人工機(jī)制砂石骨料加工工藝流程與控制

摘" 要：在我國(guó)各類工程的施工建設(shè)過(guò)程中，會(huì)使用到大量的混凝土材料。天然砂是混凝土材料最基礎(chǔ)的組成部分。在國(guó)家逐步加大天然砂開采管理力度之后，天然砂市場(chǎng)供應(yīng)量較少、以次充好等問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，已經(jīng)對(duì)我國(guó)各類工程的施工質(zhì)量與施工效率產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。尋找天然砂的替代品的工作迫在眉睫。人工機(jī)制砂是一種經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成的砂石骨料，包含粒徑在4.75 mm以下的巖石、礦山尾礦以及工業(yè)廢渣顆粒等。這是一種代替天然砂參配到混凝土中的新砂源。該文重點(diǎn)針對(duì)人工機(jī)制砂石骨料加工工藝流程與控制進(jìn)行詳細(xì)的分析，旨在提高人工機(jī)制砂石骨料的加工質(zhì)量，并借此提高市場(chǎng)上混凝土的性能質(zhì)量，為我國(guó)各類工程的施工建設(shè)提供保障。

關(guān)鍵詞：人工機(jī)制砂；砂石骨料；加工工藝；流程；控制

中圖分類號(hào)：TU521.1" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）14-0148-04

Abstract： In the construction process of all kinds of projects in our country， a large number of concrete materials will be used. Natural sand is the most basic component of concrete material. After the government has gradually strengthened the management of natural sand mining， there are frequent problems such as low supply and inferior quality in the natural sand market， which has had a serious impact on the construction quality and construction efficiency of all kinds of projects in our country. It is urgent to find a substitute for natural sand. Artificial machine-made sand is a kind of sand and gravel aggregate made by mechanical crushing and sieving after soil removal， including rock， mine tailings and industrial waste particles with a particle size below 4.75 mm. This is a new source of sand instead of natural sand in concrete. This paper focuses on the detailed analysis of the processing process and control of artificial sand and gravel aggregate， in order to improve the processing quality of artificial sand and gravel aggregate and enhance the performance and quality of concrete in the market， which thereby provides guarantee for the construction of all kinds of projects in our country.

Keywords： artificial sand; sand aggregate; processing technology; process; control

砂是各類工程建設(shè)的基本原料之一。在我國(guó)不斷加大各類工程建設(shè)力度的同時(shí)，建設(shè)市場(chǎng)上對(duì)于砂的需求也呈逐年上漲趨勢(shì)。與天然砂相比，人工機(jī)制砂石骨料的生產(chǎn)加工表現(xiàn)出了級(jí)配連續(xù)、砂石場(chǎng)轉(zhuǎn)場(chǎng)靈活和原材料獲得難度低等優(yōu)勢(shì)。再加上我國(guó)天然砂石資源的分布極為不均，再生周期較長(zhǎng)，且很難進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。單純使用天然砂，已經(jīng)很難滿足建設(shè)市場(chǎng)對(duì)于砂的需求。再加上國(guó)家相關(guān)部門也先后出臺(tái)了限制天然砂開采的法律法規(guī)。為了滿足建設(shè)市場(chǎng)對(duì)于砂的需求，人工機(jī)制砂石骨料的生產(chǎn)加工工藝受到高度的關(guān)注。所以，必須要對(duì)人工機(jī)制砂石骨料的加工工藝流程進(jìn)行分析，并找出控制人工機(jī)制砂石骨料加工質(zhì)量的有效措施。

1" 人工機(jī)制砂石骨料的加工工藝流程

以流程形式為標(biāo)準(zhǔn)，人工機(jī)制砂石骨料的生產(chǎn)加工流程主要分為以下3種：第一，開路流程；第二，閉路流程；第三，開路與閉路結(jié)合流程。不同的加工流程，需要使用不同的加工工藝。

