淺議砂石骨料生產(chǎn)線的四化設(shè)計(jì)

劉宏偉 巴太斌 李蕾蕾 張偉超

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

淺議砂石骨料生產(chǎn)線的四化設(shè)計(jì)

劉宏偉 巴太斌 李蕾蕾 張偉超

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

主要從砂石骨料生產(chǎn)線的規(guī)范化、模塊化、智能化、環(huán)?；膫€(gè)方面來(lái)介紹砂石骨料生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)。

砂石骨料生產(chǎn)線；規(guī)范化；模塊化；智能化；環(huán)保化

近年來(lái)，隨著國(guó)家建設(shè)的高速發(fā)展，建設(shè)用砂石量越來(lái)越大,優(yōu)質(zhì)的天然砂石資源幾近枯竭，機(jī)制砂石骨料的使用越來(lái)越廣泛。與此同時(shí)，隨著工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)砂石產(chǎn)品的質(zhì)量要求也在不斷提高。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，衡量砂石骨料產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)眾多，如顆粒級(jí)配、含泥量和泥塊含量、針片狀顆粒含量、石粉量、硫化物和硫酸鹽含量、堅(jiān)固性、強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)）、表觀密度、連續(xù)級(jí)配松散堆積空隙率、吸水性、堿集料反應(yīng)等。在這些指標(biāo)中，除了前四個(gè)指標(biāo)可以通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，其余指標(biāo)主要取決于礦石原料的特性，礦石原料一旦確定，這些指標(biāo)也隨之確定，不可改變。

傳統(tǒng)的砂石骨料生產(chǎn)線一般規(guī)模較小，不考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，設(shè)備簡(jiǎn)陋，產(chǎn)品質(zhì)量差，環(huán)境破壞嚴(yán)重，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需要。因此，砂石骨料生產(chǎn)線的優(yōu)化設(shè)計(jì)迫在眉睫。砂石骨料生產(chǎn)線也將如同水泥生產(chǎn)線一樣，項(xiàng)目建設(shè)需由具備相關(guān)資質(zhì)的專業(yè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也將成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 砂石骨料生產(chǎn)線的規(guī)范化設(shè)計(jì)

1.1 砂石骨料生產(chǎn)線規(guī)模的規(guī)范化

目前,我國(guó)砂石骨料企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的稱謂不一，說(shuō)法混亂，有些按小時(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)能力計(jì)，有些按日產(chǎn)品生產(chǎn)能力計(jì)，有些按年產(chǎn)品生產(chǎn)能力計(jì)；有些按單條生產(chǎn)線產(chǎn)品生產(chǎn)能力計(jì)，有些按多條生產(chǎn)線合并產(chǎn)品生產(chǎn)能力計(jì)；也有個(gè)別企業(yè)按照消耗礦石原料能力計(jì)。這些都給砂石行業(yè)的統(tǒng)計(jì)管理帶來(lái)很大困難，亟需規(guī)范化，建立統(tǒng)一的生產(chǎn)規(guī)模稱謂標(biāo)準(zhǔn)。

企業(yè)所處的區(qū)域位置及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件不同，其工作班制不同；市場(chǎng)需求不同，對(duì)產(chǎn)品的定義也不同（有些將除石粉外的物料叫產(chǎn)品，有些將5 mm以上的叫產(chǎn)品）；如果不建立統(tǒng)一的稱謂標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)間將無(wú)法橫向比較,行業(yè)也無(wú)法準(zhǔn)確地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理，因此，建議生產(chǎn)線以粗破與中細(xì)破之間的中間料棚或輸送為界限，以界限后每小時(shí)單條生產(chǎn)線的產(chǎn)品生產(chǎn)能力（包括石粉在內(nèi)的所有產(chǎn)品）來(lái)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模，建立統(tǒng)一的基準(zhǔn)，便于行業(yè)管理和企業(yè)之間的比較與交流，進(jìn)而促進(jìn)砂石生產(chǎn)企業(yè)及配套機(jī)械制造企業(yè)的規(guī)范化和技術(shù)進(jìn)步。

