機制砂在干混砂漿中的應用和發展趨勢

汪良強，符海龍

（鄭州三和水工機械有限公司，河南 鄭州 450000）

1 機制砂在干混砂漿中的應用

隨著我國經濟建設的快速發展，我國基礎設施、建筑市場等行業建設大力發展，建筑材料的消耗巨大。其中砂、石是混凝土中最重要的原材料。目前國家嚴格限制天然砂的開采，為了補充砂石市場的剛性需求，必須尋找新的替代資源，機制砂便成了建筑用砂的首選。

機制砂是指經除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm 的巖石、礦山尾礦或工業廢渣顆粒，但不包括軟質、風化的顆粒，俗稱人工砂[1]。

干混砂漿通常叫水硬性水泥混合砂漿，是指經干燥篩分處理的骨料（如石英砂）、無機膠凝材料（如水泥）和添加劑（如聚合物）等按一定比例進行物理混合而成的一種顆粒狀或粉狀混合物料，以袋裝或散裝的形式運至工地，加水拌和后即可直接使用[2]。自20 世紀90 年代至今，其發展已成燎原之勢，近幾年更是發展迅速。長江以南地區干粉砂漿的產能已接近西方發達國家水平，長江以北地區干混砂漿的使用也在快速興起。

2 干混砂漿用機制砂主流生產設備現狀

機制砂生產設備非常成熟，國內外都有大量的生產廠家。主要生產設備有3 種，分別是制砂設備、篩分設備和選粉設備。

2.1 制砂設備

（1）立軸沖擊式破碎機。利用高速動能破碎原理，將原料以很快的速度拋出沖擊到設備周邊安裝的襯板上進行破碎。有“石打石”和“石打鐵”2 種破碎形式。這種設備的優點是成品砂粒型好，級配也不錯，缺點是產量低、出粉多、能耗高。

（2）立軸錘式破碎機。利用打擊破碎原理，利用高速旋轉的鍾頭打擊物料進行破碎，屬于“石打鐵”破碎形式。這種設備的優點是成品產量高、出粉較少、能耗較低，缺點是粒型不好、級配較差。

（3）沖擊磨式破碎機。其特點是利用高速動能破碎和擠壓破碎原理，先將原料拋出，以很高的速度沖擊到設備周邊安裝的襯板上，再用錘頭對沖擊到襯板上的已破碎原料進行二次擠壓破碎。其也屬于“石打鐵”破碎形式，這種設備的優點是成品砂粒型好、級配好、產砂率高、能耗低，缺點是產量小、易損件、更換頻繁。

2.2 篩分設備

（1）圓振篩。篩網與地面成200°夾角安裝，篩網運行軌跡為圓。優點是篩網面積可以做得很大，篩網一般不超過3 層，原料的通過量很大；缺點是設備體積較大，成品砂篩透率較低。

（2）橢圓振篩。篩網與地面成0～100°夾角安裝，篩網運行軌跡為橢圓。優點是同等產量時設備體積較圓振篩小，篩網最多可以做到八層，混合料在篩網上停留的時間較長，成品砂篩透率可以達到85%以上；缺點是設備體積較大，價格較高。

（3）直線振篩。篩網與地面成0～300°變角度安裝，篩網運行軌跡為直線。優點是篩網最多可以做成五層，原料的通過量很大，體積較小，功率也不大，成品砂篩透率可以達到95%以上；缺點是設備價格較高。

2.3 選粉設備

（1）選粉機。利用高速氣流將成品砂中含有的微粉噴吹選出，再利用旋流分離原理將氣流中的微粉分離出來。它的選粉對象是含有微粉的成品砂。其優點是選粉粒徑可調，選出的微粉中成品砂含量少；缺點是設備價格較高，占用空間較大，配套設備較多，功率較大，另外對選取物料的含水率有嚴格要求。

（2）無動力脫粉機。利用高速氣流將成品砂中含有的微粉噴吹選出，再利用大型除塵器將氣流中的微粉分離出來。它的選粉對象是制砂機生產出來的混合料。其優點是不用動力，對選粉物料的含水率沒有太大要求，物料通過量很大；缺點是選出的粉中含細砂較多，選出的成品砂中含粉量也不易控制。

（3）復合選粉機。先利用高速氣流將成品砂中含有的微粉噴吹選出，再用離心分離原理將微粉中含有的細砂分離出來，最后利用旋流分離原理將微粉從氣流中分離出來。其優點是物料通過量很大，能回收選出微粉中的細砂；缺點是設備動力較大，需要配套設備多，占用空間也較大。

2.4 輔助設備

通常由有膠帶輸送機、斗式提升機、主動（被動）除塵器等。

3 目前干混砂漿用機制砂生產儲存及運輸過程中存在的問題

3.1 粉塵問題

目前所有機制砂生產設備均可以封裝在廠房內，生產線上的漏灰點經過除塵器收集除塵后排放到大氣中的粉塵含量可控了。但廠房內的環保問題就變得非常突出，影響操作工人身體健康。

3.2 噪音問題

由于機制砂生產設備均封裝在廠房內，生產線上產生的噪音大部都限制在了廠房內部，廠房外部的噪音基本在國標允許范圍內，但廠房內部的噪音還是比較大。

3.3 余粉問題

制砂機生產出來成品砂的同時，也生產了較多無法全部利用的石粉，這些多余的石粉目前用途不多，大多處于堆積堆放狀態，不僅是資源的浪費，導致了機制砂生產企業成本的增加，也是對環境的嚴重威脅。

