機制砂中石粉控制方法探析

符海龍 高申杰 汪良強

摘要：我國經濟建設的快速發展導致混凝土材料的消耗巨大，混凝土的原料砂石已限制開采，替代材料的機制砂石應運而生。機制砂石中的石粉含量對后期混凝土和干混砂漿的影響非常大，所以必須嚴格控制其含量。本文探討通過對生產機制砂石的原料、制砂設備、選粉設備、篩分設備、取樣及測量方法等因素的控制，達到保證石粉含量最優的目的。

關鍵詞：機制砂;石粉;原料;破碎;選粉;取樣;篩分

一、機制砂的應用背景

隨著我國經濟建設的快速發展，我國基礎設施建設方興未艾，混凝土材料的消耗巨大。其中砂、石是混凝土的最重要原材料，同時也是消耗自然資源最大的材料。根據有關統計，2013年我國建設用骨料總量約為110億噸。在經濟利益的驅使下，很多地區都出現了亂采亂挖天然砂石的情況，對我國的河道工程建設以及環境保護都有極大的危害。另外，我國經過幾十年的開采，一些地區有限的天然砂石資源已經用盡，價格不斷上漲， 直接影響了工程建設的進展。面對這樣的狀況，國家已經嚴格限制了天然砂的開采。

為了補充砂石市場的剛性需求，必須尋找新的資源來替代，機制砂成了建設用砂的首選。機制砂是指通過制砂機和其它附屬設備加工而成的砂，成品沒有天然砂那么圓潤規則，但可以根據不同工藝要求加工成不同等級和大小的專業工業用砂。

經國務院同意，國家發改委會同工信部、公安部、財政部、自然資源部、生態環境部、住房城鄉建設部、交通運輸部、水利部、商務部、應急管理部、市場監管總局、國家統計局、中國海警局、中國國家鐵路集團有限公司等十五部門和單位，日前聯合印發《關于促進砂石行業健康有序發展的指導意見》（以下簡稱《意見》）。近半年來，有關砂石產業的政策出臺了很多，或將促進砂石行業的快速發展①。

二、機制砂的組分

機制砂主要有以下幾個要求：一是粒徑，該機制砂石主要指顆粒直徑在4.75mm的中細砂。二是粒型，該機制砂石外形要圓潤，最好是類圓型產品。三是級配，主要指的是機制砂石粒徑在0～0.16mm、0.16～0.32mm、0.32～0.63mm、0.63～1.18mm、1.18～2.36mm、2.36～4.75mm這六個區間內的混合砂石中各區間質量百分比最好要符合10%：15%：25%：25%：15%：10%這一黃金配比。四是含水率，機制砂石含水率要控制在2.0%以下。只有符合上述要求的機制砂石才能真正替代天然砂石，才能成為高品質的工業用砂原料。

三、機制砂中石粉的危害

石粉顧名思義就是指石頭的粉狀顆粒，國家標準上主要指粒徑在0～0.075mm之間的粉粒。無論是生產混凝土用機制砂，還是生產干混砂漿用機制砂，對其石粉含量均有一定的要求。試驗結果顯示，當機制砂中石粉含量為10%時，混凝土性能達到最優狀態②。對于生產干混砂漿用機制砂，一般要求其石粉含量不大于6%較為合適。無論對混凝土或者干混砂漿來講，通過試驗研究表明，機制砂含有適當的石粉對混凝土是有益的，石粉含量增加到一個極值后，混凝土的工作性、強度、耐久性逐漸減低③。所以必須嚴格控制機制砂中石粉的含量，才能保證混凝土和干混砂漿的品質。

四、機制砂中石粉產生的原因及其控制方法

機制砂中的石粉的來源主要有兩個，一個是由石塊破碎成機制砂的過程中產生的石粉，一個是做為原料石里面含有的天然石粉。我們主要來探討由石塊破碎成機制砂的過程中產生的石粉，分析其產生原因及其含量控制方法。

1、原料原因及其控制方法

⑴、原料硬度太低

原料石硬度太低導致其更容易破碎成細小顆粒，所以這種原料石破碎后的石粉較多。其石粉產量控制方法：一是降低破碎速度（破碎主軸轉速），二是更換硬度較大的原料石。

⑵、原料粒徑太小

每一種破碎設備都有一個最佳的破碎比（原料石直徑與破碎成品砂直徑之比），如果原料石粒徑太小（接近破碎后的成品砂粒徑）的話，就容易破碎出更多的石粉料。其石粉產量控制方法：一是按一定比例摻入較大粒徑的原料石，二是全部更換粒徑較大的原料石。

⑶、原料含土太多

土硬度很低，一旦進入制砂機后馬上就會破碎成粉料，它對后期混凝土和干混砂漿的品質影響非常大，必須嚴格控制。其石粉產量控制方法：一是嚴格控制進廠原料石質量，二是全部更換含土量較少的原料石。

⑷、原料含水量太大

原料石含水量過高會導致石粉粘在成品砂上，在脫粉過程中難以除去，造成在檢測時石粉含量偏高。其石粉產量控制方法：一是嚴格控制進廠原料石含水率，二是對含水較多的原料石進行除水（例如攤開晾曬）作業，三是摻入大比例的含水較少的原料石進行混合使用，四是對這些原料石全部更換成含水較少的原料石。