按照上述稱謂建議，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的砂石骨料生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)模比較常見(jiàn)的有300 tph、400 tph、500 tph、600 tph、750t ph、1 000 tph、1 200 tph、2×400 tph、2×500 tph、3×500 tph等。這些砂石骨料生產(chǎn)線多數(shù)都是經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，為砂石行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展起到了引領(lǐng)作用。

1.2 砂石骨料裝備水平的規(guī)范化

目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)砂石骨料的設(shè)備企業(yè)眾多，設(shè)備形式各異，同規(guī)格裝備的產(chǎn)量標(biāo)志參差不齊，技術(shù)指標(biāo)各不相同,設(shè)備外形尺寸及地腳尺寸都不相同。這些給建設(shè)單位（業(yè)主）對(duì)設(shè)備的選擇帶來(lái)麻煩，給設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)選型造成不便。設(shè)備投入運(yùn)行后備品備件更換，必須找原供貨商，其他地方的供應(yīng)商生產(chǎn)的備品備件不能使用。不易采購(gòu)。建議通過(guò)行業(yè)引導(dǎo)、協(xié)會(huì)組織、企業(yè)和科研設(shè)計(jì)人員參與，規(guī)范設(shè)備規(guī)格及產(chǎn)量標(biāo)志,制定砂石行業(yè)裝備規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，宣傳貫徹，共同遵守，以便于設(shè)備制造企業(yè)之間比較與交流，便于行業(yè)的統(tǒng)計(jì)管理，也為設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位選型帶來(lái)方便。

2 砂石骨料生產(chǎn)線的模塊化設(shè)計(jì)

砂石骨料生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與水泥生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)相同，涉及到礦山、總圖、工藝、電氣自動(dòng)化、土建、給排水、暖通等各個(gè)專業(yè)。

水泥生產(chǎn)可簡(jiǎn)單概括為兩磨一燒，砂石骨料生產(chǎn)可簡(jiǎn)單概括為破碎分選。相對(duì)水泥生產(chǎn)工藝流程而言，砂石生產(chǎn)的工藝流程較為簡(jiǎn)單，砂石骨料生產(chǎn)過(guò)程基本上是物理變化，但是對(duì)于一個(gè)生產(chǎn)線而言，要求設(shè)備先進(jìn)可靠，自動(dòng)化控制有效，附屬設(shè)施合理配套，保障生產(chǎn)系統(tǒng)性能匹配，穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，降低運(yùn)行成本。無(wú)論項(xiàng)目大小這些要求都是相同的。一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，涉及到許多專業(yè)，由于建設(shè)項(xiàng)目不同、設(shè)計(jì)人員不同、技術(shù)方案不同，每個(gè)項(xiàng)目都要重新設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)花費(fèi)了大量的人力物力，也延長(zhǎng)了工程建設(shè)周期。因此，砂石骨料生產(chǎn)線的模塊化設(shè)計(jì)對(duì)提高設(shè)計(jì)單位工作效率及設(shè)計(jì)質(zhì)量可以起到積極的推進(jìn)作用。

原料特性及當(dāng)?shù)禺a(chǎn)品的市場(chǎng)需求基本上決定了砂石骨料生產(chǎn)線的主機(jī)設(shè)備形式。在主機(jī)設(shè)備形式基本確定后，根據(jù)不同的生產(chǎn)線規(guī)模，可以選擇不同工段的設(shè)備配置形式，然后將各種規(guī)模不同設(shè)備配置的工藝設(shè)計(jì)做成模塊,以備設(shè)計(jì)時(shí)選用，進(jìn)而滿足后續(xù)各設(shè)計(jì)提高效率和滿足不同建設(shè)企業(yè)的需求。

