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大型砂石骨料加工工艺和设备探讨

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：李选伟

[导读] 大型砂石骨料加工工艺有一定的市场导向，它的工艺流程充分能体现出砂石骨料生产规划，设备的调控应进行合理的调配，使工艺流程具有灵活性。

日昌升建筑新材料设计研究院有限公司李选伟 310000

摘要：大型砂石骨料加工工艺有一定的市场导向，它的工艺流程充分能体现出砂石骨料生产规划，设备的调控应进行合理的调配，使工艺流程具有灵活性。同时，砂石骨料生产线规模一定要符合市场需求，使经济效益可以全局化。针对大型砂石骨料生产线的迫切需求，论述了大型砂石骨料生产线的加工工艺流程，结合实例对砂石骨料加工工艺进行分析，为大型砂石骨料生产线的设计提供了参考。
关键词：砂石骨料；加工工艺；破碎；筛分；设备选型
        1大型砂石骨料加工工艺概述
        选择砂石骨料产原料来源后，首先要根据原料来源的特点，合理选择加工工艺、主要设备和辅助设备，确保砂石骨料生产加工系统整体性能优良。根据生产过程中的耗水量，砂石骨料生产过程可分为干法、湿法和干湿法相结合。
        2大型砂石骨料的加工工艺
        2.1干法工艺
        在我国北方，由于干旱、降雨少、水资源匮乏，干法工艺是生产骨料的首选。
         图1为干法生产工艺。原材料经振动给料筛与筛分机组合筛卸料后，一般经过粗碎和中碎后进行检验和筛分。通过筛分，将矿石分为三部分：不符合产品粒度要求的最粗品位矿石返回破碎设备进行再破碎，返回的物料形成破碎筛分的封闭循环；中型矿石作为骨料产品直接进入产品仓库或堆场；小于一定粒径的原料进入立式制砂机进行制砂。制砂部分产生的石粉经选粉机和空气除尘设备收集后进入密闭的石粉仓，假如想要加大制砂比例，可通过分料阀进行调节，使成品中小骨料继续经过立式制砂机，进而获得更多的成品砂，尤其是目前国内大部分地区河沙限制开采，机制砂成品替代品，其需求更大，经济效益更好，其成砂比例大更受建设方欢迎，增加分料阀，使系统具有可调性，灵活性比较好。另外，干法工艺，建设周期相对较短。

         2.2 湿法生产工艺
        生产过程中用水作为介质和抑尘措施参与骨料的生产，故称为湿法。湿法生产工艺一般用于水资源丰富的地区。
        湿法生产工艺如图2所示。原料通过振动给料机或振动筛从土壤中取出后，散装原料通过粗碎和中碎进行粉碎，然后过筛。原料分为三部分：不能满足产品粒度要求的最粗品位矿石返回中碎设备进行再破碎，这部分返料在破碎和筛分之间形成闭环；中型矿作为骨料直接进入产品仓库或堆场；将满足型砂机进料粒度要求的原料送入立式型砂机进行型砂。生产出的砂石经筛分后形成各种规格的砂和骨料，再经螺旋或斗轮冲砂机冲洗成成品砂。骨料可通过洗石机进行清洗，成为最终产品。各种成品骨料的比例可通过分配阀调节。另外，选择破碎设备时，需要通过设备厂家提供的破碎粒径特性曲线以及物料的特性（岩性、强度、磨蚀指数等指标）来选择成品物料的比例，进而最终确定加工工艺，使设备与生产工艺相协调，最终产出理想中的产品，当然，市场需求的决定性因素不可忽视。
湿法工艺的难点在于洗砂机洗砂后的污水的处理系统，需要增加一套专门的处理系统，期间，需要加絮凝剂（一般为聚丙烯酰胺+聚合氯化铝）进行沉淀处理，该工艺相对较为复杂，且调试期相对较长，后期运营会比较有挑战性。另外，这套系统需要配置平流沉淀池、浓缩池、清水池、水泵、渣浆泵、压滤机等设备，投资相对较大，适合生产高品质骨料。另外，压滤机压滤后滤饼的处理，一直是一个难题，需要找专门的排土场进行处理。最重要的是湿法工艺，建设周期相对较长，且工艺相对较为复杂。

