利用石灰石破碎系统扩建骨料生产线的设计探讨

涂敏，毕寿兰，杜凤怀

（云南省建筑材料科学研究设计院有限公司 云南 昆明 650221）

0 引言

近年来，中国水泥工业发展迅速，在生产工艺、技术装备、环保节能、规模化、标准化等方面都取得了长足进步，处于世界先进水平。但行业盲目、无序发展，出现了产能过剩问题，实际需求仅为产能的60%～70%左右，使得行业整体效益普遍呈现下滑态势，各水泥企业需延伸产业链，谋求新的发展。由于近年各地天然砂石开采限制政策相继出台，而建筑市场对优质机制砂石骨料需求日益增高，拥有石灰石矿山资源、资金优势、市场优势、技术优势、人力资源优势、资源综合利用优势的水泥企业向上游发展，利用水泥企业的石灰石矿山，通过破碎、筛分生产机制砂石骨料产品，已成为水泥企业的重要发展趋势之一，为水泥企业发展提供了新的经济增长动力。

1 原石灰石破碎系统情况

水泥生产工艺主要包括石灰石和辅助原料破碎及预均化、生料配料及粉磨、熟料煅烧、水泥配料及粉磨、水泥散装及包装等。石灰石是水泥生产的主要原料，其用量大多在80%以上，石灰石破碎一般采用单段锤式破碎机。国内某4000t/d新型干法熟料水泥生产线石灰石破碎系统情况如下：

1.1 石灰石破碎系统工艺流程

水泥生产中，石灰石经矿山开采后，粒度一般小于1000mm，通过汽车运输至石灰石破碎系统受料仓，经仓下重型板式喂料机送入单段锤式破碎机进行破碎，出破碎机90%的石灰石粒度小于60mm。破碎后的石灰石碎石通过胶带输送机送入石灰石预均化堆棚，进入后续生产工序。石灰石破碎系统工艺流程见图1。

图1 石灰石破碎系统工艺流程图

1.2 石灰石破碎系统主要工艺设备

4000t/d新型干法熟料水泥生产线配套石灰石破碎系统生产能力为800t/h，其主要工艺设备如下表1。

表1 石灰石破碎系统主机设备表

1.3 石灰石破碎系统生产制度

石灰石破碎系统年运转310天，4000t/d新型干法熟料水泥生产线每天约需要5000 t石灰石，因此，石灰石破碎系统平均每天需运转6.25h，年运转率为22.12%。

2 破碎后石灰石分析

2.1 取样

在胶带输送机出料口，用与胶带等宽的接料器在不同时间段截取经破碎后的石灰石8份，每份20kg，每次取样时间间隔3h以上，组成试验样品，然后用圆锥四分法缩分制取试样。

2.2 石灰石化学分析

矿山石灰石属变质岩系，其化学成分见表2。

表2 石灰石化学成分表

2.3 石灰石主要物理指标

按GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》规定的试验方法进行检测。

（1） 粒度分布

石灰石试样分别通过 4.75 mm、9.5mm、16mm、19mm、26.5 mm、31.5 mm方孔筛，称重筛余并计算分计筛余百分率，其分布见表3。

表3 破碎后石灰石粒度分布表

（2）含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量。

表4 破碎后石灰石含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量表

（3） 坚固性。

采用硫酸钠溶液法进行试验，石灰石试样的质量损失为6.8%。

（4） 强度。

水饱和状态下，石灰石立方体抗压强度为68.6MPa；压碎指标值为13%。

（5） 吸水率。

石灰石试样浸泡24h后，吸水率为1.4%。

2.4 分析结果

（1） 石灰石经单段锤式破碎机破碎后，粒度分布较广，经初步筛分后即可筛选出不同粒级的骨料产品。

（2） 对比GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》，破碎后石灰石除含泥量为Ⅲ类碎石标准外，其余指标均能达到Ⅱ类碎石的技术要求，为优质的建筑用骨料。

3 骨料生产线扩建设计

3.1 设计原则

因4000t/d新型干法熟料水泥生产线配套石灰石破碎系统产量较高，该水泥企业要求骨料生产线尽量依托原有的石灰石破碎系统的生产能力，在生产稳定、运行可靠、环保达标的基础上，力求占地小、工艺顺畅、节约能源、操作和维修方便，并尽量减少一次投资和运行管理费用。