破碎設(shè)備根據(jù)破碎原理不同可分為兩大類:擠壓式破碎機(jī)和沖擊式破碎機(jī)。根據(jù)原料特性選擇不同的破碎設(shè)備形式。當(dāng)原料較硬、磨蝕性指數(shù)較高時(shí)，適宜選擇擠壓式破碎機(jī)（如旋回破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等）。擠壓式破碎機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品粉狀料較少，粒型較沖擊式破碎機(jī)差些。當(dāng)原料較硬、磨蝕性指數(shù)中等偏低時(shí),適宜選擇沖擊式破碎機(jī)（如反擊式破碎機(jī)、立軸破碎機(jī)、重錘反擊式破碎機(jī)等）。沖擊式破碎機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品粉狀料較多、粒型較好。無(wú)論選擇哪一種破碎機(jī)，都需結(jié)合當(dāng)?shù)胤蹱盍袭a(chǎn)品的市場(chǎng)需求，綜合合理地選擇。

按照不同的生產(chǎn)線規(guī)模，可以將生產(chǎn)線各主要車間（如粗破車間、中破車間、細(xì)破車間、篩分車間、制砂車間、砂石水洗車間、儲(chǔ)存發(fā)運(yùn)車間等）普遍使用的設(shè)計(jì)做成模塊，以便設(shè)計(jì)調(diào)用，也便于生產(chǎn)線配置統(tǒng)一化。

粗破車間可做成三種模塊:旋回式破碎機(jī)模塊，適宜配置2×500 tph及其以上大規(guī)模生產(chǎn)線；顎式破碎機(jī)模塊，適宜配置900 tph及其以下小規(guī)模生產(chǎn)線；重錘反擊式破碎機(jī)模塊，可配置各種規(guī)模生產(chǎn)線。

中細(xì)破車間可做成三種模塊:反擊式破碎機(jī)模塊、圓錐式破碎機(jī)模塊和重錘反擊式破碎機(jī)模塊。

篩分車間、制砂車間、砂石水洗車間可做成普遍使用的模塊:圓振動(dòng)篩模塊、立軸式制砂機(jī)模塊、螺旋式洗砂機(jī)模塊。

儲(chǔ)存發(fā)運(yùn)車間可以做成堆棚及皮帶機(jī)自動(dòng)裝車模塊、堆棚及地廊自動(dòng)裝車模塊、儲(chǔ)庫(kù)及散裝模塊。

有了以上普遍使用的各種模塊，對(duì)于設(shè)計(jì)單位提高效率和質(zhì)量、建設(shè)單位縮短工期等起到了積極的推進(jìn)作用。

3 砂石骨料生產(chǎn)線的智能化設(shè)計(jì)

砂石骨料生產(chǎn)線智能化控制系統(tǒng)，可分為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能化監(jiān)控和生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)智能化監(jiān)控。以智能傳感技術(shù)和滑動(dòng)參數(shù)平衡模糊控制技術(shù)為核心，通過(guò)對(duì)大型砂石骨料生產(chǎn)線的設(shè)備主機(jī)及物料在線監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)的信息化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線參數(shù)自動(dòng)匹配、效率自動(dòng)尋優(yōu)，并且在設(shè)計(jì)中采用先進(jìn)、可靠的DCS或PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，將生產(chǎn)線建成高效、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)的智能化生產(chǎn)線，盡可能減少操作崗位，降低生產(chǎn)成本，滿足各類客戶的需求。

智能化生產(chǎn)線包括:智能化設(shè)備主機(jī)（喂料機(jī)、破碎機(jī)）、物料在線檢測(cè)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度系統(tǒng)等。智能化設(shè)備主機(jī)和物料在線檢測(cè)系統(tǒng)等構(gòu)成了生產(chǎn)線的信息采集單元和執(zhí)行單元。調(diào)度系統(tǒng)作為智能化生產(chǎn)線的大腦，根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的信息采集單元將采到的信息進(jìn)行模型處理,作出決策，并將命令通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到執(zhí)行單元，以合理的方式完成智能化生產(chǎn)線的調(diào)度，保證生產(chǎn)線在最佳狀態(tài)運(yùn)行，使生產(chǎn)企業(yè)的效益盡可能最優(yōu)。

