涂敏,畢壽蘭,杜鳳懷
(云南省建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司 云南 昆明 650221)
近年來(lái),中國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展迅速,在生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備、環(huán)保節(jié)能、規(guī)?;?、標(biāo)準(zhǔn)化等方面都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,處于世界先進(jìn)水平。但行業(yè)盲目、無(wú)序發(fā)展,出現(xiàn)了產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題,實(shí)際需求僅為產(chǎn)能的60%~70%左右,使得行業(yè)整體效益普遍呈現(xiàn)下滑態(tài)勢(shì),各水泥企業(yè)需延伸產(chǎn)業(yè)鏈,謀求新的發(fā)展。由于近年各地天然砂石開(kāi)采限制政策相繼出臺(tái),而建筑市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂石骨料需求日益增高,擁有石灰石礦山資源、資金優(yōu)勢(shì)、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、人力資源優(yōu)勢(shì)、資源綜合利用優(yōu)勢(shì)的水泥企業(yè)向上游發(fā)展,利用水泥企業(yè)的石灰石礦山,通過(guò)破碎、篩分生產(chǎn)機(jī)制砂石骨料產(chǎn)品,已成為水泥企業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一,為水泥企業(yè)發(fā)展提供了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)力。
水泥生產(chǎn)工藝主要包括石灰石和輔助原料破碎及預(yù)均化、生料配料及粉磨、熟料煅燒、水泥配料及粉磨、水泥散裝及包裝等。石灰石是水泥生產(chǎn)的主要原料,其用量大多在80%以上,石灰石破碎一般采用單段錘式破碎機(jī)。國(guó)內(nèi)某4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線石灰石破碎系統(tǒng)情況如下:
水泥生產(chǎn)中,石灰石經(jīng)礦山開(kāi)采后,粒度一般小于1000mm,通過(guò)汽車運(yùn)輸至石灰石破碎系統(tǒng)受料倉(cāng),經(jīng)倉(cāng)下重型板式喂料機(jī)送入單段錘式破碎機(jī)進(jìn)行破碎,出破碎機(jī)90%的石灰石粒度小于60mm。破碎后的石灰石碎石通過(guò)膠帶輸送機(jī)送入石灰石預(yù)均化堆棚,進(jìn)入后續(xù)生產(chǎn)工序。石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。
圖1 石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程圖
4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線配套石灰石破碎系統(tǒng)生產(chǎn)能力為800t/h,其主要工藝設(shè)備如下表1。
表1 石灰石破碎系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備表
石灰石破碎系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)310天,4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線每天約需要5000 t石灰石,因此,石灰石破碎系統(tǒng)平均每天需運(yùn)轉(zhuǎn)6.25h,年運(yùn)轉(zhuǎn)率為22.12%。
在膠帶輸送機(jī)出料口,用與膠帶等寬的接料器在不同時(shí)間段截取經(jīng)破碎后的石灰石8份,每份20kg,每次取樣時(shí)間間隔3h以上,組成試驗(yàn)樣品,然后用圓錐四分法縮分制取試樣。
礦山石灰石屬變質(zhì)巖系,其化學(xué)成分見(jiàn)表2。
表2 石灰石化學(xué)成分表
按GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。
(1) 粒度分布
石灰石試樣分別通過(guò) 4.75 mm、9.5mm、16mm、19mm、26.5 mm、31.5 mm方孔篩,稱重篩余并計(jì)算分計(jì)篩余百分率,其分布見(jiàn)表3。
表3 破碎后石灰石粒度分布表
(2)含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量。
表4 破碎后石灰石含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量表
(3) 堅(jiān)固性。
采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn),石灰石試樣的質(zhì)量損失為6.8%。
(4) 強(qiáng)度。
水飽和狀態(tài)下,石灰石立方體抗壓強(qiáng)度為68.6MPa;壓碎指標(biāo)值為13%。
(5) 吸水率。
石灰石試樣浸泡24h后,吸水率為1.4%。
(1) 石灰石經(jīng)單段錘式破碎機(jī)破碎后,粒度分布較廣,經(jīng)初步篩分后即可篩選出不同粒級(jí)的骨料產(chǎn)品。
(2) 對(duì)比GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》,破碎后石灰石除含泥量為Ⅲ類碎石標(biāo)準(zhǔn)外,其余指標(biāo)均能達(dá)到Ⅱ類碎石的技術(shù)要求,為優(yōu)質(zhì)的建筑用骨料。
因4000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線配套石灰石破碎系統(tǒng)產(chǎn)量較高,該水泥企業(yè)要求骨料生產(chǎn)線盡量依托原有的石灰石破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力,在生產(chǎn)穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、環(huán)保達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上,力求占地小、工藝順暢、節(jié)約能源、操作和維修方便,并盡量減少一次投資和運(yùn)行管理費(fèi)用。
