干法機(jī)制砂氣力分選系統(tǒng)的改造

孫繼亮

（中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司）

1 引言

現(xiàn)代混凝土對(duì)砂的技術(shù)要求越來(lái)越高，特別是高強(qiáng)度等級(jí)和高性能混凝土對(duì)骨料的要求很嚴(yán)格，能滿足其要求的天然砂數(shù)量越來(lái)越少，甚至沒(méi)有，嚴(yán)重地制約了高性能混凝土的發(fā)展[1]。隨著基礎(chǔ)建設(shè)對(duì)砂石的需求量越來(lái)越大，天然砂石短缺，大量開(kāi)采造成河堤崩塌、水資源及周邊環(huán)境污染等問(wèn)題，為機(jī)制砂發(fā)展提供了良好契機(jī)。濕法機(jī)制砂由于環(huán)保、用水量大、系統(tǒng)投資、成品質(zhì)量等因素，發(fā)展受到限制，干法制砂受地域影響小，生產(chǎn)環(huán)境能夠達(dá)到國(guó)家要求，產(chǎn)品質(zhì)量有保證，越來(lái)越受到行業(yè)重視，干法制砂在北方干旱少雨或南方水資源相對(duì)較少的地區(qū)發(fā)展迅速[2]。國(guó)外對(duì)干式制砂工藝的研究較多，而國(guó)內(nèi)則較少[3]，鑒于機(jī)制砂行業(yè)干法分選工藝開(kāi)展的時(shí)間比較短，開(kāi)始大都是借用水泥行業(yè)經(jīng)驗(yàn)實(shí)施，但忽略了沙石分選與水泥分選產(chǎn)品目的不盡相同，初期建設(shè)的機(jī)制砂干法分選項(xiàng)目效果不太理想，成品質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，廢棄尾砂中含成品量較大等缺陷。干法制砂分選如何選擇分級(jí)系統(tǒng)和分級(jí)設(shè)備，下面通過(guò)一個(gè)干法制砂分選系統(tǒng)改造的成功案例加以說(shuō)明。

2 改造前的系統(tǒng)

湖南某砂石有限公司，擁有三套人工制砂系統(tǒng)，配置一條機(jī)制砂分級(jí)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)年開(kāi)采石灰?guī)r11 萬(wàn)立方米、年生產(chǎn)機(jī)制砂24 萬(wàn)噸、副產(chǎn)石粉4.8 萬(wàn)噸。砂石骨料經(jīng)過(guò)制砂機(jī)及篩分設(shè)備處理后，進(jìn)入機(jī)制砂分級(jí)系統(tǒng)的物料粒徑一般＜4.75mm，細(xì)粉（顆粒直徑≤80μm）含量一般在12%～18%范圍內(nèi)，通常為15%左右。初始建設(shè)配置的機(jī)制砂分級(jí)設(shè)備為用于水泥分選的選粉機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為上部中心喂料、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子底部撒料盤撒料、上部出風(fēng)、配置四組旋風(fēng)收塵器、側(cè)壁進(jìn)風(fēng)、導(dǎo)向葉片與籠型轉(zhuǎn)子組合。分級(jí)系統(tǒng)主要配置參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 分級(jí)系統(tǒng)設(shè)備配置

分選系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題：

⑴砂石選粉設(shè)備磨損嚴(yán)重，維修維護(hù)量特別大，不能保證正常生產(chǎn)需要。

⑵分選能力與制砂系統(tǒng)能力不匹配，分選設(shè)備處理物料能力弱，時(shí)常發(fā)生堵料現(xiàn)象。

⑶成品砂中的細(xì)粉含量超標(biāo)，不合格，無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，商品混凝土無(wú)法使用。

⑷分級(jí)設(shè)備自帶旋風(fēng)收塵器收集效率低，分級(jí)設(shè)備和循環(huán)風(fēng)機(jī)磨損較大。

3 分選系統(tǒng)可行改造方案

3.1 系統(tǒng)改造目標(biāo)

⑴處理物料量：250～300t/h；

⑵物料綜合水分：≤2%；

⑶成品砂含粉量：5%～8%。

3.2 技改方案的選擇

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，該公司原料砂石含硅量較高，物料對(duì)設(shè)備的磨蝕性較大。由于水泥行業(yè)分選與砂石行業(yè)分選的目的不同，水泥行業(yè)用選粉機(jī)直接用作砂石骨粉的分選是不合適的，需要對(duì)其改造更換，達(dá)到砂石分選的目的。如果僅對(duì)目前選粉機(jī)進(jìn)行功能改造，改動(dòng)工作量較大，選粉機(jī)具體尺寸需現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，選粉機(jī)底部輸送空間不足，且不能解決風(fēng)機(jī)磨損問(wèn)題。對(duì)系統(tǒng)的改造方案，建議在以下三種技術(shù)方案中擇選：

各方案相同步驟：拆除現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)，利用原有物料提升機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)，在原有土建的基礎(chǔ)上，安裝分級(jí)機(jī)，另外增加鋼平臺(tái)安裝旋風(fēng)收塵器和放風(fēng)布袋收塵器。方案2 及方案3 除分級(jí)機(jī)與方案1 不同外，工藝流程類似。