3.2 设计方案的确定

（1）经市场调查，当地砂石骨料需求主要以5～10mm、10～20mm、20～31.5mm 级骨料和机制砂为主。因石灰石破碎后，粒度9.5mm以下占比较小，9.5～19mm粒度石灰石占24.2%，19～31.5mm粒度石灰石占27.4%，且机制砂设备投资较大，因此，产品方案确定为10～20mm、20～31.5mm级骨料两种产品。

（2） 若筛选出9.5～31.5mm粒度的碎石作为骨料销售，石灰石破碎系统产量的51.6%可作为骨料产品，48.4%进入水泥生产线生产水泥。经计算，为满足水泥生产线正常生产，石灰石破碎系统每天需运转12.92h，年运转率提高到45.72%，年生产10～20mm及20～31.5mm级骨料165万t。

（3）为节省投资，石灰石破碎系统加强维护，提高运转率，可不再增加破碎机，一级破碎后的石灰石质量能满足建筑用碎石质量要求；破碎后石灰石中针片状颗粒含量为11%左右，粒形尚可，且当地建筑市场对骨料粒形要求并不严苛，因此不需再增加骨料整形设备。

（4）设计采用单段破碎闭路筛分流程，将破碎后的石灰石通过振动筛（3层筛网）筛分为4种规格的物料：≤9.5mm、9.5～19mm、19～31.5mm、＞31.5mm，其中粒度≤9.5mm和＞31.5mm的石灰石回到原有水泥生产系统，粒度为9.5～19mm和19～31.5mm石灰石作为骨料销售。

3.3 骨料生产线扩建工艺流程

原有石灰石胶带输送机上的石灰石（经破碎的石灰石）经卸料小车卸入转运胶带输送机，由转运胶带输送机将石灰石送入振动筛进行筛分处理，振动筛将石灰石筛分为4种规格：粗石灰石（＞31.5mm）、骨料 1（9.5～19mm）、骨料 2（19～31.5mm）、细石灰石（≤9.5mm），骨料由2条胶带输送机送入新建半封闭式堆棚，通过汽车运输出厂；粗石灰石与细石灰石通过卸料溜子送入回料胶带输送机，经回料胶带输送机送至原有石灰石胶带输送机，再由原石灰石胶带输送机送入预均化堆棚，回到水泥生产系统。骨料生产线扩建工艺流程图见图2。

图2 骨料生产线扩建工艺流程图

3.4 骨料生产线扩建主要工艺设备

骨料生产线扩建主要工艺设备见表5。

表5 骨料生产线扩建主机设备表

4 取得的效果

（1）试生产一个月，共筛分出骨料产品13万吨，经多批次检验，能达到GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》中规定的Ⅱ类碎石标准，骨料产品已成功进入当地建材市场。

（2） 石灰石破碎系统经扩建骨料生产线后，工作制度调整为年运转310天，每天2班，每班工作7h，试生产阶段能保障水泥生产线和骨料生产线的石灰石供给。

（3） 试生产阶段，生料立磨产量由320t/h下降到308t/h，降幅3.75%，产量影响较弱，生料质量没有不良影响，不影响水泥生产线的正常生产。

5 结语

（1） 利用石灰石破碎系统扩建骨料生产线，从石灰石破碎系统筛分出的骨料产品能达到建筑用碎石的技术要求，通过更换振动筛的筛网规格，可筛选不同粒度的骨料产品。

（2） 由于筛选出部分粒级的石灰石，对生料立磨产量略有降低，但生料产量仍能满足水泥生产线的正常生产需求，且不会对生料的质量造成不良影响。

（3） 水泥企业利用原有石灰石破碎系统扩建骨料生产线，通过增加少量设备，可达到增加骨料产品，延伸产业链的目的，这种技术改造是可行的。其具有系统简单、投资省、见效快、经济效益高等显著优点，但对石灰石破碎系统的运转率要求较高。

（4）扩建骨料生产线后，水泥企业需加强石灰石破碎机系统巡检和设备维护，确保运转率，以同时满足水泥和骨料的生产需求。特殊情况，应优先保障水泥生产线正常生产的石灰石供给。