系统对于工程建设施工质量以及进度而言非常重要，另外，对砂石加工系统运行成本进行有效控制能够在很大程度上降低整个建设工程成本［2］。伴随社会不断发展，对于砂石加工系统的要求也是越来越高，所生产的砂石骨料除了满足工程施工质量以及进度要求之外，其生产过程还需要达到节能减排、环境保护等各项硬性指标要求［3］。因此施工企业有必要从原先粗放型生产模式向环保节能型生产模式转变。

1　人工砂取代天然砂应用前景

当前阶段我国建筑市场用砂最主要的还是各江河开采的天然河砂。然而天然砂石资源作为一种地域性资源，在较短时间内不可以再生。近年来，我国社会经济取得了快速发展，使得我们有更好的经济基础来大规模建设基础设施，这必然会消耗大量天然砂资源。国内已经有很多地区出现天然砂资源快速衰竭的状况，目前北京、天津等很多大中城市周边以及许多地区天然砂资源已经基本上枯竭。由于采挖天然砂会对河道产生一定程度的破坏，同时也会影响到地区的自然生态。近年来，人们的环保意识在迅速提升，国家也出台了一些环境保护政策以及法律法规，在河道、农田环境保护方面采取了强化措施，可供开采的天然砂资源受到了很大的限制。另一方面，从可持续发展层面来看，也不适宜再进一步开采使用天然砂石料。

利用人工砂来取代天然砂石，可以在很大程度上缓解当前的供需矛盾。建立环保、低耗、高产的砂石生产系统来生产质量优良的人工砂石具有重要的现实意义和非常广阔的应用前景。和天然砂石相比较而言人工砂石具备很多优势，例如：能够人工调配各档骨料的级配，人工控制砂的模数；能够对各种尾矿或废石进行充分利用，满足国家对环保方面的要求；原料就地取材，加工过程非常方便快捷，产品规格较为统一且质量较为稳定。目前，随着“自冲击破碎”等理论的不断完善以及高性能砂石加工设备的发展，为生产出更好质量的人工砂打下了坚实的理论和技术基础。目前在水电行业，天然砂已经基本上被人工砂取代，成为混凝土中关键组成部分。

2　砂石加工系统工艺与技术应用

2.1全干法生产工艺

典型的干法制砂生产工艺流程为：向制砂机供给粒径大小在5～40mm范围内的碎石（砾石）作为原料，需要利用筛分分级设备将粒径超过了5mm的碎石以及一些粒径在2.5～5mm范围内的细碎石返回制砂机再加工，另外，将粒径小于2.5mm的原料再细分为两个等级，分别为0.6～2.5mm以及小于0.6mm，对于粒径小于0.6mm的细砂料通过空气分级机除掉多余石粉，然后利用混合设备将粒径在小于0.6mm、0.6～2.5mm、2.5～5mm三种料混合均匀，这样便能够得到各项质量都达到人工砂要求的产品。

全干法生产工艺其最大的特征就是在整个系统加工过程都无需加水，不仅如此，还需要在所有与制砂有关的环节中全部采取遮挡防雨措施，另外，在皮带机机头的位置还安装了合金橡胶清扫器以提升石粉回收量。通过这种生产工艺生产出来的人工砂石骨料不但质量好、产量高，同时该工艺生产获得的人工砂石具有较高的粉含量，利用这种人工砂制备的混凝土具有很好的延展性，能够降低胶凝材料的使用量，也即能够减少整个工程建设的生产成本。全干法生产整个过程中不会出现水污染，对于岩性较硬岩的岩石来说非常适合，但是该种生产工艺最大的缺陷在于会引起一定程度的粉尘污染。如图1所示为典型的全干法生产工艺流程。