方案1：該系統(tǒng)用V 型靜態(tài)分級(jí)機(jī)與高效選粉機(jī)組合型式替代原有的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)。方案特點(diǎn)：分級(jí)機(jī)控制精度高，產(chǎn)品可以保證合格，廢棄粉料內(nèi)成品顆粒含量可得到有效控制；使用高效率的旋風(fēng)收塵器，減少對(duì)后續(xù)設(shè)備的磨損；但V 型分級(jí)機(jī)部分對(duì)物料分布的均勻性要求嚴(yán)格，V 型選粉機(jī)入料口前端最好設(shè)置布料器；設(shè)備有動(dòng)力，有易磨損件，但與改造前使用的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)相比較，磨損要小得多。其工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 方案1 系統(tǒng)工藝流程圖

方案2：該系統(tǒng)用V 型靜態(tài)分級(jí)機(jī)替代原有的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)。方案特點(diǎn)：產(chǎn)品可以合格，分級(jí)系統(tǒng)無(wú)運(yùn)動(dòng)組件，設(shè)備磨損容易控制，系統(tǒng)阻力低。但對(duì)物料分布的均勻性要求嚴(yán)格，V 型選粉機(jī)入料口前端最好設(shè)置布料器；分級(jí)調(diào)節(jié)手段弱，在保證成品合格的情況下，廢棄的石粉物料內(nèi)含有較多成品顆粒、成品顆粒級(jí)配連續(xù)性差。后部風(fēng)機(jī)排放循環(huán)到V 型選粉機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，風(fēng)機(jī)有磨損，磨損嚴(yán)重程度根據(jù)旋風(fēng)收塵器收集效率不同而不同。

方案3：該系統(tǒng)用裙擺式分級(jí)機(jī)[4]替代原有的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)。方案特點(diǎn)：產(chǎn)品可以合格，分級(jí)系統(tǒng)有撒料組件，可以不使用布料器，物料分散均勻，布料面積大，分選物料料層較薄，分選阻力低，分選風(fēng)速較V 型選粉機(jī)低，設(shè)備磨損較V 型選粉機(jī)低，廢棄粉料內(nèi)含有成品顆粒較V 型選粉機(jī)小，分級(jí)效果好。與V 型靜態(tài)分級(jí)機(jī)類似，其對(duì)顆粒分級(jí)調(diào)節(jié)手段也較弱，亦無(wú)手段控制進(jìn)入廢棄物料中成品顆粒含量和調(diào)節(jié)成品顆粒級(jí)配的連續(xù)性。只是因?yàn)榉至暇鶆蛐暂^好，分選效果比V 型選粉機(jī)佳；與V 型分級(jí)機(jī)相比較，增加了布料動(dòng)件，動(dòng)件有磨損，需定期更換。如果在裙擺式分級(jí)機(jī)內(nèi)部增加動(dòng)態(tài)分級(jí)轉(zhuǎn)子（圖中未畫出），則可控制廢棄物中成品顆粒含量、調(diào)節(jié)成品顆粒級(jí)配。

4 改造前后效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)反復(fù)探討和論證，最終決定選取第一套技改方案試試。為保障系統(tǒng)長(zhǎng)期有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)備內(nèi)部加強(qiáng)了耐磨處理，分選設(shè)備內(nèi)部包括內(nèi)壁、高效選粉機(jī)導(dǎo)向葉片、拉桿、油管等可能磨損部位均采用耐磨陶瓷防護(hù)，在正常生產(chǎn)的情況下，保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率超過(guò)85%，一年內(nèi)無(wú)需更換易損件。

經(jīng)過(guò)20 天的緊張施工，系統(tǒng)調(diào)試一次性達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，機(jī)制砂成品各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足商品混凝土需要。改造后的制砂尾料見(jiàn)圖2，改造前后的成品砂加水比較效果見(jiàn)圖3。表2 為改造后權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)J G J 52-2006 對(duì)成品砂的檢測(cè)報(bào)告（原檢測(cè)報(bào)告謄錄）。

圖2 改造后的制砂尾料

圖3 改造前后成品砂加水比較

5 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)制砂分選系統(tǒng)和水泥分選系統(tǒng)所要得到的成品目的不同，所選分選工藝和選粉機(jī)亦不能完全相同。

機(jī)制砂干法分選設(shè)備，如果加強(qiáng)防磨措施，完全能滿足日常生產(chǎn)需要，解決易損零部件更換頻繁的問(wèn)題。

機(jī)制砂干法分選系統(tǒng)，如果選擇合適的分級(jí)系統(tǒng)和設(shè)備，可以得到符合標(biāo)準(zhǔn)要求的合格成品砂和高品質(zhì)的機(jī)制砂，滿足商砼和高性能混凝土的需要?！?/p>

表2 成品砂的檢測(cè)報(bào)告（原檢測(cè)報(bào)告謄錄）