淺談砂石骨料工藝流程技改案例及影響因素

黃婷

摘 要：機制砂場的設備選型決定了機制砂及碎石等成品材料的生產(chǎn)率，而機制砂的選型又受到多方面的影響，如生產(chǎn)廠家、設備種類、設備規(guī)格型號、生產(chǎn)工藝流程設計、現(xiàn)場場地限制等。結合施工現(xiàn)場制砂場的選型及技改經(jīng)驗，分析設備選型的重要影響因素。

關鍵詞：機制砂；碎石場設備；機制砂設備；選型

中圖分類號：TV53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）01-0048-05

0 引言

人工初選后的母料石塊經(jīng)料倉由振動給料機均勻地送進顎式破碎機進行粗碎，粗碎后的石料由膠帶輸送機送到反擊式破碎機進行進一步破碎。細碎后的石料由膠帶輸送機送進振動篩進行篩分，篩分出幾種不同規(guī)格的石子，滿足粒度要求的石子由成品膠帶輸送機送往成品料堆，不滿足粒度要求的石子由膠帶輸送機返料送到反擊式破碎機進行再次破碎，形成閉路多次循環(huán)。砂石成品粒度可按照用戶的需求進行組合和分級，同時為保護環(huán)境，要配備輔助的除塵設備。

1 砂石骨料生產(chǎn)線技改案例背景介紹

1.1 設備選型及要求

某砂石骨料生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設備包括ZSW-4911型號振動給料機1臺、PE75106型號顎式破碎機1臺、PF-1315型號反擊式破碎機1臺、PL950型號制砂主機1臺、2YK2460型號振動篩1套、4YK2460型號振動篩1臺、1250 kVA變壓器1臺。設備配置詳見表1。

根據(jù)該項目施工生產(chǎn)需求，砂石骨料生產(chǎn)線全套設備設計要求有如下5點：①石料種類為石灰?guī)r，硬度不超過140 MPa）。②處理能力要達到200 t/h，機制砂100 t/h。③最大入料粒徑為700 mm。④允許入料含泥量≤10%。⑤出料粒徑為三石一砂。設備工藝流程如圖1。

在環(huán)保方面要求，主機設備要采用彩鋼瓦防護棚進行防塵降噪處理，輸送防塵要采用輸送帶噴淋系統(tǒng)，污水處理要采用濃縮罐自動藥粉沉降及壓濾機泥漿處理。處理后的清水要循環(huán)利用。壓濾機產(chǎn)生的泥餅可銷售處理。

1.2 技改前生產(chǎn)情況

砂石骨料生產(chǎn)線2018年8月中旬開始生產(chǎn)，8月份生產(chǎn)了AB料、機制砂、碎石，但生產(chǎn)時間短、生產(chǎn)量小。9月份進入正式生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中，母巖主要有硅質片巖、石灰?guī)r，石灰?guī)r硬度較小，硅質片巖硬度較高，且自9月20日開始使用硅質片巖生產(chǎn)。

原設計方案為砂石同出，理論產(chǎn)能為200 t/h，純出砂理論產(chǎn)能為100 t/h，但因現(xiàn)場洞渣硬且粘，巖性變化極大。設備安裝完成后，實際生產(chǎn)碎石量05籽（40 t/h），12籽（40 t/h），13籽（15 t/h），機制砂產(chǎn)量30 t/h。實際砂石同出產(chǎn)能為120～150 t/h，且不能滿足純制砂。實際產(chǎn)能與理論計算有一定差距。

根據(jù)GB/T 14684-2011《建設用砂》標準，機制砂檢測結果為級配不穩(wěn)定，不是最佳級配級別。

生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)整套制砂場設備頻繁出現(xiàn)問題：一是制砂主機反擊塊質量差，為不含合金反擊塊，需3天更換一次。二是反擊塊更換難度大，更換反擊塊會耽誤半天工期。三是母材含水量高，造成制砂主機堵腔，制砂主機卡死迫停，每次只能停工清理主機腔，平均估計3天需清理一次。四是鄂破吃料過快，反擊破壓力過大，超出其自身處理能力，導致給料機喂料斷斷續(xù)續(xù)，總體產(chǎn)量不高。五是機制砂性能不穩(wěn)定，細度模數(shù)、石粉偏高。六是成品機制砂及碎石產(chǎn)量跟拌和站需求量不匹配，制砂主機產(chǎn)能過低，碎石產(chǎn)量供過于求。