(1)經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查,當(dāng)?shù)厣笆橇闲枨笾饕?~10mm、10~20mm、20~31.5mm 級(jí)骨料和機(jī)制砂為主。因石灰石破碎后,粒度9.5mm以下占比較小,9.5~19mm粒度石灰石占24.2%,19~31.5mm粒度石灰石占27.4%,且機(jī)制砂設(shè)備投資較大,因此,產(chǎn)品方案確定為10~20mm、20~31.5mm級(jí)骨料兩種產(chǎn)品。
(2) 若篩選出9.5~31.5mm粒度的碎石作為骨料銷售,石灰石破碎系統(tǒng)產(chǎn)量的51.6%可作為骨料產(chǎn)品,48.4%進(jìn)入水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)水泥。經(jīng)計(jì)算,為滿足水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn),石灰石破碎系統(tǒng)每天需運(yùn)轉(zhuǎn)12.92h,年運(yùn)轉(zhuǎn)率提高到45.72%,年生產(chǎn)10~20mm及20~31.5mm級(jí)骨料165萬(wàn)t。
(3)為節(jié)省投資,石灰石破碎系統(tǒng)加強(qiáng)維護(hù),提高運(yùn)轉(zhuǎn)率,可不再增加破碎機(jī),一級(jí)破碎后的石灰石質(zhì)量能滿足建筑用碎石質(zhì)量要求;破碎后石灰石中針片狀顆粒含量為11%左右,粒形尚可,且當(dāng)?shù)亟ㄖ袌?chǎng)對(duì)骨料粒形要求并不嚴(yán)苛,因此不需再增加骨料整形設(shè)備。
(4)設(shè)計(jì)采用單段破碎閉路篩分流程,將破碎后的石灰石通過(guò)振動(dòng)篩(3層篩網(wǎng))篩分為4種規(guī)格的物料:≤9.5mm、9.5~19mm、19~31.5mm、>31.5mm,其中粒度≤9.5mm和>31.5mm的石灰石回到原有水泥生產(chǎn)系統(tǒng),粒度為9.5~19mm和19~31.5mm石灰石作為骨料銷售。
原有石灰石膠帶輸送機(jī)上的石灰石(經(jīng)破碎的石灰石)經(jīng)卸料小車卸入轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶輸送機(jī),由轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶輸送機(jī)將石灰石送入振動(dòng)篩進(jìn)行篩分處理,振動(dòng)篩將石灰石篩分為4種規(guī)格:粗石灰石(>31.5mm)、骨料 1(9.5~19mm)、骨料 2(19~31.5mm)、細(xì)石灰石(≤9.5mm),骨料由2條膠帶輸送機(jī)送入新建半封閉式堆棚,通過(guò)汽車運(yùn)輸出廠;粗石灰石與細(xì)石灰石通過(guò)卸料溜子送入回料膠帶輸送機(jī),經(jīng)回料膠帶輸送機(jī)送至原有石灰石膠帶輸送機(jī),再由原石灰石膠帶輸送機(jī)送入預(yù)均化堆棚,回到水泥生產(chǎn)系統(tǒng)。骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建工藝流程圖見(jiàn)圖2。
圖2 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建工藝流程圖
骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建主要工藝設(shè)備見(jiàn)表5。
表5 骨料生產(chǎn)線擴(kuò)建主機(jī)設(shè)備表
(1)試生產(chǎn)一個(gè)月,共篩分出骨料產(chǎn)品13萬(wàn)噸,經(jīng)多批次檢驗(yàn),能達(dá)到GB/T 14685《建筑用卵石、碎石》中規(guī)定的Ⅱ類碎石標(biāo)準(zhǔn),骨料產(chǎn)品已成功進(jìn)入當(dāng)?shù)亟ú氖袌?chǎng)。
(2) 石灰石破碎系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線后,工作制度調(diào)整為年運(yùn)轉(zhuǎn)310天,每天2班,每班工作7h,試生產(chǎn)階段能保障水泥生產(chǎn)線和骨料生產(chǎn)線的石灰石供給。
(3) 試生產(chǎn)階段,生料立磨產(chǎn)量由320t/h下降到308t/h,降幅3.75%,產(chǎn)量影響較弱,生料質(zhì)量沒(méi)有不良影響,不影響水泥生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。
(1) 利用石灰石破碎系統(tǒng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線,從石灰石破碎系統(tǒng)篩分出的骨料產(chǎn)品能達(dá)到建筑用碎石的技術(shù)要求,通過(guò)更換振動(dòng)篩的篩網(wǎng)規(guī)格,可篩選不同粒度的骨料產(chǎn)品。
(2) 由于篩選出部分粒級(jí)的石灰石,對(duì)生料立磨產(chǎn)量略有降低,但生料產(chǎn)量仍能滿足水泥生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)需求,且不會(huì)對(duì)生料的質(zhì)量造成不良影響。
(3) 水泥企業(yè)利用原有石灰石破碎系統(tǒng)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線,通過(guò)增加少量設(shè)備,可達(dá)到增加骨料產(chǎn)品,延伸產(chǎn)業(yè)鏈的目的,這種技術(shù)改造是可行的。其具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資省、見(jiàn)效快、經(jīng)濟(jì)效益高等顯著優(yōu)點(diǎn),但對(duì)石灰石破碎系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率要求較高。
(4)擴(kuò)建骨料生產(chǎn)線后,水泥企業(yè)需加強(qiáng)石灰石破碎機(jī)系統(tǒng)巡檢和設(shè)備維護(hù),確保運(yùn)轉(zhuǎn)率,以同時(shí)滿足水泥和骨料的生產(chǎn)需求。特殊情況,應(yīng)優(yōu)先保障水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的石灰石供給。