機制砂在干混砂漿中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

汪良強，符海龍

（鄭州三和水工機械有限公司，河南 鄭州 450000）

1 機制砂在干混砂漿中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施、建筑市場等行業(yè)建設(shè)大力發(fā)展，建筑材料的消耗巨大。其中砂、石是混凝土中最重要的原材料。目前國家嚴(yán)格限制天然砂的開采，為了補充砂石市場的剛性需求，必須尋找新的替代資源，機制砂便成了建筑用砂的首選。

機制砂是指經(jīng)除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm 的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒，但不包括軟質(zhì)、風(fēng)化的顆粒，俗稱人工砂[1]。

干混砂漿通常叫水硬性水泥混合砂漿，是指經(jīng)干燥篩分處理的骨料（如石英砂）、無機膠凝材料（如水泥）和添加劑（如聚合物）等按一定比例進行物理混合而成的一種顆粒狀或粉狀混合物料，以袋裝或散裝的形式運至工地，加水拌和后即可直接使用[2]。自20 世紀(jì)90 年代至今，其發(fā)展已成燎原之勢，近幾年更是發(fā)展迅速。長江以南地區(qū)干粉砂漿的產(chǎn)能已接近西方發(fā)達國家水平，長江以北地區(qū)干混砂漿的使用也在快速興起。

2 干混砂漿用機制砂主流生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀

機制砂生產(chǎn)設(shè)備非常成熟，國內(nèi)外都有大量的生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)設(shè)備有3 種，分別是制砂設(shè)備、篩分設(shè)備和選粉設(shè)備。

2.1 制砂設(shè)備

（1）立軸沖擊式破碎機。利用高速動能破碎原理，將原料以很快的速度拋出沖擊到設(shè)備周邊安裝的襯板上進行破碎。有“石打石”和“石打鐵”2 種破碎形式。這種設(shè)備的優(yōu)點是成品砂粒型好，級配也不錯，缺點是產(chǎn)量低、出粉多、能耗高。

（2）立軸錘式破碎機。利用打擊破碎原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的鍾頭打擊物料進行破碎，屬于“石打鐵”破碎形式。這種設(shè)備的優(yōu)點是成品產(chǎn)量高、出粉較少、能耗較低，缺點是粒型不好、級配較差。

（3）沖擊磨式破碎機。其特點是利用高速動能破碎和擠壓破碎原理，先將原料拋出，以很高的速度沖擊到設(shè)備周邊安裝的襯板上，再用錘頭對沖擊到襯板上的已破碎原料進行二次擠壓破碎。其也屬于“石打鐵”破碎形式，這種設(shè)備的優(yōu)點是成品砂粒型好、級配好、產(chǎn)砂率高、能耗低，缺點是產(chǎn)量小、易損件、更換頻繁。

2.2 篩分設(shè)備

（1）圓振篩。篩網(wǎng)與地面成200°夾角安裝，篩網(wǎng)運行軌跡為圓。優(yōu)點是篩網(wǎng)面積可以做得很大，篩網(wǎng)一般不超過3 層，原料的通過量很大；缺點是設(shè)備體積較大，成品砂篩透率較低。

（2）橢圓振篩。篩網(wǎng)與地面成0～100°夾角安裝，篩網(wǎng)運行軌跡為橢圓。優(yōu)點是同等產(chǎn)量時設(shè)備體積較圓振篩小，篩網(wǎng)最多可以做到八層，混合料在篩網(wǎng)上停留的時間較長，成品砂篩透率可以達到85%以上；缺點是設(shè)備體積較大，價格較高。

（3）直線振篩。篩網(wǎng)與地面成0～300°變角度安裝，篩網(wǎng)運行軌跡為直線。優(yōu)點是篩網(wǎng)最多可以做成五層，原料的通過量很大，體積較小，功率也不大，成品砂篩透率可以達到95%以上；缺點是設(shè)備價格較高。

2.3 選粉設(shè)備

（1）選粉機。利用高速氣流將成品砂中含有的微粉噴吹選出，再利用旋流分離原理將氣流中的微粉分離出來。它的選粉對象是含有微粉的成品砂。其優(yōu)點是選粉粒徑可調(diào)，選出的微粉中成品砂含量少；缺點是設(shè)備價格較高，占用空間較大，配套設(shè)備較多，功率較大，另外對選取物料的含水率有嚴(yán)格要求。