3.4 級配問題

干混砂漿用機制成品砂中按石粒直徑大小分了6 個范圍，經過實驗確定的每段最佳質量百分比為5%∶15%∶30%∶25%∶15%∶10%，符合這個級配的機制砂用于干粉砂漿是最合適的。目前由機制砂生產線生產出來的機制砂級配與這一最佳級配還有較大差距。

3.5 能耗問題

目前干混砂漿用機制砂的噸砂（粒徑小于2.5mm 的成品砂）耗電量在5～10kW·h，是機制砂生產企業中僅次于原料成本的第二大成本，降低噸砂的耗電量不僅對生產企業有利，也有利于節約能源、保護環境。

3.6 產能問題

目前干混砂漿用機制砂生產線單線的產能多在40～60t/h（粒徑小于2.5mm 的成品砂），與干混砂漿生產線的產能（60～100t/h）不匹配，這相當于變相降低了干混砂漿生產線的產量，減少了企業利潤，所以研制更大產能的機制砂生產線也是迫切需求。

3.7 粒形問題

用于干混砂漿生產的機制砂的粒形要求越圓潤越好，這不僅可以節約水泥用量，也可以提高干混砂漿的性能和現場施工的質量。目前只有采用“石打石”制砂形式的立軸沖擊式破碎機產出的機制砂比較符合這一要求，但也與純粹的天然砂粒形存在一定的差距。

3.8 粉量控制問題

用于干混砂漿生產的機制砂的含粉量有一定要求，一般其質量百分比不超過10%，超過這個數值，用機制砂生產的干混砂漿便比較難以調配，生產出來的干混砂漿質量也不穩定。

3.9 可靠性問題

受限于機制砂生產線中各部件質量良莠不齊、操作不當和維修保養不及時，目前大部分機制砂生產線的可靠性也不高，集中表現在生產線軟件控制系統不完善、主要設備的監控保護措施不到位、生產人員素質不高以及管理太粗放。

3.10 實時調整問題

目前隨著國家對自然資源（包括礦山）管控力度的加大，機制砂生產用原料石也變成了緊俏產品，各機制砂生產企業到處找原料成為常態。由于各個地方原料存在差異（包括原料的粒徑、含水率、軟硬度、含泥量等都不大相同），以及機制砂生產線實時進料量的不同，有可能導致生產出來的機制成品砂質量忽高忽低，所以要求生產線中的相關設備實時自動調整，以保證機制成品砂的生產質量。

3.11 成品離析問題

目前在機制砂生產環節、儲存環節和干混砂漿的運輸環節、現場儲存環節都存在離析問題，都沒有很好的解決辦法，不僅影響了干混砂漿的質量，也影響了現場施工的質量，加大了干混砂漿推廣的難度。

4 未來干混砂漿用機制砂發展趨勢

4.1 機制砂應用范圍發展趨勢

機制砂目前是生產建筑用干混砂漿的首選。未來可以想象的是，隨著國家對天然砂管控越來越嚴格，原來應用到混凝土上的天然砂必須有相應的補充材料，這種補充材料現在看只能是機制砂。但我們也應看到，由于機制砂生產中存在上述多種問題，機制砂目前想要全面替代天然砂還有很長的路要走，但市場的需求和利益的驅動是最好的催化劑，會促進上述問題的盡快解決。國家也要制定相應的政策措施和行業發展規范，做到未雨綢繆，鼓勵行業內的技術創新和管理創新，限制行業內的無序競爭。

4.2 機制砂生產設備創新發展趨勢

為適用未來行業大發展趨勢，各個機制砂生產線生產企業要做好技術儲備。展望機制砂生產設備的未來，可以清楚地看到，未來的機制砂生產線一定是外排粉塵和噪音零排放，廠房內部粉塵和噪音達標排放；制砂機生產出來的機制成品砂粒型圓潤、級配合理、粉量可控；整條生產線的產能較大，能耗合理，生產智能化，可靠性非常高。目前在機制砂工藝沒有太大創新的前提下，要加強機制砂相關設備的創新，從未來的發展趨勢看，主要集中在以下幾個方面：（1）制砂機的創新。未來的制砂機一定是整機能耗低、成品砂粒型圓潤、級配合理、粉量可控。要達到這一標準，企業要和高校等相關單位進行聯合，高校研究人員要進行破碎理論方面的創新，企業技術人員要依據理論，最終完成設備的創新，生產出符合上述要求的制砂機設備。（2）控制設備的創新。控制設備的創新包括硬件創新和軟件創新兩方面。硬件方面，控制設備不僅要能對生產線關鍵設備實時監控（實時監測其運行參數、性能參數），還要及時發現異常，由控制軟件自動處理突出狀況，并實時報警，并且其處理過程和處理結果能實時查詢。（3）除塵工藝的創新。機制砂生產線不僅對外排放要達標，對廠房內排放也要達標。這就要求及時研究生產線上粉塵產生的原因，做到粉塵不外漏。

5 結束語

綜上所述，隨著干混砂漿的普及，機制砂的應用越來越廣泛，我們需要不斷地開拓創新，讓機制砂生產環保，使用方便，循環回收，為踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念做出更大的貢獻。