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大型砂石骨料加工工藝如何選擇?3種工藝優缺點對比及選型建議

砂石骨料是國家道路、橋梁、水利和城市設施等建設工程不可或缺、用量巨大的原材料。近年來,環保政策持續收緊,中小型砂石廠紛紛關閉,當前砂石骨料生產線大型化、集約化、環保化需求迫切,骨料生產系統加工工藝技術的優化越來越受到社會各界的重視。

1.砂石骨料典型加工工藝1.1干法生產工藝北方干旱、少雨,水資源缺乏,在這種自然條件下,優先采用干法工藝生產砂石骨料。

圖1所示為典型的干法生產工藝流程,原料經過振動給料篩和篩分機組合篩除泥土以后,一般要經過粗碎和中碎兩道破碎后再進行檢查篩分。

通過篩分將礦石分成3個部分:達不到產品粒度要求的最粗一級礦石返回中碎設備重新破碎,這部分返料在中細碎和篩分之間形成—個閉路循環;中等粒度礦石直接作為骨料成品進入產品倉或者堆場;小于一定粒度的原料進入立式整形制砂機進行整形制砂,制砂部分產生的石粉通過選粉機和空氣除塵設備收集起來,進入密閉的石粉倉。

1)優點(1)成品骨料及人工砂含水率低,一般不高于2%,可以直接運輸或者使用,冬季氣溫低于零度時不會凍結,全年都可以連續生產。

(2)通過對選粉機風量、風壓的調節,可以控制成品砂中石粉含量,相對于濕法來說產砂率高,還可以直接滿足土建施工工程標準以及城市建設相關標準的強制性要求,成品骨料制作出來的混凝土強度也相對較高。

骨料加工

(3)生產過程中收集起來的細石粉可以用于路基墊層或水泥免燒磚原料,資源利用率高,基本可以實現零排放。(4)由于生產過程中基本上不用水,減少了給排水和污水處理設備,系統相對簡單,故投資少,占地小,操作和管理人員少,產能大,生產成本也較低。

(5)加工工藝流程短,設備簡單易于集中操控,可以較方便地實現自動化或者無人化生產運行。(6)通過在礦山開采階段對泥土、風化巖及有機物含量的控制,各級破碎篩分均采用除塵器收塵,成品砂石骨料基本可以直接滿足水利工程、城市建設標準要求,不必增設選粉機。

2)缺點(1)對原料中泥土、有機物等雜質含量比較敏感,應嚴格控制泥土等雜質含量,否則極易造成堵塞和收塵系統超負荷。

(2)產品骨料表面有一定的石粉殘留,潔凈度不高,觀感差。(3)石料破碎、篩分階段以及人工制砂階段都會產生較多粉塵,對設備封閉、除塵要求較嚴格,帶式輸送機等輸送設備處也易產生粉塵,按照目前環保排放要求,主要生產設備和輸送設備均要求在全封閉廠房內布置。

1.2濕法生產工藝生產過程中水作為工作介質和抑塵措施,全程參與砂石骨料的生產,故稱為濕法工藝,一般在水資源豐富的地區采用。

圖2所示為典型的濕法生產工藝流程,原料經過振動給料機或振動篩篩去泥土以后,大塊原料要經過粗碎和中碎兩道破碎后再進行篩分,將原料分成3個部分:到不到產品粒度要求的最粗一級礦石返回中碎設備重新破碎,這部分返料在中碎和篩分之間形成一個閉路循環;中等粒度礦石直接作為骨料成品進入產品倉或堆場;滿足整形制砂機進料粒度要求的原料進入立式整形制砂機進行整形制砂,生產出來的砂石經過檢查篩分成砂和各種規格骨料,再經螺旋或斗輪洗砂機沖洗后成為成品砂,骨料可以經洗石機沖洗后成為最終成品。

通過分料閥可以調節各種成品骨料的比例。1)優點(1)成品砂石骨料外觀好。(2)生產過程中泥土和石粉被水流帶走,不產生粉塵,避免空氣污染。。2)缺點(1)消耗大量水資源,噸砂石料約耗水2~3.5t,制砂過程中產生的泥粉污水如果直接排放會造成環境污染,回收利用又需要增加大量設備投資和成本。

(2)成品砂產量低,且粒徑小于0.16mm的顆粒占比達不到《水工混凝土施工規范》人工砂細度模數和石粉含量要求,另外成品砂含水率高,含水率達不到小于6%的要求。

(3)由于成品幾乎不含石粉,直接使用時會造成混凝土水泥用量增加,生產成本提高。(4)需要增加大量給排水和污水處理設備,投資大,占用大量場地,操作管理困難,成品砂石骨料單位成本高。(5)對水資源依賴性大,只適用于水資源相對豐富的礦區,另外冬季氣溫低于零度時不能正常生產。1.3干濕結合生產工藝這種生產工藝用水量介于濕法、干法兩種生產工藝之間,在我國南方以石灰石為主要原料的水電工程配建砂石廠中應用較多。

其典型工藝流程與濕法工藝流程幾乎一樣,主要區別就是檢查篩分階段不再加水沖洗,相應地成品砂也部分或全部不進行沖洗。

所以相對于濕法來說用水量少了很多,成品砂石粉含量相應也高了很多。但是制砂過程中產生的骨料還和濕法生產一樣經過洗石機沖洗后才算是最終產品,另外在預篩分環節也要用水沖洗去除石料上的泥土、石粉等雜質,沖洗后粒度小于5—40mm的礦石進入制砂環節。

相對于干法工藝,生產過程中還需要配置相應的給排水和污水處理設備,只不過供水量相對于濕法工藝少了一些。干濕結合法最明顯的缺點就是由于制砂原料中含水率在6%~10%,特別容易引起篩分設備篩孔堵塞造成篩分困難,進而引起成品砂產量降低,單位生產成本增加。

2.砂石生產工藝選型建議砂石骨料廠生產工藝的選擇主要依據2點:一是項目所在地的資源情況,包括礦石資源、水資源、土地資源、氣候條件等;二是下游對砂石骨料品質的具體要求,包括石粉含量、細度模數等。

新建砂石骨料生產線項目在前期設計時,必須首先考慮水資源供應狀況和水資源保護治理情況,因此,在其他條件允許的情況下,優選干法工藝,其次是干濕結合工藝,在產品不滿足市場或工程建設要求時才考慮采用濕法生產工藝;其次從資金投入、設備管理、自動化程度、占地、生產成品砂石骨料單位成本等綜合因素考慮,也是優先考慮干法生產工藝,次之干濕結合法,最后是濕法工藝。

砂石骨料生產工藝設計與設備選型是骨料系統設計的關鍵環節,直接影響砂石生產的質量和成本,在設計與設備選型時,應對料源巖石的性質、骨料成品的級配和質量要求、主要設備的技術性能等進行充分研究,既要滿足砂石成品的級配和質量要求,又要適應料源巖石的性質;系統設備配置既要具有技術上的先進性,經濟上的合理性,還要保證系統運行的可靠性。

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