淺談半干法砂石骨料生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)

朱向紅 李蕾蕾

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

生產(chǎn)技術(shù)

淺談半干法砂石骨料生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)

朱向紅 李蕾蕾

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

結(jié)合已投產(chǎn)運(yùn)行的半干法砂石骨料生產(chǎn)線，從主要設(shè)備選型、工藝流程、設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析、環(huán)境保護(hù)等幾個(gè)方面介紹半干法砂石骨料生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)。

砂石骨料生產(chǎn)線；半干法工藝設(shè)計(jì)；主要設(shè)備選型；工藝流程；設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析；環(huán)境保護(hù)

0 前言

目前，我國(guó)水泥產(chǎn)量有目共睹，一些地區(qū)甚至嚴(yán)重過(guò)剩。水泥生產(chǎn)消耗大量石灰質(zhì)原料，石灰石礦山開(kāi)采中廢石日趨增多，加之天然砂資源的日趨減少，水泥企業(yè)生產(chǎn)砂石骨料生產(chǎn)已成為一種行業(yè)趨勢(shì)。

砂石骨料生產(chǎn)主要有干法和半干法兩種生產(chǎn)工藝。干法生產(chǎn)是指整條生產(chǎn)線的工藝過(guò)程基本不用水（除個(gè)別工藝環(huán)節(jié)噴霧除塵用水外）。這種生產(chǎn)工藝主要分布在我國(guó)北方地區(qū)。半干法生產(chǎn)是指破碎及破碎前工段無(wú)用水、破碎后工段用水洗，生產(chǎn)的產(chǎn)品潔凈度較高，可以作為精品骨料銷(xiāo)售。半干法生產(chǎn)工藝在我國(guó)南方地區(qū)使用較多。此工藝中，含有泥土、石粉的污水通過(guò)濃縮機(jī)、壓濾機(jī)處理，中水循環(huán)利用，大大提高了水的循環(huán)利用率。

這里主要以位于湖北黃石長(zhǎng)江邊的華新骨料陽(yáng)新二期砂石骨料生產(chǎn)線（下文簡(jiǎn)稱“華新骨料”）為例，闡述砂石骨料生產(chǎn)線半干法工藝設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題。

1 項(xiàng)目基本情況

1）生產(chǎn)線能力：1000t/h砂石骨料。

2）產(chǎn)品品種：0.075～4.75mm，4.75～15mm，15～31.5mm砂石骨料。

3）原料特性：石灰?guī)r、黏土含量較大。

4）砂石骨料質(zhì)量滿足GB/T14685-2011《建設(shè)用卵石、碎石》要求。

5）環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)：粉塵排放濃度≤20mg/Nm3,廢水達(dá)到零排放，噪聲排放滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2 主要設(shè)備選型

半干法砂石骨料生產(chǎn)線可簡(jiǎn)單地概括為破碎、篩洗、含泥廢水處理及砂石骨料儲(chǔ)存。要得到符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的骨料產(chǎn)品，主要設(shè)備選型在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)中起著決定性的作用，它主要取決于原料的物理性能（如原料的硬度、磨蝕性指數(shù)、含土量等）及當(dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)需求。

結(jié)合華新骨料原料特性及周邊粉狀料（＜0.075 mm）市場(chǎng)較差的基本情況，華新骨料生產(chǎn)工藝確定為旋回式破碎機(jī)與兩段圓錐式破碎機(jī)組成的三段破碎系統(tǒng)、圓振動(dòng)篩三級(jí)篩洗系統(tǒng)、篩洗后的泥砂料處理系統(tǒng)和成品料儲(chǔ)存系統(tǒng)。主要設(shè)備有1臺(tái)旋回式破碎機(jī)、2臺(tái)預(yù)篩分振動(dòng)篩、2臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)型中碎圓錐破碎機(jī)、2臺(tái)短頭型細(xì)碎圓錐破碎機(jī)、4臺(tái)一級(jí)篩分振動(dòng)篩、8臺(tái)成品篩分振動(dòng)篩、4臺(tái)雙螺旋洗砂機(jī)、2組旋流器組、4臺(tái)濾水振動(dòng)篩、1臺(tái)濃縮機(jī)、3臺(tái)壓濾機(jī)。