2 三次技改過程梳理與總結

2.1 第一次技改

2.1.1 工藝流程技改

于9月中旬，設備加裝了一條從一級振動篩至二級振動篩的出料輸送皮帶，將1315反擊破中已形成的機制砂，提前從一級振動篩的最后一層篩網(wǎng)接到二級振動篩，進行篩分，增加機制砂產(chǎn)量的同時，提前增加碎石產(chǎn)量。在穩(wěn)定機制砂的級配、細度模數(shù)及石粉含量等性能上，通過調(diào)節(jié)二級振動篩機制砂篩網(wǎng)孔徑，按照機制砂級配要求，第一檔次為4.75 mm。標準機制砂篩網(wǎng)要求使用4.75 mm孔徑，但在實際生產(chǎn)中使用標準4.75 mm孔徑篩網(wǎng)，機制砂細度模數(shù)3.1～3.4?，F(xiàn)場調(diào)節(jié)機制砂篩網(wǎng)孔徑尺寸，并反復多次機制砂試驗，最終將篩網(wǎng)孔徑尺寸限定在3.5 mm。機制砂的細度模數(shù)第一次技改后的工藝圖如圖2所示。

2.1.2性能提升對比

9月1日－19日使用石灰?guī)r生產(chǎn)，9月20日－10月6日使用硅質片巖生產(chǎn)。本次技改于9月19日完成，實際因母巖從9月20日起，使用的硅質片巖母料，機制砂在母巖為硬度較小的石灰?guī)r情況下，機制砂產(chǎn)能為46.3 t/h。在母巖為硬度較高的硅質片巖情況下，機制砂產(chǎn)能為28.9 t/h，且設備已增加一級振動篩至二級振動篩的出料皮帶，如表2、表3所示。

整條生產(chǎn)線的平均產(chǎn)能為93.7 t/h，機制砂占比為39.3%。在母巖為硬度較小的石灰?guī)r情況下，整條生產(chǎn)線的產(chǎn)能為117.8 t/h，機制砂占比39.3%。在母巖為硬度較高的硅質片巖情況下，整體生產(chǎn)線的產(chǎn)能為65.6 t/h，機制砂占比44.1%，且設備已增加一級振動篩至二級振動篩的出料皮帶。

從整體產(chǎn)能對應機制砂的產(chǎn)能以及占比可以看出，機制砂占比在39.3%～44.1%，說明整條生產(chǎn)線通過母巖量越高，制砂量越高。在增加一級振動篩至二級振動篩的出料皮帶后，將經(jīng)過反擊破打磨生成的機制砂直接出砂，減少了進入制砂機的含粉量，可以提高制砂機的成砂率。根據(jù)GB/T 14684-2011標準，檢測結果顯示，機制砂為中砂，細度模數(shù)穩(wěn)定在2.7～3.0，MB值為1.4，泥塊含量為1.3%～1.5%，石粉含量為10%～12%，不能滿足質量要求。

2.1.3第一次技改總結

第一次技改減少了機制砂從一級振動篩到制砂機再到二級振動篩的一道工序，直接進入二級成品篩進行篩分處理成成品料，使得進入制砂機的原料皆為碎石進行制砂。

2.2 第二次技改

2.2.1 工藝流程技改

2018年9月30日，根據(jù)碎石場現(xiàn)場施工產(chǎn)量達不到設計要求的原因進行分析匯報，在母材同為硅質片巖，其他設備不變的情況下，新增一臺1214反擊破，增加一條輸送帶，將一級振動篩中大于31.5 mm預返回1315反擊破的碎料輸送至1214反擊破。一是可以減輕1315反擊破負載，增加喂料機及鄂破的進料速度，二是可以將大于31.5 mm的碎石輸送至1214反擊破，增加中轉倉進料速度，加大制砂主機工作效率。技改后生產(chǎn)工藝流程圖如圖3。

2.2.2 性能提升對比

本次技改前，返回1315反擊破的回料約為45 t/h，結合最終產(chǎn)砂比例35%，將回料轉至1214后可增加15.75 t/h的制砂量，減少1315返料后，1315反擊破亦可增加15.75 t/h 的制砂量 ，即從理論上來說，若新增一臺1214反擊破，制砂場約可增加15～30 t/h的制砂產(chǎn)量 。

