鐵路工程干法與濕法制砂生產(chǎn)工藝對(duì)比分析

胡希斌，陳讓利

（中鐵三局集團(tuán)有限公司貴南項(xiàng)目部，貴州 黔南 558000）

1 鐵路混凝土機(jī)制砂成品主要性能要求

（1）機(jī)制砂的顆粒級(jí)配?！惰F路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10424—2018）中對(duì)細(xì)骨料顆粒級(jí)配的要求與《建設(shè)用砂》（GB/T 14684—2011）中顆粒級(jí)配的范圍基本一致，除4.75mm和0.6mm篩檔外，實(shí)際顆粒級(jí)配與要求的累計(jì)篩余百分率相比，允許超出不大于總量的5%。

（2）機(jī)制砂的性能指標(biāo)?！惰F路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10424—2018）中未對(duì)機(jī)制砂作出單獨(dú)的規(guī)定；但對(duì)砂的泥塊含量、云母含量、輕物質(zhì)含量、硫化物及硫酸鹽含量等指標(biāo)的要求作出了嚴(yán)格的規(guī)定。另外，細(xì)骨料基本達(dá)到《建設(shè)用砂》（GB/T 14684—2011）中Ⅰ、Ⅱ級(jí)砂的要求即可。

2 干法與濕法制砂生產(chǎn)工藝

砂石聯(lián)產(chǎn)的干法生產(chǎn)工藝主要通過(guò)三級(jí)破碎、二次篩分完成，若出現(xiàn)用砂量較大，與其他骨料產(chǎn)能不匹配的情況下，可利用粗骨料進(jìn)行二次破碎加工制砂。僅生產(chǎn)機(jī)制砂的骨料廠，干法制砂工藝所得成品砂的石粉含量可采用風(fēng)選脫粉機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。濕法制砂宜通過(guò)洗砂機(jī)、細(xì)砂回收裝置等單獨(dú)或配合使用，以此來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)制砂成品級(jí)配、細(xì)度模數(shù)和石粉含量，同時(shí)還應(yīng)控制石粉含量與含水率。

3 干法、濕法制砂設(shè)備配置

干法和濕法制砂的機(jī)制砂加工系統(tǒng)均包括除土系統(tǒng)、原料供給系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、整形系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息化系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)或水處理系統(tǒng)等。主要的區(qū)別在于干法制砂的除塵系統(tǒng)主要采取風(fēng)選除塵的礦粉分離設(shè)備；而濕法制砂采取水洗砂設(shè)備，配置螺旋式洗砂機(jī)。濕法制砂在粗碎階段配備顎式破碎機(jī)，如果是大型加工廠也可配備錘擊破碎機(jī)；在中碎階段配備反擊破碎機(jī)；在細(xì)碎階段配備圓錐整形破碎機(jī)。

4 干法、濕法制砂成品質(zhì)量對(duì)比

4.1 樣本數(shù)據(jù)采集的邊界條件

結(jié)合砂石骨料生產(chǎn)情況，優(yōu)先采用干法制砂生產(chǎn)工藝，輔助濕法制砂生產(chǎn)工藝中的水洗脫粉，以彌補(bǔ)因各種因數(shù)對(duì)成品砂質(zhì)量的影響。2種生產(chǎn)工藝成品質(zhì)量的對(duì)比分析樣本采集在相同破碎工藝流程、同一生產(chǎn)時(shí)間段、同一批母材及破碎、風(fēng)選風(fēng)力（功率90kW）、洗砂機(jī)供水量等生產(chǎn)參數(shù)不變的前提下提取，分別對(duì)2種工藝生產(chǎn)的成品進(jìn)行取樣分析。為確保樣本更具代表性，對(duì)比分析的數(shù)據(jù)為隨機(jī)抽取10d的過(guò)程檢驗(yàn)結(jié)論。并在取石時(shí)對(duì)母材進(jìn)行初步篩分，基本固化母材顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度，排除因母材破碎程度變化或因母材細(xì)粉料含量偏差而影響檢測(cè)結(jié)果的可能?？紤]到母材的含水率不易測(cè)定，試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)采集經(jīng)第二段破碎（中碎后，粒徑小于45mm）未經(jīng)篩分的混合料樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。樣本1～5組，布袋式除塵風(fēng)機(jī)4檔；樣本6～10組，布袋式除塵風(fēng)機(jī)5檔并增開(kāi)破碎過(guò)程粉塵回收機(jī)。

4.2 成品機(jī)制砂質(zhì)量控制主要指標(biāo)分析

機(jī)制砂的MB值、石粉含量、顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、含泥量等受生產(chǎn)工藝影響較大，其他質(zhì)量指標(biāo)主要受母材組成部分的影響。故重點(diǎn)對(duì)取樣成品機(jī)制砂的MB值、石粉含量、顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)等4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。詳細(xì)見(jiàn)表1。