图1　典型的全干法生产工艺流程图

2.2半干法生产工艺

半干式制砂技术其最大的优点就是在整个工艺流程生产过程中综合考虑了智能优质、绿色环保、节能降耗的设计理念。制砂工艺的主要设备为立轴式制砂机，同时还有棒磨机制砂，用来对砂的细度模数进行调节。半干式制砂工艺技术其生产思路为以破带磨、多破少磨。利用半干式制砂工艺技术不但能够得到质量比天然砂更好的产品，同时还摒弃或者部分摒弃了很多传统并且能耗较高的制砂设备。在生产过程中进入料仓制砂的原料主要可以分为三种：①一次破碎后分级筛分的粒径在5～40mm范围内的粗骨料 （在破碎之前进行筛分并对泥进行清洗）；②进行成品粗骨料分级时筛选出现的粒径在2.5～5mm范围内的经脱水筛脱水后的渣料；③砂筛楼分级还回的粒径在2.5～40mm范围内的骨料。通过这样的工艺流程就从工艺层面对制砂原料的含泥量进行了有效控制。进入成品砂仓的成品砂同样可以分为三种：①砂筛分分级的粒径不超过5mm的成品粗骨砂；②粒径不超过2.5mm的成品细砂；③粗骨料分级后在污水中回收的粒径不超过2.5mm的成品细砂，前面两种属于干砂，其含水率不超过2%，在成品砂产量中其所占比例为80～95%，是砂的主生产线路，最后一种属于湿砂，其含水率一般在6～15%范围内，在成品砂产量中其所占比例为5～20%。半干式制砂技术能够很好的解决岩性较软、含泥量较大问题。按照原材料质量又可以进一步分为两种不同工艺：①湿法为主的半干法生产工艺；②以干法为主的半干法生产工艺。利用半干法来生产砂石骨料能够确保产品质量的稳定性，基本上不会造成粉尘污染，适用于各类原材料。但是该种工艺方法最大的缺陷就是需要处理大量的污水，因此需要投入一定的处理费用，成本较高。如图2所示为典型半干法生产工艺流程。

2.3湿法生产工艺

湿法生产工艺的特点就是各级筛分都需要设置喷水冲洗，对于生产常态用砂或者加工天然河卵石料的人工砂石加工系统较为适用。该生产工艺能够保证成品质量，但是很难对砂进行脱水，同样需要处理大量的污水，增加了加工成本。如图3所示为典型湿法生产工艺流程。湿法制砂设备中最为常见的就是棒磨机，一般情况下进料粒径在5～25mm范围内，在成品中只有很少的砂石粒径会超过5mm，排出后的产品通过螺旋分级机以及旋流器划分成为人工砂以及废污泥水，最后将废污泥水传输到沉砂池或者旋转式分级机用来回收流失细砂。在国内外很多水电工程当中，利用湿法进行生产的时候都通过专门净化设备来处理泥污水。湿式制砂工艺流程特点为：立轴式冲击式破碎机和检查筛分构成闭路循环，在检查筛筛网上面设置3mm和5mm两种筛网，粒径不超过3mm的颗粒以及棒磨机产品经过分级以及脱水之后直接进成品砂仓，而粒径在3～5mm范围内的颗粒还需要进入棒磨机，粒径超过5mm的颗粒需要进入立轴式冲击式破碎机。

图2　典型半干法生产工艺流程图

图3　典型湿法生产工艺流程图

3　结束语

近年来，我国社会经济取得了巨大成就，同时也建造了大量的基础设施工程项目，工程建设离不开砂石骨料，传统的工程建设过程中使用的多是天然砂，但是天然砂作为一种短时间内不可再生资源已经逐渐枯竭，为了满足市场需求，人工砂石应运而生。我国在人工砂石生产技术上面经过了近40年积累，从刚开始的逐步摸索到现在已经达到了国际先进水平。人工砂石和天然砂石相比较而言，其系统建设周期、经济性、产品质量已经环境要求等方面都具备较多优势。相信在不就的将来人工砂石将全面取代天然砂石。

［1］张昌晶.观音岩水电站砂石加工系统工艺研究与应用［J］.低碳世界，2016（1）：68～69.

［2］温华元.砂石加工系统工艺与技术研究与应用［J］.科技资讯，2014 （29）：78～79.

［3］王艳萍，唐 毅，李盛林.干法去石粉工艺在锦屏二级水电站东端砂石加工系统中的应用［C］.水电工程施工系统与工程装备技术交流会，2010：114～117.

张 健（1980-），男，本科，主要从事地材加工及公路铁路试验检测工作。

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2095-2066（2016）12-0198-02

2016-4-7