1.1" 開路流程工藝

開路流程工藝的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)的是先篩后碎。第一步，將粒徑在750 mm以下的原料放到進(jìn)料平臺(tái)，使其到達(dá)破碎車間進(jìn)行一級(jí)破碎，形成一破產(chǎn)品。第二步，將一破產(chǎn)品放入成品篩設(shè)備，經(jīng)過(guò)篩分形成粒徑不超過(guò)150 mm的成品骨料[1]。同時(shí)，將多余物料放入二級(jí)破碎車間，經(jīng)過(guò)二級(jí)破碎，形成二破產(chǎn)品。第三步，將二破產(chǎn)品放入成品篩設(shè)備，經(jīng)過(guò)篩分形成粒徑不超過(guò)80 mm的成品骨料。同時(shí)，將多余物料放入三級(jí)破碎車間，經(jīng)過(guò)三級(jí)破碎，形成三破產(chǎn)品。第四步，將三破產(chǎn)品放入成品篩設(shè)備，經(jīng)過(guò)篩分形成粒徑不超過(guò)20 mm的成品骨料。

1.2" 閉路流程工藝

閉路流程工藝的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)的是先碎后篩。第一步，先將粒徑在750 mm以下的原料放入進(jìn)料口，使其進(jìn)入破碎車間，經(jīng)過(guò)一級(jí)破碎后形成一破產(chǎn)品，然后再將其進(jìn)行篩分處理，形成成品料。第二步，將多余的物料再次返回本級(jí)破碎機(jī)，進(jìn)行破碎，然后再對(duì)破碎后的成品骨料進(jìn)行篩分，將篩分出來(lái)的成品骨料再次放入二級(jí)破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理[2]。之后，在將物料放入成品篩設(shè)備，通過(guò)篩分形成粒徑不超過(guò)150 mm的成品骨料。同時(shí)，將多余的物料返回本級(jí)破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理。第三步，將經(jīng)過(guò)篩分的成品骨料放入三級(jí)破碎車間，對(duì)其進(jìn)行三級(jí)破碎、成品篩分，使其形成粒徑不超過(guò)20 mm的成品骨料。同時(shí)，將多余的物料再次放入本級(jí)破碎機(jī)，進(jìn)行接下來(lái)的破碎與篩分。

2" 人工機(jī)制砂石骨料生產(chǎn)工藝

針對(duì)人工機(jī)制砂石骨料的生產(chǎn)，我國(guó)經(jīng)常使用以下3種工藝：第一種是干法生產(chǎn)工藝，第二種是濕法生產(chǎn)工藝，第三種是半干法生產(chǎn)工藝。

2.1" 干法生產(chǎn)工藝

所謂干法生產(chǎn)加工，指的是在砂石骨料生產(chǎn)加工過(guò)程中，不對(duì)各個(gè)篩分車間和破碎車間進(jìn)行沖洗，僅在成品碎石進(jìn)入成品料倉(cāng)庫(kù)之前，進(jìn)行沖洗篩分的加工工藝。在應(yīng)用干法生產(chǎn)工藝的過(guò)程中，需要將制砂設(shè)備排除料的含水率控制在2%以下。

在應(yīng)用干法生產(chǎn)工藝的過(guò)程中，需要重點(diǎn)注意以下幾方面。首先，為了保證機(jī)制砂粉含量，需要對(duì)除塵收粉設(shè)備種類型號(hào)的選擇以及除塵點(diǎn)的布置予以高度地重視。目前，最常用的設(shè)備是選粉機(jī)和收塵器。為了節(jié)約水資源，降低設(shè)備配置成本和原料加工成本，可以使用收塵器收塵工藝，加強(qiáng)普通機(jī)制砂含泥量和石粉含量的控制。如果需要對(duì)機(jī)制砂的石粉含量和含泥量進(jìn)行嚴(yán)格地控制，那么可以將選粉機(jī)作為除塵設(shè)備，然后在節(jié)約水資源、保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)機(jī)制砂潔凈程度和石粉含量的控制[3]。如果選粉精度要求比較高，可以在準(zhǔn)確把握原料含水率的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)風(fēng)機(jī)功率的控制，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行除塵收粉。其次，工作人員還需要對(duì)天氣情況進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，如果在陰天、下雨等天氣條件下進(jìn)行機(jī)制砂石骨料的加工，那么機(jī)制砂的品質(zhì)將會(huì)大幅度降低。所以，工作人員應(yīng)當(dāng)盡量在晴天條件下加工。