（2）無動力脫粉機。利用高速氣流將成品砂中含有的微粉噴吹選出，再利用大型除塵器將氣流中的微粉分離出來。它的選粉對象是制砂機生產(chǎn)出來的混合料。其優(yōu)點是不用動力，對選粉物料的含水率沒有太大要求，物料通過量很大；缺點是選出的粉中含細砂較多，選出的成品砂中含粉量也不易控制。

（3）復(fù)合選粉機。先利用高速氣流將成品砂中含有的微粉噴吹選出，再用離心分離原理將微粉中含有的細砂分離出來，最后利用旋流分離原理將微粉從氣流中分離出來。其優(yōu)點是物料通過量很大，能回收選出微粉中的細砂；缺點是設(shè)備動力較大，需要配套設(shè)備多，占用空間也較大。

2.4 輔助設(shè)備

通常由有膠帶輸送機、斗式提升機、主動（被動）除塵器等。

3 目前干混砂漿用機制砂生產(chǎn)儲存及運輸過程中存在的問題

3.1 粉塵問題

目前所有機制砂生產(chǎn)設(shè)備均可以封裝在廠房內(nèi)，生產(chǎn)線上的漏灰點經(jīng)過除塵器收集除塵后排放到大氣中的粉塵含量可控了。但廠房內(nèi)的環(huán)保問題就變得非常突出，影響操作工人身體健康。

3.2 噪音問題

由于機制砂生產(chǎn)設(shè)備均封裝在廠房內(nèi)，生產(chǎn)線上產(chǎn)生的噪音大部都限制在了廠房內(nèi)部，廠房外部的噪音基本在國標(biāo)允許范圍內(nèi)，但廠房內(nèi)部的噪音還是比較大。

3.3 余粉問題

制砂機生產(chǎn)出來成品砂的同時，也生產(chǎn)了較多無法全部利用的石粉，這些多余的石粉目前用途不多，大多處于堆積堆放狀態(tài)，不僅是資源的浪費，導(dǎo)致了機制砂生產(chǎn)企業(yè)成本的增加，也是對環(huán)境的嚴(yán)重威脅。

3.4 級配問題

干混砂漿用機制成品砂中按石粒直徑大小分了6 個范圍，經(jīng)過實驗確定的每段最佳質(zhì)量百分比為5%∶15%∶30%∶25%∶15%∶10%，符合這個級配的機制砂用于干粉砂漿是最合適的。目前由機制砂生產(chǎn)線生產(chǎn)出來的機制砂級配與這一最佳級配還有較大差距。

3.5 能耗問題

目前干混砂漿用機制砂的噸砂（粒徑小于2.5mm 的成品砂）耗電量在5～10kW·h，是機制砂生產(chǎn)企業(yè)中僅次于原料成本的第二大成本，降低噸砂的耗電量不僅對生產(chǎn)企業(yè)有利，也有利于節(jié)約能源、保護環(huán)境。

3.6 產(chǎn)能問題

目前干混砂漿用機制砂生產(chǎn)線單線的產(chǎn)能多在40～60t/h（粒徑小于2.5mm 的成品砂），與干混砂漿生產(chǎn)線的產(chǎn)能（60～100t/h）不匹配，這相當(dāng)于變相降低了干混砂漿生產(chǎn)線的產(chǎn)量，減少了企業(yè)利潤，所以研制更大產(chǎn)能的機制砂生產(chǎn)線也是迫切需求。

3.7 粒形問題

用于干混砂漿生產(chǎn)的機制砂的粒形要求越圓潤越好，這不僅可以節(jié)約水泥用量，也可以提高干混砂漿的性能和現(xiàn)場施工的質(zhì)量。目前只有采用“石打石”制砂形式的立軸沖擊式破碎機產(chǎn)出的機制砂比較符合這一要求，但也與純粹的天然砂粒形存在一定的差距。

3.8 粉量控制問題

用于干混砂漿生產(chǎn)的機制砂的含粉量有一定要求，一般其質(zhì)量百分比不超過10%，超過這個數(shù)值，用機制砂生產(chǎn)的干混砂漿便比較難以調(diào)配，生產(chǎn)出來的干混砂漿質(zhì)量也不穩(wěn)定。

3.9 可靠性問題

受限于機制砂生產(chǎn)線中各部件質(zhì)量良莠不齊、操作不當(dāng)和維修保養(yǎng)不及時，目前大部分機制砂生產(chǎn)線的可靠性也不高，集中表現(xiàn)在生產(chǎn)線軟件控制系統(tǒng)不完善、主要設(shè)備的監(jiān)控保護措施不到位、生產(chǎn)人員素質(zhì)不高以及管理太粗放。

