湖南某白云巖機制砂石骨料生產(chǎn)工藝及設(shè)備探討

王志更

摘要：針對湖南某白云巖機制砂石骨料生產(chǎn)線，綜合考慮原礦特性、產(chǎn)品種類及級配要求等因素，提出“顎式破碎機+反擊式破碎機+柱碎機+一次圓振篩+多級選砂機”的工藝流程，尤其考慮到礦山排土場庫容有限，制砂設(shè)備石粉產(chǎn)出量盡可能少的要求，對制砂環(huán)節(jié)選用適合本項目要求的柱碎機。通過優(yōu)化設(shè)備選型及配置方案，提高了作業(yè)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，為綠色低碳砂石骨料生產(chǎn)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：白云巖；機制砂石；工藝設(shè)計

0? ?引言

砂石骨料是建筑、道路、交通、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域用量最大、不可或缺的建筑原材料。根據(jù)中國砂石協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022年我國砂石骨料市場需求量為174.2億t[1]，與2021年相比下降11.5%，我國砂石骨料市場需求已由增量市場轉(zhuǎn)為存量市場。

目前，我國已采用灰?guī)r、花崗巖、片麻巖、大理巖、輝綠巖、白云巖等多種材質(zhì)的巖石，作為砂石骨料的主要來源[2]。按照國家礦山開采和砂石加工設(shè)計標準要求，充分考慮礦山的安全、環(huán)保、綠色、節(jié)能、智能化等要素，力求做到既要充分回收礦石資源，又要實施科學有序開采，對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境擾動控制在可一定范圍內(nèi)，實現(xiàn)環(huán)境生態(tài)化、開采方式科學化、資源利用高效化、管理信息數(shù)字化和礦區(qū)社區(qū)和諧化的礦山建設(shè)目標[3]。本文針對湖南省某白云巖，進行原礦特性與工藝流程設(shè)計相關(guān)研究，為砂石骨料工藝流程優(yōu)化和主要工藝設(shè)備選型提供參考。

1? ?原礦資源及供應(yīng)情況

湖南某白云巖礦砂石加工項目，依托自有礦山為砂石骨料來源，該礦山保有資源儲量為1734萬t，礦山服務(wù)年限為18年，年生產(chǎn)100萬t。原礦主要化學成分及物理性能如表1所示。由表1綜合本礦區(qū)平均礦石物理化學性能可以看出，礦區(qū)礦石符合I類指標，礦石質(zhì)量好。

2? ?工藝流程設(shè)計

2.1? 工藝方案選擇

根據(jù)本項目的實際情況，礦區(qū)無可用地表水作為生產(chǎn)用水，生活、消防用水只能依靠打井來取水。結(jié)合現(xiàn)場缺水的實際情況以及建設(shè)單位的要求，本項目采用干法生產(chǎn)工藝，即機制砂石骨料采用粗碎、中碎、 一級篩分、整形（制砂）、多級選砂除粉的工藝流程。

2.2? 機制砂石骨料加工工藝

機制砂石骨料生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。機制砂石骨料加工系統(tǒng)采取干法生產(chǎn)工藝，系統(tǒng)主要車間及生產(chǎn)設(shè)施均采取全封閉措施，以滿足相關(guān)環(huán)保要求。白云巖礦生產(chǎn)機制砂石骨料主要工藝流程如下。

2.2.1? 粗碎、中碎、一級篩分工藝

粒徑≤800mm原礦經(jīng)顎式破碎機粗碎后，由帶式輸送機轉(zhuǎn)運至中細碎車間反擊式破碎機中碎，產(chǎn)品由下方帶式輸送機輸送至篩分選粉車間進行一級篩分，篩分控制粒度<31.5mm，一級篩分出10～20mm、20～31.5mm兩種粗、中骨料產(chǎn)品，<10mm物料全部進入后續(xù)整形工藝，篩上產(chǎn)品返回中碎閉路破碎。

2.2.2? ?整形工藝

經(jīng)過中碎和一級篩分后<10mm的中間產(chǎn)品，由帶式輸送機輸送至細碎前中間產(chǎn)品緩沖倉，經(jīng)帶式給料機給入柱碎機進行整形。

2.2.3? ?選粉工藝

整形后產(chǎn)品由帶式輸送機輸送至篩分選粉車間的多級選砂機，選砂除粉得到5～10mm及0～5mm共兩種產(chǎn)品，其中5～10mm的物料返回柱碎機繼續(xù)制砂，分離出的石粉（0～0.075mm）經(jīng)過螺旋輸送機進入斗式提升機，再提升至石粉倉存儲裝車外運。

