干法机制砂气力分选系统的改造

孙继亮

（中建材（合肥）粉体科技装备有限公司）

1 引言

现代混凝土对砂的技术要求越来越高，特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求很严格，能满足其要求的天然砂数量越来越少，甚至没有，严重地制约了高性能混凝土的发展[1]。随着基础建设对砂石的需求量越来越大，天然砂石短缺，大量开采造成河堤崩塌、水资源及周边环境污染等问题，为机制砂发展提供了良好契机。湿法机制砂由于环保、用水量大、系统投资、成品质量等因素，发展受到限制，干法制砂受地域影响小，生产环境能够达到国家要求，产品质量有保证，越来越受到行业重视，干法制砂在北方干旱少雨或南方水资源相对较少的地区发展迅速[2]。国外对干式制砂工艺的研究较多，而国内则较少[3]，鉴于机制砂行业干法分选工艺开展的时间比较短，开始大都是借用水泥行业经验实施，但忽略了沙石分选与水泥分选产品目的不尽相同，初期建设的机制砂干法分选项目效果不太理想，成品质量达不到标准要求，废弃尾砂中含成品量较大等缺陷。干法制砂分选如何选择分级系统和分级设备，下面通过一个干法制砂分选系统改造的成功案例加以说明。

2 改造前的系统

湖南某砂石有限公司，拥有三套人工制砂系统，配置一条机制砂分级系统，设计年开采石灰岩11 万立方米、年生产机制砂24 万吨、副产石粉4.8 万吨。砂石骨料经过制砂机及筛分设备处理后，进入机制砂分级系统的物料粒径一般＜4.75mm，细粉（颗粒直径≤80μm）含量一般在12%～18%范围内，通常为15%左右。初始建设配置的机制砂分级设备为用于水泥分选的选粉机，其主要结构特点为上部中心喂料、动态转子底部撒料盘撒料、上部出风、配置四组旋风收尘器、侧壁进风、导向叶片与笼型转子组合。分级系统主要配置参数见表1。

表1 分级系统设备配置

分选系统存在的主要问题：

⑴砂石选粉设备磨损严重，维修维护量特别大，不能保证正常生产需要。

⑵分选能力与制砂系统能力不匹配，分选设备处理物料能力弱，时常发生堵料现象。

⑶成品砂中的细粉含量超标，不合格，无法达到标准要求，商品混凝土无法使用。

⑷分级设备自带旋风收尘器收集效率低，分级设备和循环风机磨损较大。

3 分选系统可行改造方案

3.1 系统改造目标

⑴处理物料量：250～300t/h；

⑵物料综合水分：≤2%；

⑶成品砂含粉量：5%～8%。

3.2 技改方案的选择

经现场调研，该公司原料砂石含硅量较高，物料对设备的磨蚀性较大。由于水泥行业分选与砂石行业分选的目的不同，水泥行业用选粉机直接用作砂石骨粉的分选是不合适的，需要对其改造更换，达到砂石分选的目的。如果仅对目前选粉机进行功能改造，改动工作量较大，选粉机具体尺寸需现场实测，选粉机底部输送空间不足，且不能解决风机磨损问题。对系统的改造方案，建议在以下三种技术方案中择选：

各方案相同步骤：拆除现有的转子选粉机，利用原有物料提升机、循环风机，在原有土建的基础上，安装分级机，另外增加钢平台安装旋风收尘器和放风布袋收尘器。方案2 及方案3 除分级机与方案1 不同外，工艺流程类似。

方案1：该系统用V 型静态分级机与高效选粉机组合型式替代原有的转子选粉机。方案特点：分级机控制精度高，产品可以保证合格，废弃粉料内成品颗粒含量可得到有效控制；使用高效率的旋风收尘器，减少对后续设备的磨损；但V 型分级机部分对物料分布的均匀性要求严格，V 型选粉机入料口前端最好设置布料器；设备有动力，有易磨损件，但与改造前使用的转子选粉机相比较，磨损要小得多。其工艺流程图见图1。

图1 方案1 系统工艺流程图

方案2：该系统用V 型静态分级机替代原有的转子选粉机。方案特点：产品可以合格，分级系统无运动组件，设备磨损容易控制，系统阻力低。但对物料分布的均匀性要求严格，V 型选粉机入料口前端最好设置布料器；分级调节手段弱，在保证成品合格的情况下，废弃的石粉物料内含有较多成品颗粒、成品颗粒级配连续性差。后部风机排放循环到V 型选粉机的进风口，风机有磨损，磨损严重程度根据旋风收尘器收集效率不同而不同。

方案3：该系统用裙摆式分级机[4]替代原有的转子选粉机。方案特点：产品可以合格，分级系统有撒料组件，可以不使用布料器，物料分散均匀，布料面积大，分选物料料层较薄，分选阻力低，分选风速较V 型选粉机低，设备磨损较V 型选粉机低，废弃粉料内含有成品颗粒较V 型选粉机小，分级效果好。与V 型静态分级机类似，其对颗粒分级调节手段也较弱，亦无手段控制进入废弃物料中成品颗粒含量和调节成品颗粒级配的连续性。只是因为分料均匀性较好，分选效果比V 型选粉机佳；与V 型分级机相比较，增加了布料动件，动件有磨损，需定期更换。如果在裙摆式分级机内部增加动态分级转子（图中未画出），则可控制废弃物中成品颗粒含量、调节成品颗粒级配。

4 改造前后效果对比

经过反复探讨和论证，最终决定选取第一套技改方案试试。为保障系统长期有效的运转，在设备内部加强了耐磨处理，分选设备内部包括内壁、高效选粉机导向叶片、拉杆、油管等可能磨损部位均采用耐磨陶瓷防护，在正常生产的情况下，保证系统运转率超过85%，一年内无需更换易损件。

经过20 天的紧张施工，系统调试一次性达产达标，机制砂成品各项指标均达到标准要求，满足商品混凝土需要。改造后的制砂尾料见图2，改造前后的成品砂加水比较效果见图3。表2 为改造后权威检测机构根据标准J G J 52-2006 对成品砂的检测报告（原检测报告誊录）。

图2 改造后的制砂尾料

图3 改造前后成品砂加水比较

5 结束语

机制砂分选系统和水泥分选系统所要得到的成品目的不同，所选分选工艺和选粉机亦不能完全相同。

机制砂干法分选设备，如果加强防磨措施，完全能满足日常生产需要，解决易损零部件更换频繁的问题。

机制砂干法分选系统，如果选择合适的分级系统和设备，可以得到符合标准要求的合格成品砂和高品质的机制砂，满足商砼和高性能混凝土的需要。●

表2 成品砂的检测报告（原检测报告誊录）