近年來,隨著我國高速公路、高速鐵路、城鎮化等建設的快速發展,砂石需求量越來越大,絕大地區的天然砂石已開采殆盡;特別是近期我國嚴格的環境保護政策,禁止或限制砂石開采,砂石原料供不應求,價格飛漲。
因此,人工砂石骨料越來越多的應用于各種混凝土行業,我國目前人工機制砂石骨料用量早,早已超過天然砂石原料的用量。
本文介紹機制砂的3種加工工藝及加工設備的選型。機制砂石加工工藝目前,機制砂主要有3種加工工藝:濕法生產工藝、干法生產工藝和半干法生產工藝。1、濕法加工工藝濕法加工工藝是指在物料篩分及破碎過程中采用水沖洗,并配合洗石機和洗砂機對粗細骨料進行沖洗作業。
濕法加工工藝一般在原料中含泥或軟弱顆粒較多時采用,當成品砂石粉含量偏高時,也可采用濕法生產去除部分石粉。
根據原料中所含泥土的性質不同,洗砂石方法可分為篩面沖洗和砂石清洗機清洗。具體采用何種清洗方法,應根據原料的含泥程度、泥土的性質、所需的處理量等因素綜合分析確定。濕法生產工藝的優點是:粉塵污染少,水洗篩分效率高。缺點是用水量大,機制砂石細粉回收和污水處理費用高,細砂石粉流失嚴重,成品砂脫水困難;采用立式沖擊破碎機制砂時,成砂率較低。
濕法生產工藝適合南方氣溫較高,水資源豐富的地區應用;不太適合水資源嚴重缺乏,冬季結冰的北方地區應用。2、半干法加工工藝一般是指前濕后干生產工藝。即預篩分采用濕法生產并控制出料的含水率,整形制砂篩分系統采用干法生產工藝。優點是:用水量相對濕法較少,廢水處理量不大,石粉流失量少、粉塵污染也較少。缺點是:制砂原料經過水洗后,必須機械或長期自然脫水,保證進入制砂機原料含水率不大于3%,否則制砂機成砂率和篩分效率低。
主要適應于原料含泥量不大,成品砂要求含粉量較高的水工碾壓混凝土大壩用砂。3、干法加工工藝是指除個別除塵工藝環節噴霧用水外,整條生產線的工藝過程基本不用水。優點是:不用水或用水量極少,石粉流失量少、主要用于原料清潔,成砂率高、石粉含量低的機制砂石系統。缺點是:(1)由于干法加工原料含水量大或原料泥土含量較高時,細骨料不易篩透,泥土含量或細粉含量超過有關標準要求;(2)干法加工各加工點揚塵較大,除塵系統投資運營費用較高;(3)沒有安裝細粉分離裝置時,成品砂細粉含量超標。
我國北方地區夏季干旱嚴重缺水,冬季嚴寒結冰,特別適應于干法生產工藝。隨著我國環保要求的逐步嚴格,特別是我國水泥行業進入大型砂石骨料加工行業,進一步推進了砂石骨料工廠化進程。
我國新制定的<機制砂石骨料工廠設計規范>GB中重點推薦干法加工工藝。機制砂石加工設備機制砂加工無論采用干法、濕法或半干法,其破碎篩分和制砂主設備幾乎相同。加工工藝設備一般為:給料機—除土--粗碎--中、細碎--篩分--整形制砂—篩分--細粉分離--在線監測。
1、破碎與篩分根據機制砂石的原料種類不同,粗中碎設備有所不同:1)當機制砂石母巖為石灰等中軟物料時,粗碎和中細碎可采用反擊破碎機;2)當機制砂石母巖為花崗巖等硬巖時,粗碎一般采用顎式或旋回破碎機,中細碎采用圓錐破碎機。
2、整形制砂、篩分與細粉分離經前期多次破碎篩分產生的-40毫米干凈骨料,進入整形制砂系統。整形制砂設備一般采用立軸沖擊破碎機,其整形制砂原理是整形制砂原料部分或全部進入高速旋轉的葉輪內快速加速,自葉輪四周均布的發射口高速射出,與立軸沖擊破碎機葉輪周邊的溢流或渦動腔體內堆存的原料多次循環高速撞擊而破碎整形制砂,經篩分、細粉分離系統分選后,加工出合格的機制砂石;細粉分離根據加工工藝不同分為濕法洗砂---污水處理和干法細粉分離--除塵兩種。
2.1濕法洗砂污水處理系統濕法洗砂一般采用平面布置形式,篩分后的砂流入洗砂機洗砂,洗出的細粉、泥土進入細砂回收與脫水一體系統,進行細砂回收;分離出的泥漿、石粉進入高效濃縮機濃縮脫水,濃縮沉淀的泥粉在經過壓濾機壓成泥餅;濃縮機溢流和壓濾清水循環利用;回收的細砂和篩分出的粗砂匯合均勻堆放脫水。
濕法人工制砂及污水處理成套設備,一般是干法的2倍,運營成本也將近2倍,成套設備占地面積約為2—3倍。由于設備投資,土地占用租金高昂,污水處理及脫水廢渣排放等費用極高,日本在20世紀90年代人工制砂的生產模式實現由濕法向干法的轉變。
我國2010年之后,干法制砂也得到了快速發展。2.2干法細粉分離與除塵干法制砂細粉分離系統可以設置在篩分前,也可設置在篩分后,整形制砂機和篩分細粉分離系統與大型除塵器通過管道連接,選出砂中多余的細粉,經除塵器收集,集中存放在細粉罐內,定期由罐車運出進行后期應用;篩分出的砂可以經拌濕機加水均勻攪拌,達到飽和面干,用于混凝土攪拌站用砂;也可以不經過拌濕機直接入庫,用于干混砂漿用砂。
干法整形制砂可以采用樓站立體式布置,由于樓站式成套設備占地面積僅為傳統濕法占地面積的五分之一,為傳統干法占地面積的三分之一;樓站式機制砂系統,十分適合與混凝土攪拌站或干混砂漿攪拌站建在一起,形成兩位一體或三位一體組合系統,減少成品砂石轉運成本和后倉儲料設施。
優良的機制砂生產工藝、合理的設備選擇是生產機制砂質量的保證,決定了機制砂混凝土的性能,是配置優良機制砂混凝土的保證。
后續會為大家分享生產高品質機制砂石骨料的幾個訣竅,敬請關注。