3? ?設(shè)備配置方案

3.1? ?主要設(shè)備選型原則

設(shè)備選型要符合高效、節(jié)能、運轉(zhuǎn)可靠和易于操作的要求，上、下工序所選用的設(shè)備負荷率應(yīng)比較協(xié)調(diào)、均衡，并適當兼顧物料的波動，預留一定的富余能力。宜選用與建廠規(guī)模相適應(yīng)的大型設(shè)備，以降低基建投資和生產(chǎn)費用。對于同類設(shè)備，在滿足工藝要求的前提下，盡量考慮型號的統(tǒng)一，以便于設(shè)備管理。優(yōu)先考慮選擇技術(shù)先進、效率高，易于實現(xiàn)自動化控制的現(xiàn)代化裝備。盡量滿足建設(shè)單位對設(shè)備的要求，設(shè)備需價格低、性價比高、適應(yīng)性強[4]。

3.2? ?主要設(shè)備選型與應(yīng)用

砂石骨料生產(chǎn)主要分為破碎、篩分及整形（制砂）幾個環(huán)節(jié)，一般根據(jù)原料特性、系統(tǒng)規(guī)模、場地布置條件、系統(tǒng)工藝等進行設(shè)備選型，涉及的主要設(shè)備有破碎機、振動篩、制砂機，輔助設(shè)備有帶式輸送機、給料機、石粉回收設(shè)備、供水設(shè)備和除塵、抑塵設(shè)備等。根據(jù)白云巖礦機制砂石骨料加工系統(tǒng)的工藝設(shè)計與系統(tǒng)，綜合考慮相關(guān)設(shè)備廠家提供的同類巖石的試驗數(shù)據(jù)，選定主要設(shè)備如下。

3.2.1? 粗碎設(shè)備

用于粗碎環(huán)節(jié)的破碎機主要有顎式破碎機、旋回破碎機、錘式破碎機。其中旋回破多用于小時破碎量在1500t及以上的大型項目中。錘式破碎機由于磨耗大，過粉碎現(xiàn)象嚴重，不宜選用。結(jié)合本項目礦山巖石特性以及生產(chǎn)規(guī)模，本項目采用顎式破碎機。其優(yōu)點是構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕、價格低，便于安裝和維修，對廠房高度要求低，工作可靠，排料口調(diào)節(jié)方便，作業(yè)時對于水分高粘性大的礦石不易堵塞；缺點是破碎比低，襯板易磨損，破碎產(chǎn)品粒度不均勻。

結(jié)合類似砂石生產(chǎn)線的生產(chǎn)實例，參考國內(nèi)一線品牌的破碎機生產(chǎn)廠家選型技術(shù)手冊，選用1臺歐版鄂破碎機，入料口尺寸為850mm×1100mm，排放口尺寸為70～200mm，出口最大粒度在250mm 以內(nèi)，單機處理能力為486t/h，設(shè)備負荷率為72%。

3.2.2? ?中碎設(shè)備

中細碎常用的破碎機形式有圓錐式破碎機、反擊式破碎機和錘式破碎機。圓錐式破碎機主要適宜破碎硬度、磨蝕性指數(shù)較高的巖石，其優(yōu)點是破碎力大，工作較平穩(wěn)；缺點是設(shè)備投資大，破碎比小。閉路生產(chǎn)時需再配一臺三段圓錐破碎機，產(chǎn)品粒型可較反擊破差些。

反擊式破碎機主要適宜破碎硬度、磨蝕性指數(shù)中等的巖石，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻且多呈立方體狀，閉路生產(chǎn)時二、三段破碎可合用一臺反擊破。缺點是設(shè)備板錘和襯板磨損較快，粉狀料較圓錐破多一些。錘式破碎機與反擊式破碎機相似，但粒形不如反擊式破碎機。

結(jié)合本項目巖石情況，經(jīng)綜合比較，中細碎系統(tǒng)設(shè)計選用1臺反擊式破碎機。反擊破碎機選型結(jié)合類似礦山的生產(chǎn)實例，國內(nèi)主流設(shè)備制造商提供的設(shè)備樣本參數(shù)，以及設(shè)備制造商提供的選型模擬計算結(jié)果。擬選用1臺1520型反擊破碎機作為中細碎設(shè)備，其允許最大給料粒度為300mm，單機處理能力可達350～450t/h，設(shè)備負荷率為80%。

