精品機(jī)制砂試驗(yàn)研究

任繼剛 黃 靚 王 林 張丕明 申志偉 徐志輝 馬 駟

（1 南方新材料科技有限公司；2 湖南大學(xué)；3 中國(guó)建筑材料工業(yè)規(guī)劃研究院）

0 引言

隨著全國(guó)各省市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力推進(jìn)，對(duì)于砂石骨料的需求迅速增加，也導(dǎo)致了天然砂資源日益枯竭、河流生態(tài)破壞嚴(yán)重。隨著長(zhǎng)江大保護(hù)工作的推進(jìn)以及生態(tài)保護(hù)理念的踐行，各地相繼出臺(tái)禁止開(kāi)采天然砂并大力推廣精品機(jī)制砂取代天然砂的相關(guān)文件和措施。

湖南省機(jī)制砂生產(chǎn)起步較晚，生產(chǎn)工藝較為落后，基本上以濕法工藝為主，大多是將粗骨料加工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的混合料（0-9.5mm）作為原料，采用振動(dòng)篩+水洗的工藝。該工藝生產(chǎn)機(jī)制砂存在以下問(wèn)題:含粉量不穩(wěn)定、MB 值高、粒形不好、級(jí)配差，從而造成混凝土用水量高、砂率大、保塌性能差、不易泵送、干縮大、容易出現(xiàn)混凝土28d 強(qiáng)度不合格等質(zhì)量問(wèn)題；此外，濕法制砂耗水量較大，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水給環(huán)保帶來(lái)巨大壓力。

基于上述原因，湖南臨澧南方新材料科技有限公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期考察，按照封閉式、標(biāo)準(zhǔn)化、綠色化、環(huán)?；慕ㄔO(shè)理念，采用空氣篩選+機(jī)械篩選+立軸沖擊式破碎機(jī)的干法制砂生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出精品機(jī)制砂。通過(guò)試驗(yàn)表明，這種工藝達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求，產(chǎn)品級(jí)配合理，細(xì)度模數(shù)可調(diào)、含粉量和MB 值符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；既提升混凝土質(zhì)量，又降低商混企業(yè)的生產(chǎn)成本。

1 生產(chǎn)工藝

1.1 原料及設(shè)備

⑴原料：母巖為石灰?guī)r，CaO 含量50%，抗壓強(qiáng)度74.66Mpa，經(jīng)湖南臨澧南方二段破碎二段篩分的干法生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的混合料（粒徑0～9.5mm）進(jìn)行制砂。

⑵制砂設(shè)備：偉爾TRIO 給料提升系統(tǒng)、偉爾TRIO空氣篩選機(jī)、偉爾TRIO 立軸式破碎機(jī)、偉爾TRIO 三軸橢圓水平篩、偉爾TRIO 除塵集粉系統(tǒng)、偉爾TRIO 混料加濕器、電控系統(tǒng)、料倉(cāng)等。

1.2 制砂生產(chǎn)工藝

該生產(chǎn)工藝采用干法制砂，如圖1 所示，可對(duì)小于10mm 的石灰石混合料進(jìn)行加工整形，獲得精品機(jī)制砂和副產(chǎn)品高鈣粉，工藝流程如下：

圖1 機(jī)制砂生產(chǎn)工藝圖

⑴原料經(jīng)組合式空氣篩選機(jī)篩選后，小于0.075mm的作為含泥粉輸送至粉庫(kù)，0.075～2mm 的作為細(xì)砂部分進(jìn)入成品砂；大于2mm 的給入三軸橢圓水平振動(dòng)篩。

⑵三軸橢圓篩按篩孔尺寸進(jìn)行分級(jí)，全部大于4.75mm 的物料和部分2.36～4.75mm 的粗物料混合后給入后端的粗料制砂系統(tǒng)；另一部分2.36～4.75mm、篩下的小于2.36mm 以及空氣篩選得到的0.075～2mm 的三種物料混合后給入混料加濕器。

⑶粗料給入制砂系統(tǒng)，進(jìn)入立軸破碎機(jī)破碎，破碎后的物料通過(guò)斗提給入組合式空氣篩選機(jī)進(jìn)行篩選作業(yè)。大于2mm 的給入三軸橢圓水平振動(dòng)篩，小于0.075mm 的作為高鈣石粉單獨(dú)收集，0.075～2mm 的作為細(xì)砂部分進(jìn)入成品砂。

⑷最終全部成品通過(guò)皮帶機(jī)匯合后經(jīng)斗提給入成品砂庫(kù)。

1.3 制砂核心技術(shù)

1.3.1 工藝特點(diǎn)

混合料中粉料（小于0.075mm 的物料） 和細(xì)料（0.075～2mm 的物料）含量較高，容易造成機(jī)械振動(dòng)篩浮篩，影響篩分效率，因此在工藝路線上選擇將石屑先給入基于空氣動(dòng)力學(xué)的組合式動(dòng)靜態(tài)空氣篩選機(jī)，提前篩選出其中的粉料和細(xì)料，再將篩出粉料和細(xì)料后的物料（利于篩分）給入機(jī)械振動(dòng)篩進(jìn)行物料分級(jí)，篩分出來(lái)的粗料返回至立軸沖擊式破碎機(jī)進(jìn)行處理。