2.2" 濕法生產(chǎn)工藝

利用濕法生產(chǎn)工藝，對(duì)人工機(jī)制砂石骨料進(jìn)行加工，指的是針對(duì)加工過(guò)程中的原料和半成品機(jī)制砂進(jìn)行不間斷地噴水沖洗，將粒徑過(guò)小的石粉或者泥土剝離到沉淀池中，進(jìn)行沉淀處理。在沉淀池中，工作人員會(huì)利用專門的細(xì)砂回收系統(tǒng)，將石粉回收到成品機(jī)制砂中[4]。應(yīng)用濕法生產(chǎn)工藝，可以將原料中含土對(duì)成品機(jī)制砂含泥量的不利影響降到最低，提高工作人員對(duì)機(jī)制砂中含泥量的控制能力。需要注意的是，應(yīng)用這種工藝，形成的機(jī)制砂含有較多的水分。并且，為了提高工作效率，工作人員還會(huì)選擇底層超過(guò)0.075 mm的篩網(wǎng)。而這就會(huì)提高機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)。另外，在沉淀回收環(huán)節(jié)，0.16 mm以下的粉含量損失較大，所以最終形成的機(jī)制砂偏粗，且存在著細(xì)粉含量過(guò)少、級(jí)配斷檔等問(wèn)題。

2.3" 半干法生產(chǎn)工藝

所謂半干法生產(chǎn)工藝，指的是在骨料預(yù)篩分環(huán)節(jié)，以濕法生產(chǎn)工藝的應(yīng)用為主，且對(duì)出料含水率進(jìn)行嚴(yán)格控制；然后在制砂機(jī)中，借助立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)加工的工藝。一般情況下，應(yīng)用這種生產(chǎn)工藝，制砂破碎機(jī)排除料的含水率，需要控制在2%～5%之間。

3" 人工機(jī)制砂石骨料加工工藝設(shè)備

破碎設(shè)備的類型不同，其所擁有的破碎比差異比較大。破碎設(shè)備的破碎比，與相應(yīng)的生產(chǎn)工藝結(jié)合起來(lái)，直接影響著最終的石料破碎程度。在粉碎機(jī)閉循環(huán)中，檢查與篩選功能的應(yīng)用，可以對(duì)粉碎產(chǎn)品的力度進(jìn)行嚴(yán)格地控制[5]。在對(duì)人工機(jī)制砂石骨料進(jìn)行加工處理的過(guò)程中，破碎和篩分是最關(guān)鍵的2個(gè)環(huán)節(jié)。破碎系統(tǒng)和篩分系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)于人工機(jī)制砂石骨料的骨料斜率以及力度系數(shù)有著決定性影響。不同的破碎設(shè)備和篩分設(shè)備，有著不同的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)以及特性。只有明確項(xiàng)目需求，并以此為基礎(chǔ)對(duì)破碎設(shè)備、篩分設(shè)備等進(jìn)行科學(xué)合理地選擇，才能夠增強(qiáng)最終成品骨料品質(zhì)的控制。