在智能化設(shè)計(jì)中，除了生產(chǎn)線之間的連鎖智能控制,物料的進(jìn)出廠智能化控制也十分必要。進(jìn)出廠汽車衡考慮設(shè)計(jì)成自動(dòng)執(zhí)勤汽車衡，配置計(jì)算機(jī)房和攝像頭，通過(guò)運(yùn)輸人員打卡方式省去執(zhí)勤人員的配置。在產(chǎn)品儲(chǔ)存及發(fā)運(yùn)中，每種料堆下除設(shè)置合適的出料裝車設(shè)備外,至少應(yīng)設(shè)置一臺(tái)計(jì)量秤，使每種物料可以通過(guò)計(jì)量秤配比后成為合理級(jí)配的砂石混合料外銷，滿足客戶對(duì)不同級(jí)配砂石骨料的需求。

4 砂石骨料生產(chǎn)線的環(huán)?；O(shè)計(jì)

4.1 礦山環(huán)境生態(tài)化

前幾年，隨著砂石行業(yè)的快速發(fā)展，砂石生產(chǎn)企業(yè)大多忙于追求經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)未引起足夠重視,造成礦山開(kāi)采之后出現(xiàn)溝壑遍地、污水橫流等景象。2010年下半年，各地開(kāi)始對(duì)砂石礦山資源進(jìn)行整合，“砂石—水泥—混凝土”的生產(chǎn)模式逐漸得到各水泥企業(yè)的認(rèn)同。水泥企業(yè)建設(shè)砂石骨料生產(chǎn)線大幅度提高了水泥行業(yè)礦山資源利用率，增加了企業(yè)新的贏利點(diǎn)，而且在生態(tài)環(huán)境恢復(fù)中起到了良好的帶頭作用,在開(kāi)采前請(qǐng)專業(yè)人員設(shè)計(jì)，采取資源綜合利用、礦山復(fù)墾、粉塵治理、噪聲控制等措施使礦山開(kāi)采盡可能成為綠色生態(tài)礦山。

4.2 生產(chǎn)工藝環(huán)?；?/p>

環(huán)境保護(hù)是一個(gè)持久的話題,任何生產(chǎn)線、任何行業(yè)都應(yīng)該將環(huán)境保護(hù)作為第一要題來(lái)引起重視。砂石骨料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)必須注重環(huán)?；O(shè)計(jì)，它對(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。砂石骨料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方的環(huán)保法規(guī)，做到環(huán)保設(shè)施與工程設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)“三同時(shí)”，確保各種污染因子的排放達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，使周圍環(huán)境不受影響或降到最低污染程度。砂石骨料的生產(chǎn)一般采取如下環(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，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20 mg/Nm3，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

中間料及含土廢料儲(chǔ)存采用封閉堆棚、噴霧除塵和封閉儲(chǔ)庫(kù)的形式，以減少粉塵對(duì)周圍環(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)，同時(shí)采取車間外綠化遮擋噪聲傳播。

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)處理后和其他污水匯入廠區(qū)污水處理站進(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)線用水或道路灑水。濕法生產(chǎn)中篩洗產(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。

5 結(jié)語(yǔ)

砂石骨料生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)規(guī)范化、模塊化、智能化、環(huán)保化將會(huì)最大程度地實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)合法化,資源利用高效化，生產(chǎn)作業(yè)清潔化，生產(chǎn)安全標(biāo)準(zhǔn)化，工程項(xiàng)目生態(tài)化，內(nèi)外關(guān)系和諧化，使企業(yè)不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。