1）粗破設(shè)備的選擇

用于骨料生產(chǎn)的粗破設(shè)備一般為旋回式破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)。

根據(jù)生產(chǎn)能力要求（粗破大于1200t/h）、原料含泥土較多的特性和市場(chǎng)對(duì)砂石骨料產(chǎn)品需求的情況，結(jié)合廠區(qū)總圖、工藝布局，粗破設(shè)備選用旋回式破碎機(jī)。

2）中細(xì)破設(shè)備的選擇

骨料中細(xì)破設(shè)備一般有圓錐式破碎機(jī)和反擊式破碎機(jī)可供選擇。

圓錐式破碎機(jī)主要適宜破碎硬度大、磨蝕性指數(shù)高的巖石，產(chǎn)品粉狀料較少。反擊式破碎機(jī)主要適宜破碎硬度、磨蝕性指數(shù)中等或偏低的巖石,產(chǎn)品粉狀料較多。

華新骨料項(xiàng)目周邊市場(chǎng)對(duì)粉狀料需求較差，中碎采用標(biāo)準(zhǔn)圓錐式破碎機(jī)，細(xì)碎采用短頭圓錐式破碎機(jī)是一種好的選擇。

3）篩分水洗設(shè)備的選擇

石料篩分設(shè)備一般采用直線振動(dòng)篩或圓振動(dòng)篩。

直線振動(dòng)篩處理量小，適合小粒徑篩分、小產(chǎn)量生產(chǎn)使用，可以用于含水料濾水。圓振動(dòng)篩篩分效率高、處理量大，適合大粒徑篩分、較大規(guī)模生產(chǎn)使用。當(dāng)圓篩分設(shè)備上配置壓力噴水系統(tǒng)時(shí)可以作為洗石設(shè)備，借助于水力沖洗，石子在篩面翻滾、振動(dòng)，較容易洗去表面黏附的細(xì)泥。

對(duì)于0～4.75mm產(chǎn)品中泥粉和石粉一般可以選擇螺旋洗砂機(jī)或斗輪洗砂機(jī)水洗后得到機(jī)制砂。

華新骨料濾水振動(dòng)篩選擇了直線振動(dòng)篩，其余均選用圓振動(dòng)篩。0～4.75mm的產(chǎn)品選用了4臺(tái)兩兩串聯(lián)的雙螺旋洗砂機(jī)作為洗砂設(shè)備。

4）廢水及泥料處理設(shè)備的選擇

水洗砂石骨料后的含泥廢水需經(jīng)過(guò)處理才能達(dá)到生產(chǎn)線廢水的零排放。經(jīng)過(guò)對(duì)廢水處理設(shè)備及使用情況的考察，生產(chǎn)線選擇了旋流器組、濃縮機(jī)和壓濾機(jī)組成的系統(tǒng)對(duì)廢水和泥料進(jìn)行處理，避免了以前含泥廢水直接排入沉淀池而引起的占地面積大、沉淀池難以清理的缺點(diǎn)。

3 工藝流程及設(shè)備參數(shù)

1）工藝流程如圖1。

2）主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

礦山原料經(jīng)旋回式破碎機(jī)進(jìn)行粗破后進(jìn)入中間料堆棚儲(chǔ)存,然后輸送至石灰石預(yù)篩分車(chē)間，預(yù)篩分后大于31.5mm的物料喂入標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)進(jìn)行中碎；4.75～31.5mm的物料與中碎后的物料一起送至骨料篩洗車(chē)間進(jìn)行一級(jí)篩洗。當(dāng)原料中含土量較少時(shí)，預(yù)篩分后小于4.75mm的物料也送至篩洗車(chē)間進(jìn)行篩洗。當(dāng)原料中含土量較多時(shí)，小于4.75 mm的物料輸送至含土廢料堆棚儲(chǔ)存，然后用于礦山開(kāi)采后的復(fù)墾墊層。

圖1 工藝流程圖

旋回式破碎機(jī)、預(yù)篩分振動(dòng)篩、圓錐式破碎機(jī)及物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)均設(shè)有高效袋收塵器進(jìn)行除塵。