經(jīng)本次增加一臺1214設備后，母材同為硅質片巖材質，生產(chǎn)碎石量05籽：50 t/h，12籽：50 t/h，13籽：15 t/h，砂：55 t/h，切實達到了預估的制砂產(chǎn)量，較技改之前提高了15 t/h。

2018年10月6日，本次技改完成。增加1214反擊破生產(chǎn)線后，因為減少了返回1315反擊破的回料，因此減少了1315反擊破及制砂主機的配件磨損，降低了易損件更換頻率，根據(jù)制砂場現(xiàn)場實際維修采購統(tǒng)計，延長了易損件更換周期。

2.2.3 第二次技改總結

第二次進行技改作業(yè)在原生產(chǎn)線反擊破1315的處理能力范圍之內(nèi)，增加一臺反擊破1214輔助生產(chǎn)，增加一道生產(chǎn)加工工序，提高了整條生產(chǎn)線產(chǎn)能，質量問題沒有得到改善。

2.3 第三次技改

2.3.1 工藝流程技改

因制砂場供應量達不到項目部生產(chǎn)需求，查找原因為制砂主機選型不適用于現(xiàn)場生產(chǎn)且碎石產(chǎn)量，供過于求，場內(nèi)堆積過多?？紤]更換制砂主機及采用成品碎石回制砂機制砂：一是制砂生產(chǎn)效率達不到采購設計產(chǎn)量100 t/h要求。二是生產(chǎn)流程達不到設計要求，無法達到設計時提出的可以只生產(chǎn)砂，且生產(chǎn)出來碎石量遠遠超過制砂量，無法達到利益最大化。三是現(xiàn)場反擊破實際為1214改進版，非廠家報價提供的1315型，反擊破生產(chǎn)率低，導致鄂破長期要生產(chǎn)幾分鐘，關機幾分鐘，達不到設計的處理量200 t/h要求。

2018年11月13，將生產(chǎn)線內(nèi)的制砂主機更換為純制砂主機，第三次技改后流程圖如圖4。

2.3.2 性能提升對比

因隧道出渣量有限，將12籽及13籽全部返回生產(chǎn)線重新生產(chǎn)，只收05籽與機制砂的成品，因此在母巖同為硅質片巖的生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)碎石量05籽達到60 t/h，機制砂產(chǎn)量達到65～70 t/h。新制砂主機的易損件較原制砂主機更耐磨，具體體現(xiàn)在以下2個方面。

一是原制砂主機易損件更換周期為半個月，更換制砂主機后，新制砂主機反擊塊更換周期為二個月左右，并且整套設備的反擊塊數(shù)量減少。制砂主機拋料頭、分料錐等其他易損件，更換周期也相應從原來的一個月延長至兩個月，大大降低了維修配件款及維修人工。

二是原制砂主機生產(chǎn)含水量高的母材時，制砂主機易堵腔，導致卡死迫停。更換制砂主機后，新制砂主機可生產(chǎn)含水量高的母材，因此只需半個月清理一次主機腔，減少了維修時間，增加產(chǎn)能。

2.3.3 第三次技改總結

第三次技改之后，根據(jù)GB/T 14684-2011標準，送檢結果所有機制砂均合格。機制砂為中砂，細度模數(shù)為2.6～3.0，級配區(qū)屬為II區(qū)，MB值為1.2，石粉含量為4.7%～7.0%，泥塊含量為0.1%～0.5%，其他檢測均合格，符合混凝土生產(chǎn)質量要求。

2.4 三次技改成本分析

第一次技改成本10萬元左右。第二次技改新購安裝一套1214反擊破，需要的設備及其他各項費用合計為30萬左右，如表4所示。第三次技改為更換V11145的制砂主機，成本費用由生產(chǎn)廠家免費提供。

據(jù)市場調(diào)研，新購一套產(chǎn)能達到200 t/h的砂石生產(chǎn)線，成本在1 000萬以上，經(jīng)3次技改，花費40多萬元成本將一套300多萬原處理能力為200 t/h的生產(chǎn)線提質創(chuàng)效達到產(chǎn)能200 t/h，節(jié)約生產(chǎn)成本600多萬元。三次技術改造成功為機制砂生產(chǎn)線提質創(chuàng)效。