3.1" 破碎設(shè)備

我國(guó)常見的破碎設(shè)備主要有以下3種類型：第一種是顎式破碎機(jī)（如圖1所示），具有較強(qiáng)的可靠性和性價(jià)比，用于砂石骨料的粗碎加工；第二種是回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)（如圖2所示），具有土建工程量大、投資金額高等特點(diǎn)，適用于大型砂石骨料的破碎加工；第三種是沖擊式破碎機(jī)。以不同的破碎情況為標(biāo)準(zhǔn)，可以將我國(guó)現(xiàn)有的砂石骨料破碎系統(tǒng)分為3個(gè)等級(jí)。首先是粗碎，需要使用到反擊式破碎機(jī)、回旋式破碎機(jī)或者顎式破碎機(jī)。其中，反擊式破碎機(jī)（如圖3所示），指的是破損率較高、能耗相對(duì)較低的破碎機(jī)，適用于粒徑系數(shù)較高的中碎工作。其次是中碎，需要使用到圓錐式破碎機(jī)。所謂圓錐破碎機(jī)，其實(shí)指的是破碎率高、處理量大、硬度高的破碎機(jī)，適用于絕大多數(shù)難以破碎的物料破碎工作。最后是細(xì)碎，又被叫做制砂。需要使用到立軸式結(jié)構(gòu)或圓錐式結(jié)構(gòu)的破碎機(jī)。其中，立軸式結(jié)構(gòu)的破碎機(jī)（如圖4所示），具有體積較小、性價(jià)比較高、操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，適用于多種砂石骨料的超細(xì)碎與細(xì)碎加工。

3.2" 磨機(jī)

針對(duì)砂石骨料末級(jí)的運(yùn)行，其能耗大小受到多種因素的影響。例如磨機(jī)的粉碎工藝布置、破碎工藝使用方式、輔助設(shè)備的配置數(shù)量等。我國(guó)常用的砂石骨料磨機(jī)工藝主要有以下3種。首先，是開路粉碎工藝，不僅操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單、設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷較小，還可以對(duì)大批量的產(chǎn)品進(jìn)行一次性處理。但是，開路粉碎工藝的應(yīng)用也有著明顯的缺點(diǎn)，即破碎產(chǎn)品的細(xì)粒級(jí)較低，產(chǎn)生的能量損失比較大[6]。其次，是邊料返回半閉路粉碎工藝，可以通過(guò)邊料的循環(huán)提高產(chǎn)品的細(xì)粒級(jí)，通過(guò)粒級(jí)較高產(chǎn)品的篩選與破碎，提高產(chǎn)品的最終細(xì)粒級(jí)物料含量，保障產(chǎn)品生產(chǎn)加工質(zhì)量。最后，是篩分全閉路粉碎工藝。這種工藝，與第二種粉碎工藝具有一定的相似性，都需要利用擋板篩選粗粒級(jí)，利用磨機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行破碎處理。經(jīng)過(guò)篩選的產(chǎn)品就是磨機(jī)的最終粉碎產(chǎn)品。其細(xì)粒級(jí)含量比第一種粉碎工藝高，能耗成本也較低。

3.3" 篩分設(shè)備

國(guó)家相關(guān)部門針對(duì)砂石骨料在不同行業(yè)的應(yīng)用，給出了嚴(yán)格的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。所以，在對(duì)篩分設(shè)備進(jìn)行選擇的時(shí)候，就必須要以國(guó)家相關(guān)部門給出的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，砂石骨料篩分粒度分布要求、砂石骨料人工流程與工藝，進(jìn)行相關(guān)篩分設(shè)備的選擇，確保選擇出最適合、性價(jià)比最高的篩分設(shè)備型號(hào)。目前，我國(guó)最常見的篩分設(shè)備主要包含以下幾種。首先，是圓振動(dòng)篩。在砂石骨料篩分環(huán)節(jié)，圓振動(dòng)篩的應(yīng)用頻率最高。這種篩分設(shè)備的使用性能比較優(yōu)越，不僅可以根據(jù)工藝特點(diǎn)開始篩分，還不需要對(duì)激振器進(jìn)行頻繁更換，維修養(yǎng)護(hù)起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，使用壽命有保證。但是，要想將這種篩分設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，還需要對(duì)設(shè)備中的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行合理的維護(hù)。其次，是直線振動(dòng)篩。這種篩分設(shè)備，不僅擁有極為緊湊的結(jié)構(gòu)，可以直接在振動(dòng)篩上完成砂石骨料的篩分，還可以按照相關(guān)軌跡對(duì)振動(dòng)篩上的砂石料進(jìn)行有規(guī)律地排列。最后，是自定心振動(dòng)篩。這種篩分設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是操作便捷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，篩面振動(dòng)性能強(qiáng)，篩孔不容易被物料堵塞。這些優(yōu)勢(shì)的存在，使得這類篩分設(shè)備在中細(xì)顆粒分類聚合過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用。