上述工藝特點(diǎn)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的篩分和制砂效率。

1.3.2 含粉量控制技術(shù)

采用V 型靜態(tài)空氣分級(jí)機(jī)+Osepa 動(dòng)態(tài)高效選粉機(jī)組合，通過(guò)氣旋及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)配合風(fēng)量控制，可以精準(zhǔn)地將小于0.075mm 的粉料進(jìn)入收塵器收集，實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂中含粉量根據(jù)需要控制在10%以內(nèi)。

1.3.3 級(jí)配控制技術(shù)

采用V 型靜態(tài)空氣分級(jí)機(jī)，通過(guò)V 型板角度的調(diào)整配合風(fēng)量控制，可以對(duì)給入的物料進(jìn)行逐級(jí)篩分；此外，在三軸橢圓篩配置液壓調(diào)節(jié)翻板閥，可在線調(diào)節(jié)2.36～4.75mm 的分配比例，便于級(jí)配調(diào)整，實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)在2.3～3.1 之間調(diào)控。

1.3.4 粒形控制技術(shù)

鑒于給入物料粒度較小，立軸沖擊式破碎機(jī)采用“石打石”破碎腔型，即依賴于石料與石料之間的碰撞，對(duì)進(jìn)入破碎機(jī)的針片狀粒形石料進(jìn)行整修，使機(jī)制砂中針片狀含量控制在5%以內(nèi)；此外，閉式轉(zhuǎn)子和石料槽（石打石腔型）在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能形成物料保護(hù)墊層，減少機(jī)磨損，提高耐用性能。

1.3.5 振動(dòng)篩分技術(shù)

采用三軸橢圓水平振動(dòng)篩，水平安裝方式，安裝角為0°，安裝高度更低，占用空間少；相比較于同規(guī)格斜篩，有效篩分面積更大。

應(yīng)用三軸聯(lián)動(dòng)激振，振動(dòng)篩振幅可達(dá)18mm，比常規(guī)振動(dòng)篩高7～10mm，提升物料的篩分效率。

2 精品機(jī)制砂石應(yīng)用試驗(yàn)對(duì)比

2.1 精品機(jī)制砂石指標(biāo)

將臨澧南方新材料的石灰?guī)r母巖通過(guò)制石生產(chǎn)系統(tǒng)及上述制砂生產(chǎn)系統(tǒng)后，生產(chǎn)的精品機(jī)制砂石質(zhì)量指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如表1、表2 所示。

表1 臨澧南方精品機(jī)制砂指標(biāo)

表2 臨澧南方精品機(jī)制石指標(biāo)

2.2 對(duì)比試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)用原材料

精品機(jī)制砂：石灰?guī)r質(zhì)，質(zhì)量指標(biāo)如表1 所示。

精品機(jī)制石：石灰?guī)r質(zhì)，5～25mm 連續(xù)級(jí)配，質(zhì)量指標(biāo)如表2 所示。

精品河砂：Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，泥塊含量0.1%，含泥量1%。

普通河砂：Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，泥塊含量0.2%，含泥量2.8%。

水泥：P.O425 普通硅酸鹽水泥，28d 強(qiáng)度56.2MPa。

粉煤灰：F 類(lèi)Ⅱ級(jí)，細(xì)度21%，需水量102%。

高爐礦渣粉：S95 級(jí)，28d 活性指數(shù)96%。

高效減水劑：聚羧酸系，減水率20%。

2.2.2 配合比及試驗(yàn)結(jié)果

配合比及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 臨澧南方精品機(jī)制與精品河砂、普通河砂的配合比試驗(yàn)對(duì)比

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

⑴相比普通河砂，精品機(jī)制砂的保塌性能更佳，砂石總用量、減水劑摻量也低于普通河砂，抗壓強(qiáng)度也要高出一個(gè)檔次。

⑵相比精品河砂，精品機(jī)制砂的經(jīng)時(shí)損失更小，砂石總用量也略低于精品河砂，抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)更優(yōu)。

⑶機(jī)制砂各項(xiàng)性能優(yōu)越的主要原因是采用了上述制砂工藝，機(jī)制砂粒形為多面圓體，級(jí)配合理，空隙率小，含泥量少，與水泥漿體有更良好的粘結(jié)能力，混凝土密實(shí)性能更好。

綜上所述，精品機(jī)制砂可以改善混凝土工作性能，提高混凝土強(qiáng)度，降低減水劑摻量。

3 結(jié)束語(yǔ)

從生產(chǎn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，湖南臨澧南方新材料科技有限公司采用空氣篩選+機(jī)械篩選+立軸沖擊式破碎機(jī)的干法制砂工藝生產(chǎn)的機(jī)制砂，石粉含量為7%、細(xì)度模數(shù)為3.0，達(dá)到精品機(jī)制砂的要求；從混凝土配合比試驗(yàn)分析，28d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到38.3MPa，可以取代精品河砂；從膠凝材料摻量和塌落度等數(shù)據(jù)分析，能夠有效地改善混凝土工作性能、提升質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。