1）砂石骨料篩洗。骨料篩洗由三級(jí)濕法篩洗組成。各級(jí)濕法篩洗由每個(gè)篩面上安裝的高壓噴淋設(shè)備和篩網(wǎng)上物料振動(dòng)翻滾來(lái)完成。

來(lái)自預(yù)篩分和中細(xì)破車(chē)間的物料通過(guò)一級(jí)篩洗振動(dòng)篩篩洗后，大于31.5mm的物料返回中細(xì)碎車(chē)間再此破碎。小于4.75mm的物料隨洗石廢水一起送入水洗砂車(chē)間的雙螺旋洗砂機(jī)進(jìn)行洗砂。4.75～31.5mm的骨料輸送至二三級(jí)成品振動(dòng)篩進(jìn)一步篩洗。經(jīng)過(guò)二三級(jí)篩洗后的15～31.5mm和4.75～15mm骨料送至各自的成品堆場(chǎng)。篩下的小于4.75mm的含泥細(xì)粉隨洗石廢水也一起送入水洗砂車(chē)間的雙螺旋洗砂機(jī)進(jìn)行洗砂。

2）水洗砂及廢水泥料處理系統(tǒng)。小于4.75mm的物料隨洗石廢水一起經(jīng)雙螺旋洗砂機(jī)進(jìn)行水砂分離，分離后的污水進(jìn)入旋流器組進(jìn)行再次分離,分離后的機(jī)制砂產(chǎn)品輸送至0.075～4.75mm堆場(chǎng)。再次分離后的污水進(jìn)入濃縮池經(jīng)濃縮機(jī)濃縮，在濃縮過(guò)程中進(jìn)行加藥處理。濃縮后的液體上層清水流入清水池，通過(guò)清水泵循環(huán)使用于生產(chǎn)線。下層泥漿通過(guò)中間緩沖池，經(jīng)渣漿泵送至壓濾機(jī)車(chē)間進(jìn)行壓濾。壓濾后的泥餅廢料單獨(dú)儲(chǔ)存于泥餅堆棚，用于礦山開(kāi)采后復(fù)墾。

3）產(chǎn)品儲(chǔ)存及發(fā)運(yùn)。水洗后的產(chǎn)品均采用露天儲(chǔ)存。每種產(chǎn)品料堆下設(shè)置電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)和皮帶秤,然后輸送至碼頭裝船發(fā)運(yùn)。每個(gè)料堆下至少設(shè)置兩個(gè)皮帶秤,以便控制砂石骨料外銷(xiāo)時(shí)的合理級(jí)配。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1）設(shè)置中間料堆棚。中間料堆棚可調(diào)節(jié)骨料生產(chǎn)線整體的系統(tǒng)產(chǎn)能。粗破工段檢修時(shí)，則下游的骨料制成工段不會(huì)因此停產(chǎn)。當(dāng)?shù)V山開(kāi)采只能白班生產(chǎn)時(shí)，下游的骨料制成工段仍可兩班生產(chǎn)，而且設(shè)備臺(tái)數(shù)可減少。通過(guò)生產(chǎn)班制調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)能，減少了投資，發(fā)揮了系統(tǒng)各設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

2）充分利用地形高差。任何生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)如果能將建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本降為最低是非常優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。因地制宜，充分利用地形高差進(jìn)行工藝布局，不僅可以減少土建投資和設(shè)備投資，而且可以降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。

3）中細(xì)破前設(shè)計(jì)預(yù)篩分。南方礦石原料中含的土料多為黏土,一般很難通過(guò)篩分將土剔除干凈。設(shè)計(jì)預(yù)篩分，不僅可以在原料含土量較高時(shí)通過(guò)篩分將小于5mm的含土廢料篩出以便用于礦山復(fù)墾墊層，而且可以使經(jīng)過(guò)粗破后小于31.5mm的骨料不再經(jīng)過(guò)中細(xì)破，進(jìn)而提高系統(tǒng)產(chǎn)量和減小粉狀料的產(chǎn)生。

4）成品篩采用單層振動(dòng)篩噴淋水洗。半干法砂石骨料生產(chǎn)線一級(jí)振動(dòng)篩噴淋的目的是除去部分泥土和使不易洗清的物料盡早濕水，以便含泥料提前泡軟。二、三級(jí)成品振動(dòng)篩設(shè)計(jì)成單層，其噴淋水洗的目的是使每種物料產(chǎn)品都有和清水直接接觸的機(jī)會(huì),進(jìn)而提高骨料產(chǎn)品的潔凈度。