3 生產(chǎn)工藝規(guī)劃流程及影響因素總結

3.1 影響因素總結

建立一條高效的機制砂生產(chǎn)線，必須做好充分的實地考察。考察好現(xiàn)場場地大小、水源、母巖母料大小、材質等。如場地很小，則盡可能選擇少的設備型號種類，相應的工藝流程也會縮短，生產(chǎn)砂石成品種類也會受限。在做場地規(guī)劃的時候，盡可能選擇開闊且水源充足的地方。場地開闊便于砂石骨料的工藝流程細化，且便于砂石骨料運輸車輛的裝卸與調(diào)劑。洞渣的種類是需要試驗室進行科學驗證的，只有確定好洞渣種類，才能更科學的選擇破碎設備。場地附近有棄渣場或者填埋區(qū)，能更節(jié)約泥餅等廢料的運輸費用，就近廢物利用，也是一種保護環(huán)境。

同時要充分了解所有設備的規(guī)格型號及性能，科學計算和考慮輸入母料規(guī)格，產(chǎn)出骨料型號、輸入母料最大能力及最大處理能力、產(chǎn)量等。在設備選型上，重點強調(diào)設備的處理能力與出料能力，每一臺設備處理設備的時間與能力不同，因此每一個工藝流程內(nèi)的設備給料能力與通過能力需要能夠銜接上。比如喂料機（給料）的處理能力在500 t/h，輸送至鄂破（一級破碎）的皮帶輸送機則不能低于500 t/h，否則會造成皮帶來不及輸送，喂料機堵塞的情況。在經(jīng)濟許可的條件下，盡可能選擇大于生產(chǎn)要求150%的設備型號，以防止突發(fā)加大生產(chǎn)量。且長期備存砂石骨料，以防設備故障，導致砂石骨料的生產(chǎn)跟不上，從而影響項目施工進度。也要減少因其他不可控原因造成達不到實際生產(chǎn)率，需要更換或增加設備造成經(jīng)濟成本損失及安裝時間成本損失。

不同生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)的設備優(yōu)勢劣勢都各不相同，要善于對比找出每個廠家性能更好地設備。設備在使用過的單位中，需要故障率低，好評率高，易損件更換率低，維修費用少，設備使用率高等。

3.2 生產(chǎn)線工藝流程總結

充分確定好以上條件后，根據(jù)現(xiàn)有要求，即可設計一條符合現(xiàn)場生產(chǎn)要求的生產(chǎn)線。一般的砂石骨料生產(chǎn)線參考如下：給料（原材料入倉）→一級破碎→二級破碎→一級篩分→制砂整形→二級篩分→濕法模塊（含污水處理循環(huán)利用等）。

為防止喂料機和一級破碎機之間因生產(chǎn)功率無法銜接，造成設備堵塞、設備損壞情況，可在一級破碎破碎前加一個中間料倉。一級破碎其實是一個預篩分的環(huán)節(jié)，喂料機出料大于80 mm的，則進入一級破碎機，小于80 mm的則可以直接進入二級破碎機，相當于節(jié)約一部分骨料的一步工藝流程，增加生產(chǎn)率。經(jīng)二級破碎機出料進入一級篩分，其中可篩分出部門符合規(guī)格的機制砂和合格骨料，其余骨料繼續(xù)進入制砂機，得到機制砂、級配碎石及石粉的混合物。經(jīng)二級篩分后，可篩出所有合格骨料。再讓機制砂進入濕法模塊，洗去石粉及泥粉，即可得到合格的機制砂。污水進入污水處理循環(huán)系統(tǒng)。

4 結語

采購安裝一條砂石骨料生產(chǎn)線，一般需要先通過施工現(xiàn)場場地大小、現(xiàn)場自然環(huán)境和洞渣等，先選擇一條工藝流程，再通過現(xiàn)場考察供應商別的場地的設備性能、維修率、服務態(tài)度等確定優(yōu)秀的供應商，通過招投標選擇最優(yōu)供應商和最優(yōu)規(guī)格型號，優(yōu)化工藝流程，最后安裝調(diào)試驗收合格后投入生產(chǎn)。

參考文獻

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