3.2.3? ?制砂設(shè)備與選粉設(shè)備

對于整形環(huán)節(jié)，國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備類型主要有立軸沖擊式破碎機、柱碎機、球磨機、棒磨機。其中球磨機和棒磨機主要用于濕法生產(chǎn)，本項目采用干法生產(chǎn)工藝，故本次僅比較立軸沖擊式破碎機和柱碎機。

對于選粉環(huán)節(jié)，國內(nèi)現(xiàn)有的設(shè)備類型有雙轉(zhuǎn)子選粉機、復合選粉機、高效多級選砂機，其中復合選粉機多用于入料量200t/h以上的較大項目。本項目選砂除粉選用柱碎機配套的高效多級選砂機，多級選砂機采用靜態(tài)風力分選和動態(tài)風力分選相結(jié)合的二級風力分選。其中一級風力風選選用能耗低、處理量大的水平流靜態(tài)風力分選，二級分選采用分選精度高的轉(zhuǎn)子式動態(tài)風力分選，一級分選可對原料進行初步分選，將大部分的機制砂分選出來，從而減少轉(zhuǎn)子式選粉機的處理量，提高二級風力分選的效率。

整形+選粉設(shè)備配套如下：方案一為立軸沖擊式破碎機+圓振動篩+雙轉(zhuǎn)子選粉機；方案二為柱碎機+高效多級選砂機。根據(jù)本項目的入料粒度≤10mm的特點，下面對另外幾種設(shè)備進行對比選擇。干法生產(chǎn)整形（制砂）+選粉設(shè)備比選詳見表2。

經(jīng)過綜合比選可知，方案一適用性較好，應(yīng)用案例多，設(shè)備一次性投資較低，但設(shè)備成粉率較高，出砂率較低；方案二僅適用于軟巖和中硬巖石，應(yīng)用案例較少，設(shè)備一次性投資較高，但設(shè)備成粉率較低，成砂率較高。本項目服務(wù)年限較長，結(jié)合長期的經(jīng)濟效益建議選擇方案二。

結(jié)合本項目巖石情況，經(jīng)綜合比較，整形系統(tǒng)設(shè)計選用1臺柱碎機。柱碎機選型結(jié)合類似礦山的生產(chǎn)實例，國內(nèi)主流設(shè)備制造商提供的設(shè)備樣本參數(shù)，以及設(shè)備制造商提供的選型模擬計算的結(jié)果，擬選用柱碎機1臺200型作為整形設(shè)備。其設(shè)備允許最大給料粒度為10mm，單機處理能力可達350～380t/h，設(shè)備負荷率為80%。

4? ?結(jié)束語

機制砂石是我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用量最大、不可替代的原材料。隨著環(huán)境保護力度的加大，綠色低碳化已成為砂石行業(yè)的主要發(fā)展方向，以“綠色礦山、綠色工廠、綠色基地”為特色的中國砂石行業(yè)綠色低碳管理體系正在構(gòu)建[5]。本文針對湖南省某白云巖砂石骨料生產(chǎn)線的原料特性、運行要求等給出了一條“顎式破碎機+反擊式破碎機+柱碎機+一次圓振篩+多級選砂機”的破碎篩分工藝流程，實現(xiàn)了白云巖的破碎篩分，且成品機制砂石骨料中石粉含量低。通過本項目的設(shè)計和設(shè)備選型探討，可為機制砂石骨料加工工藝設(shè)計與設(shè)備選型優(yōu)化提供參考。

參考文獻

[1] 2022年中國砂石行業(yè)運行報告[R].北京：中國砂石協(xié)會，2023．

[2] 孫明俊，李兆峰．我國砂石骨料工藝現(xiàn)狀研究[J].中國礦山工程，2022，51（2）：84-87．

[3] 張凌云，趙永芳，趙勤正.山西省綠色礦山建設(shè)發(fā)展之探討[J].華北自然資源，2021（1）：131-132．

[4] 韓雨，付小潔，穆平.蘇阿皮蒂項目特大型人工砂石系統(tǒng)破碎設(shè)備選型與應(yīng)用[J].水電與新能源，2029（7）：56-58．

[5] 陳燕珠，姜俊雄，樂聲濱.廣東省某花崗巖工藝流程方案設(shè)計[C].武漢：第九屆全國砂石骨料行業(yè)科技大會論文集，2022：25-30．