利用石灰石破碎系統(tǒng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)探討

涂敏，畢壽蘭，杜鳳懷

（云南省建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司 云南 昆明 650221）

0 引言

近年來，中國水泥工業(yè)發(fā)展迅速，在生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備、環(huán)保節(jié)能、規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面都取得了長足進(jìn)步，處于世界先進(jìn)水平。但行業(yè)盲目、無序發(fā)展，出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩問題，實(shí)際需求僅為產(chǎn)能的60%～70%左右，使得行業(yè)整體效益普遍呈現(xiàn)下滑態(tài)勢，各水泥企業(yè)需延伸產(chǎn)業(yè)鏈，謀求新的發(fā)展。由于近年各地天然砂石開采限制政策相繼出臺，而建筑市場對優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂石骨料需求日益增高，擁有石灰石礦山資源、資金優(yōu)勢、市場優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢、人力資源優(yōu)勢、資源綜合利用優(yōu)勢的水泥企業(yè)向上游發(fā)展，利用水泥企業(yè)的石灰石礦山，通過破碎、篩分生產(chǎn)機(jī)制砂石骨料產(chǎn)品，已成為水泥企業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一，為水泥企業(yè)發(fā)展提供了新的經(jīng)濟(jì)增長動力。

1 原石灰石破碎系統(tǒng)情況

水泥生產(chǎn)工藝主要包括石灰石和輔助原料破碎及預(yù)均化、生料配料及粉磨、熟料煅燒、水泥配料及粉磨、水泥散裝及包裝等。石灰石是水泥生產(chǎn)的主要原料，其用量大多在80%以上，石灰石破碎一般采用單段錘式破碎機(jī)。國內(nèi)某4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線石灰石破碎系統(tǒng)情況如下：

1.1 石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程

水泥生產(chǎn)中，石灰石經(jīng)礦山開采后，粒度一般小于1000mm，通過汽車運(yùn)輸至石灰石破碎系統(tǒng)受料倉，經(jīng)倉下重型板式喂料機(jī)送入單段錘式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，出破碎機(jī)90%的石灰石粒度小于60mm。破碎后的石灰石碎石通過膠帶輸送機(jī)送入石灰石預(yù)均化堆棚，進(jìn)入后續(xù)生產(chǎn)工序。石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程圖

1.2 石灰石破碎系統(tǒng)主要工藝設(shè)備

4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線配套石灰石破碎系統(tǒng)生產(chǎn)能力為800t/h，其主要工藝設(shè)備如下表1。

表1 石灰石破碎系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備表

1.3 石灰石破碎系統(tǒng)生產(chǎn)制度

石灰石破碎系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)310天，4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線每天約需要5000 t石灰石，因此，石灰石破碎系統(tǒng)平均每天需運(yùn)轉(zhuǎn)6.25h，年運(yùn)轉(zhuǎn)率為22.12%。

2 破碎后石灰石分析

2.1 取樣

在膠帶輸送機(jī)出料口，用與膠帶等寬的接料器在不同時間段截取經(jīng)破碎后的石灰石8份，每份20kg，每次取樣時間間隔3h以上，組成試驗(yàn)樣品，然后用圓錐四分法縮分制取試樣。

2.2 石灰石化學(xué)分析

礦山石灰石屬變質(zhì)巖系，其化學(xué)成分見表2。

表2 石灰石化學(xué)成分表

2.3 石灰石主要物理指標(biāo)

按GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測。

（1） 粒度分布

石灰石試樣分別通過 4.75 mm、9.5mm、16mm、19mm、26.5 mm、31.5 mm方孔篩，稱重篩余并計(jì)算分計(jì)篩余百分率，其分布見表3。

表3 破碎后石灰石粒度分布表

（2）含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量。

表4 破碎后石灰石含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量表

（3） 堅(jiān)固性。

采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn)，石灰石試樣的質(zhì)量損失為6.8%。

（4） 強(qiáng)度。

水飽和狀態(tài)下，石灰石立方體抗壓強(qiáng)度為68.6MPa；壓碎指標(biāo)值為13%。

（5） 吸水率。

石灰石試樣浸泡24h后，吸水率為1.4%。

2.4 分析結(jié)果

（1） 石灰石經(jīng)單段錘式破碎機(jī)破碎后，粒度分布較廣，經(jīng)初步篩分后即可篩選出不同粒級的骨料產(chǎn)品。

（2） 對比GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》，破碎后石灰石除含泥量為Ⅲ類碎石標(biāo)準(zhǔn)外，其余指標(biāo)均能達(dá)到Ⅱ類碎石的技術(shù)要求，為優(yōu)質(zhì)的建筑用骨料。

3 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

因4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線配套石灰石破碎系統(tǒng)產(chǎn)量較高，該水泥企業(yè)要求骨料生產(chǎn)線盡量依托原有的石灰石破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、環(huán)保達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，力求占地小、工藝順暢、節(jié)約能源、操作和維修方便，并盡量減少一次投資和運(yùn)行管理費(fèi)用。