⑸、原料內含原料粉量過大

外購進廠的原料石中屬于石料廠的下腳料性質，原料石質量不好，含有較多的灰粉成分。其石粉產量控制方法就是要做好檢測，嚴格控制進廠原料石含粉量。

2、破碎原因及其控制方法

⑴ 破碎設備選擇不對

破碎設備種類較多，目前分為粗、中、細破三個階段，最后細破階段使用的設備主要有立軸沖擊式破碎機、臥軸反擊式破碎機、錘式破碎機、球磨機等。各種設備產石粉量均有不同，要根據機制砂的用途選擇合適的破碎設備。破碎設備選擇不合理，得到的機制砂粒型有可能達不到使用要求，甚至出現石粉含量異常偏高現象。

⑵、破碎速度太大

每種原料石均有一個最佳破碎能，而每種破碎設備也均有一個最大的主軸破碎轉速，主軸轉速過高會造成破碎能過大，破碎后的成品機制砂中石粉含量偏多，主軸轉速過低會造成破碎能過小，破碎后機制砂產量不足。其石粉產量控制方法就是針對不同的原料石調整破碎設備合理的主軸轉速和破碎能，以達到最小能源消耗、最大合格機制砂產量和最小石粉產出的目的。

3、選粉原因及其控制方法

⑴、選粉設備選擇不對

不同的選粉設備的選粉能力均有差別，選擇合理能力的選粉設備可以降低機制砂中石粉含量。

⑵、選粉風機頻率選擇太低

目前的選粉設備基本都是風選原理，都是利用離心見機進行吹風選粉。離心風機的頻率對選粉風的風速、風壓和風量均有較大影響，選粉風機頻率設計太低會造成石粉大量留在機制砂中，難以選出。其石粉產量控制方法就是要根據機制砂中石粉含量要求不停試驗后得到最佳的風機頻率。

⑶、除塵器濾袋總表面積過小

選粉設備如果使用除塵器進行選粉的話，除塵器面積濾袋總表面積過小會造成除塵器負載過大，加劇濾袋堵塞程度，降低透過濾袋的選粉風的風量和風速，石粉也難以從機制砂中選出。其石粉產量控制方法就是要根據機制砂產量和石粉含量要求設計選擇合理面積的除塵器。

⑷、供氣管路過細或漏氣

選粉設備如果使用除塵器進行選粉的話，保證濾袋進行消灰使用的高壓空氣壓力和風量必須足夠，供氣管路過細或漏氣會造成濾袋的消灰不徹底，造成濾袋透氣不暢，降低透過濾袋的選粉風的風量和風速，石粉也難以從機制砂中選出。其石粉產量控制方法就是要盡量加大供氣管路，同時經常檢查，減少漏氣現象發生。

⑸、空壓機太小或進氣口堵塞

除塵器進濾袋進行消灰使用的高壓空氣壓力和風量必須足夠，空壓機太小或進氣口堵塞也會造成濾袋的消灰不徹底，石粉也難以從機制砂中選出。其石粉產量控制方法就是要盡量選用較大排量的空壓機，同時經常檢查，防止其進氣口堵塞。

4、篩分原因及其控制方法

⑴、多層篩網配合不對

多層篩網配合不合理的話，會造成篩網的篩分效率下降，進入篩網的物料難以篩透，合格機制砂會再次進入制砂機中二次破碎導致石粉含量增多。其石粉產量控制方法就是要根據機制砂粒徑要求，配置合理的多層篩網。

⑵、篩網堵孔

如果原料石較潮濕或者篩網使用時間過長會造成篩網的部分網眼堵塞，進入篩網的物料難以篩透，合格機制砂會再次進入制砂機中二次破碎導致石粉含量增多。其石粉產量控制方法就是要經常檢查篩網情況，防止堵眼現象發生。

⑶、篩網孔型選擇

篩網孔型如果與制砂機生產出來的砂型不配的話，也會造成篩網的部分網眼容易堵塞，合格機制砂會再次進入制砂機中二次破碎導致石粉含量增多。其石粉產量控制方法就是要全理孔型的篩網延長篩網的使用時間。

⑷ 進篩料太集中

如果進入篩網的原料石太集中沒有均勻攤開的話，會導致篩網上物料太厚，出現難以篩透現象，合格機制砂會再次進入制砂機中二次破碎導致石粉含量增多。其石粉產量控制方法就是盡量均勻攤開攤薄進入篩分機的物料。

5、樣品原因及其控制方法

成品機制砂皮帶機上出現精細分離的離析現象，取樣時沒有全皮帶機斷面取樣，導致樣砂沒有取全從而不能如實反應機制砂的實際情況，或者取好的樣品檢測前沒有進行充分混合從而導致樣品失真，上述兩種現象在檢測過程中有可能出現石粉含量過高的現象發生。所以取樣時要求必須全皮帶機斷面取樣，而且要至少三次取樣，多次取樣后將所有取樣在攪拌裝置內充分混合，然后再取適當質量的樣本進行石粉檢測工作。

6、測量原因及其控制方法

如果稱量取樣的電子稱等的準確度有問題導致稱量結果不準確，其計算結果也不能如實反應機制成品砂的實際情況，在檢測過程中有可能出現石粉含量鍽高的現象發生。所以要求測量用的電子稱要經常性的用標準砝碼進行校準，盡可能地保證電子稱的精確度。

引用文章：

[1]范小強. 機制砂石或將迎來新發展[N]. 中國礦業報，2020-04-27（004）.

[2]彭仁琛.淺析機制砂中石粉含量對混凝土性能的影響[J].福建建材，2020（01）：22-24.

[3]權瑞.機制砂中石粉含量對不同強度等級混凝土性能的研究[J].石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2018，31（S2）：216-218.