3.10 實時調(diào)整問題

目前隨著國家對自然資源（包括礦山）管控力度的加大，機制砂生產(chǎn)用原料石也變成了緊俏產(chǎn)品，各機制砂生產(chǎn)企業(yè)到處找原料成為常態(tài)。由于各個地方原料存在差異（包括原料的粒徑、含水率、軟硬度、含泥量等都不大相同），以及機制砂生產(chǎn)線實時進料量的不同，有可能導(dǎo)致生產(chǎn)出來的機制成品砂質(zhì)量忽高忽低，所以要求生產(chǎn)線中的相關(guān)設(shè)備實時自動調(diào)整，以保證機制成品砂的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.11 成品離析問題

目前在機制砂生產(chǎn)環(huán)節(jié)、儲存環(huán)節(jié)和干混砂漿的運輸環(huán)節(jié)、現(xiàn)場儲存環(huán)節(jié)都存在離析問題，都沒有很好的解決辦法，不僅影響了干混砂漿的質(zhì)量，也影響了現(xiàn)場施工的質(zhì)量，加大了干混砂漿推廣的難度。

4 未來干混砂漿用機制砂發(fā)展趨勢

4.1 機制砂應(yīng)用范圍發(fā)展趨勢

機制砂目前是生產(chǎn)建筑用干混砂漿的首選。未來可以想象的是，隨著國家對天然砂管控越來越嚴(yán)格，原來應(yīng)用到混凝土上的天然砂必須有相應(yīng)的補充材料，這種補充材料現(xiàn)在看只能是機制砂。但我們也應(yīng)看到，由于機制砂生產(chǎn)中存在上述多種問題，機制砂目前想要全面替代天然砂還有很長的路要走，但市場的需求和利益的驅(qū)動是最好的催化劑，會促進上述問題的盡快解決。國家也要制定相應(yīng)的政策措施和行業(yè)發(fā)展規(guī)范，做到未雨綢繆，鼓勵行業(yè)內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，限制行業(yè)內(nèi)的無序競爭。

4.2 機制砂生產(chǎn)設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展趨勢

為適用未來行業(yè)大發(fā)展趨勢，各個機制砂生產(chǎn)線生產(chǎn)企業(yè)要做好技術(shù)儲備。展望機制砂生產(chǎn)設(shè)備的未來，可以清楚地看到，未來的機制砂生產(chǎn)線一定是外排粉塵和噪音零排放，廠房內(nèi)部粉塵和噪音達標(biāo)排放；制砂機生產(chǎn)出來的機制成品砂粒型圓潤、級配合理、粉量可控；整條生產(chǎn)線的產(chǎn)能較大，能耗合理，生產(chǎn)智能化，可靠性非常高。目前在機制砂工藝沒有太大創(chuàng)新的前提下，要加強機制砂相關(guān)設(shè)備的創(chuàng)新，從未來的發(fā)展趨勢看，主要集中在以下幾個方面：（1）制砂機的創(chuàng)新。未來的制砂機一定是整機能耗低、成品砂粒型圓潤、級配合理、粉量可控。要達到這一標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)要和高校等相關(guān)單位進行聯(lián)合，高校研究人員要進行破碎理論方面的創(chuàng)新，企業(yè)技術(shù)人員要依據(jù)理論，最終完成設(shè)備的創(chuàng)新，生產(chǎn)出符合上述要求的制砂機設(shè)備。（2）控制設(shè)備的創(chuàng)新?？刂圃O(shè)備的創(chuàng)新包括硬件創(chuàng)新和軟件創(chuàng)新兩方面。硬件方面，控制設(shè)備不僅要能對生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備實時監(jiān)控（實時監(jiān)測其運行參數(shù)、性能參數(shù)），還要及時發(fā)現(xiàn)異常，由控制軟件自動處理突出狀況，并實時報警，并且其處理過程和處理結(jié)果能實時查詢。（3）除塵工藝的創(chuàng)新。機制砂生產(chǎn)線不僅對外排放要達標(biāo)，對廠房內(nèi)排放也要達標(biāo)。這就要求及時研究生產(chǎn)線上粉塵產(chǎn)生的原因，做到粉塵不外漏。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著干混砂漿的普及，機制砂的應(yīng)用越來越廣泛，我們需要不斷地開拓創(chuàng)新，讓機制砂生產(chǎn)環(huán)保，使用方便，循環(huán)回收，為踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念做出更大的貢獻。