3.2 設(shè)計(jì)方案的確定

（1）經(jīng)市場調(diào)查，當(dāng)?shù)厣笆橇闲枨笾饕?～10mm、10～20mm、20～31.5mm 級骨料和機(jī)制砂為主。因石灰石破碎后，粒度9.5mm以下占比較小，9.5～19mm粒度石灰石占24.2%，19～31.5mm粒度石灰石占27.4%，且機(jī)制砂設(shè)備投資較大，因此，產(chǎn)品方案確定為10～20mm、20～31.5mm級骨料兩種產(chǎn)品。

（2） 若篩選出9.5～31.5mm粒度的碎石作為骨料銷售，石灰石破碎系統(tǒng)產(chǎn)量的51.6%可作為骨料產(chǎn)品，48.4%進(jìn)入水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)水泥。經(jīng)計(jì)算，為滿足水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)，石灰石破碎系統(tǒng)每天需運(yùn)轉(zhuǎn)12.92h，年運(yùn)轉(zhuǎn)率提高到45.72%，年生產(chǎn)10～20mm及20～31.5mm級骨料165萬t。

（3）為節(jié)省投資，石灰石破碎系統(tǒng)加強(qiáng)維護(hù)，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率，可不再增加破碎機(jī)，一級破碎后的石灰石質(zhì)量能滿足建筑用碎石質(zhì)量要求；破碎后石灰石中針片狀顆粒含量為11%左右，粒形尚可，且當(dāng)?shù)亟ㄖ袌鰧橇狭Ｐ我蟛⒉粐?yán)苛，因此不需再增加骨料整形設(shè)備。

（4）設(shè)計(jì)采用單段破碎閉路篩分流程，將破碎后的石灰石通過振動篩（3層篩網(wǎng)）篩分為4種規(guī)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產(chǎn)系統(tǒng)，粒度為9.5～19mm和19～31.5mm石灰石作為骨料銷售。

3.3 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建工藝流程

原有石灰石膠帶輸送機(jī)上的石灰石（經(jīng)破碎的石灰石）經(jīng)卸料小車卸入轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶輸送機(jī)，由轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶輸送機(jī)將石灰石送入振動篩進(jìn)行篩分處理，振動篩將石灰石篩分為4種規(guī)格：粗石灰石（＞31.5mm）、骨料 1（9.5～19mm）、骨料 2（19～31.5mm）、細(xì)石灰石（≤9.5mm），骨料由2條膠帶輸送機(jī)送入新建半封閉式堆棚，通過汽車運(yùn)輸出廠；粗石灰石與細(xì)石灰石通過卸料溜子送入回料膠帶輸送機(jī)，經(jīng)回料膠帶輸送機(jī)送至原有石灰石膠帶輸送機(jī)，再由原石灰石膠帶輸送機(jī)送入預(yù)均化堆棚，回到水泥生產(chǎn)系統(tǒng)。骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建工藝流程圖見圖2。

圖2 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建工藝流程圖

3.4 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建主要工藝設(shè)備

骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建主要工藝設(shè)備見表5。

表5 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建主機(jī)設(shè)備表

4 取得的效果

（1）試生產(chǎn)一個月，共篩分出骨料產(chǎn)品13萬噸，經(jīng)多批次檢驗(yàn)，能達(dá)到GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》中規(guī)定的Ⅱ類碎石標(biāo)準(zhǔn)，骨料產(chǎn)品已成功進(jìn)入當(dāng)?shù)亟ú氖袌觥?/p>

（2） 石灰石破碎系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線后，工作制度調(diào)整為年運(yùn)轉(zhuǎn)310天，每天2班，每班工作7h，試生產(chǎn)階段能保障水泥生產(chǎn)線和骨料生產(chǎn)線的石灰石供給。

（3） 試生產(chǎn)階段，生料立磨產(chǎn)量由320t/h下降到308t/h，降幅3.75%，產(chǎn)量影響較弱，生料質(zhì)量沒有不良影響，不影響水泥生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。

5 結(jié)語

（1） 利用石灰石破碎系統(tǒng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線，從石灰石破碎系統(tǒng)篩分出的骨料產(chǎn)品能達(dá)到建筑用碎石的技術(shù)要求，通過更換振動篩的篩網(wǎng)規(guī)格，可篩選不同粒度的骨料產(chǎn)品。

（2） 由于篩選出部分粒級的石灰石，對生料立磨產(chǎn)量略有降低，但生料產(chǎn)量仍能滿足水泥生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)需求，且不會對生料的質(zhì)量造成不良影響。

（3） 水泥企業(yè)利用原有石灰石破碎系統(tǒng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線，通過增加少量設(shè)備，可達(dá)到增加骨料產(chǎn)品，延伸產(chǎn)業(yè)鏈的目的，這種技術(shù)改造是可行的。其具有系統(tǒng)簡單、投資省、見效快、經(jīng)濟(jì)效益高等顯著優(yōu)點(diǎn)，但對石灰石破碎系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率要求較高。

（4）擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線后，水泥企業(yè)需加強(qiáng)石灰石破碎機(jī)系統(tǒng)巡檢和設(shè)備維護(hù)，確保運(yùn)轉(zhuǎn)率，以同時滿足水泥和骨料的生產(chǎn)需求。特殊情況，應(yīng)優(yōu)先保障水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的石灰石供給。