（1）石粉含量分析。經(jīng)檢測(cè)分析，在風(fēng)選4檔位時(shí)，混合料含水率大于0.3%，干法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)成品砂的石粉含量均超過(guò)15%，僅石粉含量指標(biāo)不符合鐵路工程混凝土用砂的要求。在同等風(fēng)選功率和風(fēng)力的前提下，混合料含水率每增加0.1個(gè)百分點(diǎn)，成品砂的石粉含量增加3%～4%。風(fēng)選在5檔位時(shí)，混合料含水率大于0.7%，干法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)成品砂的石粉含量不符合鐵路工程混凝土用砂的要求。故在干法工藝生產(chǎn)調(diào)節(jié)的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)母材的含水率波動(dòng)情況及時(shí)地調(diào)節(jié)風(fēng)選礦粉分離機(jī)的風(fēng)力大小。干法工藝的試生產(chǎn)階段，成品砂的石粉含量應(yīng)按不大于10%來(lái)進(jìn)行控制，并調(diào)節(jié)相關(guān)的工藝參數(shù)。干法生產(chǎn)工藝實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，石粉含量大于15%后，機(jī)制砂的顆粒級(jí)配容易在合格砂級(jí)配域以外，進(jìn)而導(dǎo)致砂的顆粒級(jí)配不合格。故在進(jìn)行干法生產(chǎn)時(shí)，母材的含水率是影響成品砂質(zhì)量的關(guān)鍵因數(shù)。特別，進(jìn)行干法生產(chǎn)工藝試驗(yàn)采集樣品時(shí)，為確保樣本生產(chǎn)邊界條件的一致性，未根據(jù)母材含水率的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)選設(shè)備的風(fēng)力輸出功率，進(jìn)而出現(xiàn)了樣本級(jí)配和石粉含量不合格的現(xiàn)象。

（2）細(xì)度模數(shù)分析。2種工藝生產(chǎn)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)均在2.3～3.0，均屬于中砂范疇。但濕法生產(chǎn)工藝經(jīng)水洗后，細(xì)度模數(shù)增加0.1～0.5。在未改變破碎生產(chǎn)工藝參數(shù)的前提下，說(shuō)明時(shí)水洗后1.18mm篩檔以下的細(xì)微顆粒降低了篩余率，進(jìn)而改變了成品砂的細(xì)度模數(shù)。

表1 干法生產(chǎn)、濕法生產(chǎn)成品砂部分性能指標(biāo)

（3）級(jí)配分析。對(duì)每組樣品顆粒級(jí)配各篩檔進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)0.15mm、0.3mm篩檔累計(jì)篩余量增加了5%～10%。詳細(xì)見(jiàn)下表2。增加且和易性難以得到保證。同時(shí)，消耗大量的水資源，排放大量的泥粉污水，設(shè)備種類(lèi)多，生產(chǎn)成本高，在干旱少雨或寒冷結(jié)冰的季節(jié)均不能正常生產(chǎn)等。（2）干法制砂工藝的優(yōu)點(diǎn)主要是能有效保留0.3～1.18mm顆粒，級(jí)配較好，石粉含量也可以通過(guò)不同的風(fēng)力使其控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和混凝土

表2 干法生產(chǎn)、濕法生產(chǎn)成品砂各篩檔累計(jì)篩余量

經(jīng)過(guò)水洗后，成品砂的MB值均降低至1.0以下。這說(shuō)明水洗工藝將機(jī)制砂中小于75μm的顆粒中泥土等有害物質(zhì)含量進(jìn)一步降低；小于75μm的顆粒大部分為母材成分相同的石粉。貴南項(xiàng)目采用干法生產(chǎn)為主，濕法生產(chǎn)為輔，母材產(chǎn)出比值達(dá)到0.93。在不調(diào)節(jié)制砂產(chǎn)能的情況下，石灰?guī)r產(chǎn)品比例基本穩(wěn)定為機(jī)制砂∶（5～10mm碎石）∶（10～20mm碎石）∶（16～31.5mm碎石）=4∶3∶2∶2。濕法工藝生產(chǎn)合格的機(jī)制砂，循環(huán)用水的水量應(yīng)控制在0.07～0.1m3/t。循環(huán)用水進(jìn)入洗砂機(jī)的細(xì)粉含量控制在0.1%～0.2%，以確保有足夠的細(xì)粉顆粒通過(guò)循環(huán)水回?fù)街翙C(jī)制砂中，使可控制機(jī)制砂水洗工藝造成的級(jí)配不連續(xù)。否則，應(yīng)將石粉沉淀脫水后按需回?fù)綑C(jī)制砂中。

5 結(jié)論

（1）濕法工藝制砂的優(yōu)點(diǎn)主要是成品砂表面清潔，觀感性好、質(zhì)量較好，生產(chǎn)環(huán)境沒(méi)有粉塵污染。其缺點(diǎn)主要是會(huì)將粒徑在75～600μm的石粉一起洗掉，造成機(jī)制砂缺少細(xì)集料，影響機(jī)制砂的級(jí)配，導(dǎo)致水泥用量的和易性。寒冷季節(jié)不會(huì)出現(xiàn)凍結(jié)成塊的現(xiàn)象，能夠全年連續(xù)生產(chǎn)。石粉資源可得到高效、綜合利用，無(wú)污水處理裝置，所需生產(chǎn)產(chǎn)場(chǎng)地較小、操作管理人員少，易于集中操作控制。缺點(diǎn)主要是對(duì)材料來(lái)源質(zhì)量要求較高；對(duì)母材含水率要求也較高；機(jī)制砂表面感觀性差；選粉機(jī)價(jià)格較貴；生產(chǎn)過(guò)程粉塵大。干法制砂的工藝流程對(duì)機(jī)制砂連續(xù)級(jí)配的控制相對(duì)穩(wěn)定，且對(duì)環(huán)境的影響較小。