單一破碎機(jī)生產(chǎn)兩種砂的制砂工藝研究

韓 雨，朱 丹，衣 鎏，王 鋒

(中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司，北京 100120)

1 砂石生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)能設(shè)計(jì)

蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目主體工程混凝土總量354萬m3。其中，碾壓混凝土300萬m3，常態(tài)混凝土54萬m3，所需砂石骨料總量約940萬t。該項(xiàng)目砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)以生產(chǎn)三級(jí)配混凝土骨料為主，同時(shí)可生產(chǎn)二級(jí)配混凝土骨料，設(shè)計(jì)滿足不同工況時(shí)產(chǎn)品級(jí)配平衡要求。

系統(tǒng)規(guī)模按滿足混凝土月澆筑19.62萬m3的高峰強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。生產(chǎn)能力為：毛料設(shè)計(jì)處理能力為1 700 t/h，成品骨料生產(chǎn)能力為1 360 t/h，其中人工砂生產(chǎn)能力約480 t/h。根據(jù)初期混凝土參考配合比，大石(40～80 mm)、中石(20～40 mm)、小石(5～20 mm)、人工砂(<5 mm)需求量分別為155.48萬、199.75萬、251.54萬、333.23萬t。砂石生產(chǎn)系統(tǒng)按不低于35%的成品砂產(chǎn)量確定生產(chǎn)工藝。

2 制砂車間設(shè)備選型

制砂車間是砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的最后一道破碎工序。由于加工砂石骨料所用料源為輝綠巖，抗壓強(qiáng)度在190 MPa以上，屬于特別堅(jiān)硬的巖石。對(duì)于母巖強(qiáng)度高、磨蝕性大的巖石，通常的制砂設(shè)備是立軸沖擊式破碎機(jī)與棒磨機(jī)制砂相結(jié)合。

立軸沖擊式破碎機(jī)根據(jù)破碎方式分石打石和石打鐵2種[1]，都具有破碎比大、粒形好、單機(jī)處理量大、土建與安裝工程量小、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)所使用的立軸沖擊式破碎機(jī)處理能力一般為250～300 t/h，成砂率約40%，即單機(jī)產(chǎn)砂量為100～120 t/h，且根據(jù)需要可同時(shí)生產(chǎn)小石，但成品砂的細(xì)度模數(shù)較高。

該項(xiàng)目生產(chǎn)系統(tǒng)采用單一立軸式破碎機(jī)制砂工藝。通過對(duì)傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化及調(diào)整、立軸式破碎機(jī)設(shè)備的合理選擇，達(dá)到生產(chǎn)出合格成品砂的目的。超細(xì)碎車間設(shè)計(jì)處理量為1 400 t/h，選用5臺(tái)美卓公司的B9100SE立軸式破碎機(jī)，單機(jī)處理能力大于315 t/h，設(shè)備負(fù)荷率均為75%。制砂車間主要設(shè)備見表1。

表1 制砂車間主要設(shè)備

3 制砂車間工藝設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目需要生產(chǎn)常態(tài)和碾壓2種混凝土，故對(duì)成品砂的質(zhì)量指標(biāo)要求也不同。項(xiàng)目所在國(guó)貧窮落后，所有的設(shè)備材料都需進(jìn)口。因此，制砂工藝設(shè)計(jì)時(shí)，既要保證可靠性，又不能過于浪費(fèi)，故大膽采用單一破碎設(shè)備生產(chǎn)2種砂的創(chuàng)新制砂工藝。同時(shí)，預(yù)留棒磨機(jī)的場(chǎng)地，以備砂的質(zhì)量不能滿足要求時(shí)能隨時(shí)增加棒磨機(jī)。碾壓砂采用全干法生產(chǎn)，常態(tài)砂采用水洗法生產(chǎn)[2]。

采用單一立軸式破碎機(jī)制砂的主要缺點(diǎn)是成品砂級(jí)配不均衡、細(xì)度模數(shù)較高[3]。為解決此問題，本系統(tǒng)對(duì)制砂車間工藝進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，經(jīng)膠帶機(jī)運(yùn)輸粒徑小于20 mm的骨料進(jìn)入調(diào)節(jié)料倉后(<20 mm)，采用給料機(jī)將小于20 mm骨料由膠帶機(jī)送入立軸破碎機(jī)，破碎后的石料再經(jīng)膠帶機(jī)進(jìn)入振動(dòng)篩的方式進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)成>5、3～5、<3 mm等3種骨料。將3種骨料采用鋼結(jié)構(gòu)分料溜槽對(duì)其進(jìn)行分流，重點(diǎn)將3～5 mm粒徑的部分粗砂通過分料溜槽進(jìn)入調(diào)節(jié)料倉和立軸破破碎機(jī)重復(fù)破碎，使其達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度模數(shù)與級(jí)配的目的，組成所需的小于5 mm碾壓砂、小于5 mm常態(tài)砂、5～20 mm的骨料及返回制砂調(diào)節(jié)料倉。制砂工藝流程見圖1。