        2.3干湿结合生产工艺
        该生产工艺耗水量介于湿法和干法之间，在我国南方以石灰石为主要原料的水电工程中得到广泛应用。典型工艺与湿法工艺基本相同，主要区别是筛分阶段不再用水冲洗，成品砂部分或全部不冲洗。因此，与湿法工艺相比，耗水量要少得多，成品砂和石粉的含量也要高得多。
        然而，在制砂过程中产生的骨料只有在用洗石机清洗后才能作为最终产品，就像在湿法生产中一样。另外，在预筛分过程中，应用水冲洗石材上的泥土、石粉等杂质，洗后，粒径小于5-40mm的矿石进入制砂工序。与干法工艺相比，生产过程需要相应的给排水和污水处理设备，但供水量比湿法工艺少。
干法与湿法相结合既有干法的优点，又有湿法的缺点，其总投资和生产运行成本介于两者之间。干湿结合法最明显的缺点是原料含水率为6%～10%，容易造成筛分设备的筛网堵塞，造成筛分困难，进而降低成品砂产量，增加单位生产成本。
        骨料厂生产工艺的选择主要基于两点：一是项目所在地的资源状况，包括矿石资源、水资源、土地资源、气候条件等；二是下游对骨料质量的具体要求，包括石粉含量、细度模数等。
在新建骨料生产线的前期设计中，必须首先考虑供水和水资源的保护与处理。因此，在其他条件下，首选干法工艺，其次是干法和湿法相结合的工艺。当产品不符合市场或工程施工要求时，考虑采用湿法工艺；其次，综合考虑资金投入、设备管理、自动化程度、占地面积、成品骨料生产单位成本等因素，以干法生产工艺为主，干法与湿法相结合，湿法工艺为辅。
        3主要加工设备
        骨料生产工艺系统辅助加工设备工艺标准确定后，应及时进行生产厂房的结构布置和主要加工设备及其他辅助加工设备的配置选型。骨料加工的主要过程包括骨料开采、破碎、筛分和成型。
骨料设备生产管理系统的选择一般是根据原材料的使用特点、系统生产规模、场地布置、环境条件、系统制造工艺等因素进行的。主要设备选型包括破碎机、振动筛、制砂机等，辅助设备主要包括皮带机、给料机、除尘器等。
        3.1破碎设备
        根据其工作负荷和工作原理，破碎机可分为以下两类：第一类主要采用颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机等，适用于挤压破碎机破碎高耐磨性指标的原材料，产品原料中石粉含量低，但一般破碎机针形大，颗粒多，泵送能力差；另一个特点是大型冲击破碎机机械设备，如大冲击锤式破碎机、反击式破碎机等，它具有冲击破碎比大、结构简单、设备使用维护方便、粒度大、形状好、抗压强度高、损失小等特点。
在大型骨料生产线上，一般粗碎采用颚式破碎机或旋回破碎机，中、细碎为圆锥破碎机、反击式破碎机或锤式破碎机。骨料生产线常用的破碎机及其优缺点和适用范围见表1。

破碎设备的选型，需要根据破碎设备厂家提供的粒度特征曲线进行选择。如下图3，为某圆锥破碎机的粒度特征曲线，根据粒度特征曲线，选择合适的破碎比、破碎能力，进而最终确定设备规格型号。

        备注：上图表示的含义为在中碎圆锥设定一定排矿口破碎后，通过方孔筛进行筛分，进而确定中碎圆锥的破碎能力（通过率）的曲线。
        3.2筛分设备
        筛分设备分为固定筛和振动筛，振动筛相对使用较广，以其运动轨迹进行命名分为圆振动筛和直线筛，根据其作用分为检查筛、成品筛、脱水筛、过水筛等。
        目前，新型的振动筛为复频筛，筛体运动，筛帮不动，且为前后两段（也可以多段），干湿法工艺均可使用，筛分效率也比较高。
        3.3制砂设备
        制砂设备系统主要由立式冲击式破碎机、棒磨机等设备组成。对于易碎、中等耐磨硬度的原料，可直接采用立式冲击式破碎机生产砂；对于硬度高、特别难破碎的金属原料，采用短头或长头棒磨机进行破碎。在人工制砂系统的设计中，首先要考虑原料的粒径，其次是原料的含水率。因此，对于干法生产工艺，必须考虑防雨。
        4结论
        砂石骨料生产的工艺选型是砂石骨料系统设计的关键环节，直接影响砂石骨料生产的质量和成本。在设计和设备选型上，要充分研究矿石的性质、骨料产品的级配和质量要求以及主要设备的技术性能，既要满足骨料产品的级配和质量要求，又要适应矿石的性质；系统设备配置不仅技术先进、经济合理，而且要保证系统运行的可靠性、进出物料的平衡性。设备的选型，更要从全生命周期的角度考虑，不仅考虑建设成本，更要考虑日后的运营成本，统筹加以考虑。
参考文献
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[2]韩勇，孙余进，朱强.天瑞 2000 t/h 机制砂石骨料生产线工艺设计 [J].水泥工程，2018(3)：21-23.