5）砂石水洗系統(tǒng)。小于4.75mm的含泥廢水因泥砂量較大、粒度較大,不宜采用渣漿泵輸送,只能通過(guò)水槽自流至洗砂機(jī)。在此環(huán)節(jié)應(yīng)充分考慮廢水流動(dòng)的距離和水槽角度，盡可能將洗砂機(jī)車(chē)間布置在比振動(dòng)篩車(chē)間所在標(biāo)高低的臺(tái)段上，水槽做成U型槽以便減少摩擦。洗砂機(jī)出料和旋流器組出料處均應(yīng)設(shè)置濾水篩，以避免進(jìn)入成品堆場(chǎng)的小于4.75 mm物料含水量過(guò)大而影響產(chǎn)品銷(xiāo)售。

6）廢水泥料處理系統(tǒng)。洗砂后的含泥粉廢水在進(jìn)濃縮池過(guò)程中,加藥點(diǎn)的位置要合理，加藥量要合適，以提高濃縮機(jī)系統(tǒng)的效果。壓濾機(jī)前應(yīng)該設(shè)置緩沖攪拌池，以滿足濃縮機(jī)后渣漿泵連續(xù)工作和壓濾機(jī)按次間歇式工作的要求。壓濾機(jī)能力的選擇要充分考慮每次工作需要的時(shí)間和泥餅含水量要求。

7）產(chǎn)品儲(chǔ)存及發(fā)運(yùn)。此環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)要點(diǎn)是每個(gè)料堆下除設(shè)置合適的出料設(shè)備外，至少應(yīng)設(shè)置1～2臺(tái)計(jì)量秤，以便調(diào)節(jié)砂石的合理級(jí)配，滿足客戶對(duì)不同級(jí)配砂石骨料的需求。

5 環(huán)境保護(hù)

5.1 主要污染源和污染物

砂石骨料生產(chǎn)線對(duì)環(huán)境的污染主要是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲和廢水。

5.2 環(huán)境保護(hù)措施

1）防塵及收塵措施。設(shè)計(jì)中一般采取以防為主、防治結(jié)合的方針,在中細(xì)碎以前的各工藝環(huán)節(jié)上盡量減少揚(yáng)塵點(diǎn)，使用密閉性能好的輸送和給料設(shè)備。在設(shè)備連接的料管設(shè)計(jì)時(shí)注意料管形狀、角度等，并盡量降低落差。在所有粉塵排放點(diǎn)均采用收塵效率高、技術(shù)可靠的高效收塵器，保證粉塵排放濃度低于20mg/Nm3的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

中間料及含土廢料儲(chǔ)存采用封閉堆棚及噴霧除塵，以減少粉塵對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

2）噪聲控制。對(duì)噪聲的控制從設(shè)備選型上盡量選擇噪聲低的設(shè)備，并將噪聲源設(shè)備布置于封閉廠房?jī)?nèi)，車(chē)間外綠化，以遮擋噪聲傳播。

3）廢水處理及泥料排放。廢水主要為生活廢水和洗砂廢水。生活廢水經(jīng)化糞池進(jìn)行預(yù)處理后和其他廢水匯入廠區(qū)廢水處理站進(jìn)行處理，處理后達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)后，回用于生產(chǎn)線用水。

篩洗產(chǎn)生的廢水經(jīng)砂石水洗及廢水泥料處理系統(tǒng)處理后，作為生產(chǎn)用水循環(huán)使用。污泥處理后的泥餅和預(yù)篩分產(chǎn)生的廢土用于礦山復(fù)墾墊層，達(dá)到廢水、泥料的零排放。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，華新骨料陽(yáng)新二期砂石骨料生產(chǎn)線運(yùn)行正常，各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。筆者主要圍繞該生產(chǎn)線的典型流程介紹半干法砂石骨料生產(chǎn)線，事實(shí)上半干法砂石骨料生產(chǎn)工藝及設(shè)備配置形式多樣，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)因地制宜，并且結(jié)合建設(shè)單位具體情況量體裁衣。