骨料行业湿法生产中的给排水设计研究

文/夏端雪 日昌升建筑新材料设计研究院有限公司 浙江杭州 310002

骨料是用于拌制混凝土或砂浆的砂、碎石或砾石的总称。骨料是混凝土砂浆中的重要组成部分，是混凝土的“骨架”。混凝土的骨料体积占混凝土体积的60%～70%，对混凝土的质量和性能有重要的影响[1]。随着我国建筑、道路、桥梁和基础建设骨料用量的增加，以及天然砂石资源的减少和保护环境限制开采等因素，近年来矿山作为骨料的主要来源。目前我国的骨料行业大多规模小,露天生产，加工现场脏、扬尘大，与国家提倡的绿水青山的理念相悖。绿色化生产是未来发展的方向，推进现代化绿色矿山建设也将是政府规范管理骨料行业的核心目标之一[2]。在保证骨料质量的前提下，减少骨料生产造成的污染，是很重要的研究。湿法生产可以从源头上抑制粉尘污染，在骨料行业清洁生产中具有重要意义。

1、骨料湿法生产的优缺点

骨料生产过程中的主要污染物是粉尘，噪音。噪音污染可通过加盖厂房，选择隔音材料，增加减震垫等减少污染。粉尘污染是本篇重点研究的对象。矿山骨料生产的流程是爆破，破碎，筛分，存储，输送。在爆破，破碎，筛分的过程中易产生粉尘污染。

骨料湿法生产工艺就是各筛分车间均采用高压水冲淋筛面物料进行筛分，制砂车间采用湿法生产，制砂设备排出料含水率一般大于15%[3]。湿法生产优点是从源头上抑制粉尘，减少空气污染，改善工人的工作环境，缺点是喷水时容易溅出，地面泥水混合，需要大量的冲洗水冲洗地面，耗水量多，在干旱缺水地区有很大的生产难度。

2、骨料湿法生产的给排水设计要点

2.1 破碎系统的给排水设计要点

矿山爆破后的母岩运送到破碎机进行进一步的破碎。不同种类的母岩矿石强度存在较大差异，通常情况下，岩浆岩强度较高、变质岩次之、沉积岩较低[3]。不同强度的母岩产生粉尘的情况不一样，强度大的母岩不易破碎产生粉尘少，强度小的母岩易破碎产生粉尘大。母岩落入破碎车间进料洞时会产生大量的粉尘，根据大量现场生产情况，可观测得出母岩落入进料洞的过程中，粉尘的运动轨迹是从洞口沿四周扩散，其中大部分粉尘是集中在沿着卸料方向扩散。将进料口做四面密封，一面敞开，可以有效地减少粉尘扩散，密封后的粉尘只能沿着敞开的一面扩散。在敞开面做除尘喷水，水雾面可以减少粉尘的四溢。除尘喷水设计要结合喷水量、喷水压力、喷水时间、喷头型号及喷头布置等因素考虑。除尘用水量不能过大，易在卸料口形成泥水混合路面，需加大冲洗地面水量，浪费水资源。除尘水量也不能过小，过小的水量，无法形成水雾面，达不到除尘的目的。喷头可以选择矿用除尘喷头，喷头可以多排布置，用电动阀控制开启排数，适应不同来料的除尘用水量。

2.2 筛分系统的给排水设计要点

破碎后的骨料经过振动筛进行分级，按粒径大小分别存储。按照母岩含泥性质的不同，洗石方法可分为筛面冲洗和洗砂机清洗。筛面冲洗是指在距离振动筛筛网一定距离安装喷头对筛面上物料进行冲洗。对于含有泥块在振动筛上压力水冲洗无法质量要求的，采用洗砂机清洗[3]。

筛面冲洗清洁程度与冲洗水量、冲洗水的压力、冲洗喷头的型号及布置的位置有关。冲洗水量和水压过大，骨料清洗干净，但水易溅出筛面，加大后续脱水筛工作量；同时排水量加大，造成后续水处理设施规模过大，不经济。冲洗水量和水压过小，骨料清洗不干净，粗细骨料易夹杂泥，影响骨料质量。

洗砂机清洗主要是将砂和泥进行分离，最大量回收砂。洗砂机清洗的效果与进水量、洗砂机的效率、旋流分流器的效率、洗砂水系统配置的合理程度等因素有影响。洗砂机和旋流分流器的选型要考虑与振动筛匹配，要考虑来料的不稳定性，有富余量。洗砂水系统的设计要进行物料平衡性计算，同时考虑溢流，保证洗砂水系统事故时，含泥废水能越过洗砂水系统进入下一步循环，不影响骨料生产线运行。

2.3 废水处理系统设计要点

骨料生产线排出的含泥废水，要进行沉淀、脱水处理后回用于生产线。废水处理系统的核心是沉淀池，压滤机。沉淀池的选型决定了沉淀效果的好坏，沉淀效果好，可减少后续压滤机的进料时间，增加压滤批次，减少压滤机的台数。一般根据含泥废水的处理量决定选择竖流式沉淀池还是平流式沉淀池。处理量小可以选择竖流式沉淀池，处理量大可以选择平流式沉淀池。

压滤机的选型应考虑进料污泥浓度、压滤周期、泥饼含水率等因素。根据压滤机厂家提供的现场运行的经验数值，浓缩后的泥浆水的重量浓度45%～50%时，压滤周期可以达到40～50min，压滤后泥饼的含水率20～30%。

结语：

国家大力发展绿色矿山建设，关停了污染重、生产不规范的采矿企业。未来新建、改建骨料生产线必定遵循以绿色、可持续发展为核心的设计理念。关于骨料湿法生产中给排水的研究还不多，还有很多给排水设计点可以创新、完善，实现绿色矿山建设。