4" 人工機(jī)制砂石骨料加工質(zhì)量控制措施

在人工機(jī)制砂石骨料的生產(chǎn)加工過(guò)程中，只有采取針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，才能夠確保最終的成品骨料各項(xiàng)性能指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.1" 毛料質(zhì)量控制

毛料質(zhì)量控制應(yīng)對(duì)砂石加工系統(tǒng)粗碎設(shè)備的特點(diǎn)與運(yùn)行能力進(jìn)行分析，在采石場(chǎng)毛料供應(yīng)方面，需要將毛料粒度控制在500 mm左右，將毛料含泥量控制在5%左右，并且毛料中不能出現(xiàn)明顯的雜物或者泥塊。先在采石場(chǎng)對(duì)毛料進(jìn)行預(yù)分揀，并將其運(yùn)輸?shù)缴笆幚硐到y(tǒng)。正式開始稱重之前，需要先由專業(yè)的質(zhì)檢人員對(duì)毛料的質(zhì)量進(jìn)行檢查。檢查無(wú)誤后，才能夠?qū)⒚洗鎯?chǔ)到倉(cāng)庫(kù)中。在砂石生產(chǎn)加工過(guò)程中的砂石骨料處理單元，需要通過(guò)二次裝載，將特大毛料進(jìn)行去除，并對(duì)處理后的毛料進(jìn)行集中堆放。

4.2" 超徑、遜徑骨料質(zhì)量控制

我國(guó)相關(guān)部門出臺(tái)的SL 677—2014《水工混凝土施工規(guī)范》中，對(duì)各級(jí)骨料的超徑、遜徑含量進(jìn)行了明確規(guī)定，要求在利用原孔篩檢驗(yàn)的時(shí)候，需要將超徑控制在5%以下，將遜徑控制在10%以下。分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)粗骨料超徑與遜徑不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的原因，主要與進(jìn)料數(shù)量不合理、篩分效率低、篩機(jī)傾角過(guò)大或者篩網(wǎng)目數(shù)選擇不正確有關(guān)。

所以，為了加強(qiáng)粗骨料超徑含量的控制，需要采取以下幾方面的措施。首先，對(duì)分選機(jī)的傾角和篩網(wǎng)的篩目尺寸進(jìn)行嚴(yán)格地控制。其次，對(duì)篩分時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格地控制。最后，針對(duì)大石、中石以及小石的超徑含量，建議先利用閉路循環(huán)將大于超徑標(biāo)準(zhǔn)要求的骨料返回本級(jí)破碎車間，先進(jìn)行破碎處理，再進(jìn)行篩分。為了加強(qiáng)粗骨料遜徑含量的控制，需要采取以下幾方面的措施。首先，對(duì)分選機(jī)的傾角和篩網(wǎng)的篩目尺寸進(jìn)行嚴(yán)格地控制。其次，對(duì)篩分時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格地控制。最后，針對(duì)大石、中石的遜徑含量，可以將皮帶增設(shè)到篩網(wǎng)底部，使遜徑骨料進(jìn)入下級(jí)篩分系統(tǒng)當(dāng)中。針對(duì)小石遜徑，可以將皮帶增設(shè)到篩分底部，然后結(jié)合砂的細(xì)度模數(shù)大小，確定是否將小石遜徑摻到砂中，優(yōu)化砂子級(jí)配。

5" 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在天然砂市場(chǎng)供應(yīng)量不足的形勢(shì)下，人工機(jī)制砂的生產(chǎn)與加工受到社會(huì)各界的高度關(guān)注。但是，只有選擇合適的人工機(jī)制砂生產(chǎn)加工工藝，明確相應(yīng)的加工工藝流程與加工工藝要點(diǎn)，并嚴(yán)格按照相關(guān)要求，對(duì)毛料質(zhì)量，超、遜徑質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)建設(shè)市場(chǎng)提供源源不斷的優(yōu)勢(shì)人工機(jī)制砂石骨料，滿足工程的實(shí)際建設(shè)需求。

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