圖1 制砂工藝流程

4 同步制砂工藝流程

(1)碾壓砂。調(diào)節(jié)料倉骨料(<20 mm)→給料機(jī)→膠帶機(jī)→立軸破碎機(jī)→篩分機(jī)后，將3～5 mm的骨料經(jīng)分料溜槽(6-1)進(jìn)行分流，其中2/3的骨料由膠帶機(jī)返回到小于20 mm調(diào)節(jié)料倉；另1/3的骨料與全部小于3 mm的料匯入膠帶機(jī)上，組成成品碾壓砂。將成品碾壓砂經(jīng)分料溜槽(6-2)再次分流，分流的一部分直接進(jìn)入成品碾壓砂倉。與洗砂機(jī)的處理能力相匹配的另一部分作為常態(tài)砂原料繼續(xù)進(jìn)行加工。

(2)常態(tài)砂。經(jīng)分料溜槽(6-2)的另一部分成品碾壓砂直接進(jìn)入洗砂機(jī)，用水洗去部分石粉，然后經(jīng)過脫水篩脫去大部分水分后，輸送至常態(tài)砂成品輸送膠帶機(jī)，與分料溜槽(6-3)分流的碾壓砂(該分料溜槽分流的碾壓砂2倍于洗砂機(jī)出來的砂)在膠帶機(jī)上混合后形成最終的常態(tài)砂，并送往成品常態(tài)砂倉。洗砂機(jī)排水及脫水篩排水均設(shè)置具有廢水回收功能的沉淀池，防止污水污染環(huán)境。

5 人工砂的質(zhì)量技術(shù)要求

人工砂主要技術(shù)指標(biāo)包括級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、石粉含量、含水量等。本工程結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)砂的質(zhì)量指標(biāo)提出了要求。技術(shù)要求見表2。

表2 砂的質(zhì)量技術(shù)要求

注：石粉指粒徑小于0.16 mm的顆粒。

蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目砂石生產(chǎn)系統(tǒng)采用一種破碎機(jī)生產(chǎn)2種砂的制砂工藝，并對(duì)成品砂進(jìn)行每周2～3次試驗(yàn)檢測(cè)，常態(tài)砂細(xì)度模數(shù)保持在2.8～2.9之間，石粉含量保持在13%～15%之間，含水率保持在3%～5%之間；碾壓砂細(xì)度模數(shù)保持在2.6～2.7之間，石粉含量保持在20%～22%之間(其上限可設(shè)定為不超過24%)，含水率保持在1%～3%之間。經(jīng)長(zhǎng)期對(duì)成品砂進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，其質(zhì)量指標(biāo)均能滿足水電工程建設(shè)所用砂石的要求。偶爾有些指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝及時(shí)調(diào)整即能滿足要求。

6 結(jié) 語

采用一種立軸式破碎機(jī)及洗砂機(jī)加脫水篩相配合的制砂生產(chǎn)工藝，改變了傳統(tǒng)的立軸破碎機(jī)與棒磨機(jī)聯(lián)合制砂工藝，制砂工藝簡(jiǎn)潔，設(shè)備配置簡(jiǎn)單，建筑面積小，運(yùn)行成本低廉。運(yùn)行中，2種砂的質(zhì)量指標(biāo)控制便捷，能保證常態(tài)混凝土、碾壓混凝土2種砂的質(zhì)量指標(biāo)完全得到控制。蘇阿皮蒂水利樞紐項(xiàng)目砂石生產(chǎn)系統(tǒng)自2017年2月底投產(chǎn)至今，已生產(chǎn)砂石骨料約735萬t。其中，碾壓砂約230萬t，常態(tài)砂約40萬t，澆筑的混凝土已超過310萬m3。經(jīng)檢測(cè)，混凝土各項(xiàng)指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)要求，充分說明這種新型制砂生產(chǎn)工藝的使用是成功的。