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淺談砂石料生產線的工藝設計

來源:巴太斌,盧洪波,李蕾蕾,劉宏偉
時間:2015-05-26
摘要:本文主要從主機設備選型、車間布置、環境保護、機制砂生產、特殊原料處理等幾個方面來向大家介紹砂石料生產線的工藝設計。
  關鍵詞:砂石料生產線;工藝設計。

  近年來,隨著國家與地方政府對公路鐵路等基礎設施建設的不斷增強,高品質砂石骨料和機制砂的需求量也在快速增加。為了適應新時期產業政策的發展,把握“十二五”我國產業轉型的總趨勢,水泥企業轉型進軍砂石骨料生產,無疑是走出困境、打造新的經濟增長點的一個極佳選擇。

  水泥企業已擁有的礦山優勢、管理優勢、資金運作優勢、市場占有優勢等先天優勢將得到更好發揮和利用。水泥企業作為大型企業,對其砂石料生產線的投資建設要求必須標準化、規范化、杜絕出現諸如個體投資建設骨料生產線所出現的安全、環保等問題。因而,骨料生產線的工藝設計將成為企業投資建設時首要關注的問題。本文主要從主機設備選型、車間布置、環境保護、機制砂生產、特殊原料處理等幾個方面來向大家介紹砂石料生產線的工藝設計。

  1  主機設備選型

  本節主要圍繞河南建筑材料研究設計院有限責任公司設計的“天瑞集團鄭州水泥有限公司400t/h兩段一閉路砂石骨料生產線”,來向大家介紹骨料生產線的主機選型。本項目基本情況如下:

 ?。?)四種產品,分別為:0——5mm,5——10mm,10——20mm,20——30mm;

 ?。?)混凝土骨料顆粒級配、針片狀含量、土含量等符合標準---- GB/T 14685-2001《建筑用卵石、碎石》;

 ?。?)環保排放標準為:≤30mg/ Nm3。

  砂石骨料生產線可簡單概括為:破碎、篩分及儲存。為了得到各項指標均符合標準的骨料產品,主機設備選型將成為生產線設計時首要考慮的問題。

  當原料的化學成分等基本參數滿足砂石骨料產品要求時,骨料生產線的主機選型則主要取決于原料中的土含量、原料的硬度、磨蝕性指數、粉磨功指數等等。

  由于天瑞項目的原料是MgO含量超標的開采水泥用灰巖礦的廢石尾礦,其化學成分滿足生產砂石骨料的要求,原料中土含量較大、原料的硬度及磨蝕性指數中等偏弱,此項目主機選型最終為鄭州鼎盛工程技術有限公司的產品:振動篩分給料機、顎式破碎機、篩土振動篩、反擊式破碎機各一臺、成品振動篩兩臺。詳見下面流程圖。

圖1--鄭州天瑞400t/h砂石骨料生產線工藝流程圖


  主機設備選型中需注意以下問題

 ?。?)給料篩土設備的選擇:

  骨料產品對含土量要求都比較高,設計時一般在物料進入粗破前應配置一臺能從源頭除土的給料設備,這樣,振動篩分給料機就成了最佳選擇。

  當原料中土含量較少且原料較干燥時,可將振動篩分給料機篩條間尺寸調至適當數值,物料通過給料機后將土篩除即可;當原料中土含量較多(例如天瑞項目原料含土量有時可達30%)或原料較粘時,設計中則需考慮將給料機篩條間尺寸稍調大些,大部分含土(塊)廢料經振動篩分給料機篩分后再經過一臺篩土圓振動篩將土篩干凈,篩土圓振動篩的篩上石料可重新進入二級破碎機破碎 。

 ?。?)破碎設備的選擇:

  破碎機根據破碎原理不同可分為兩大類:擠壓式破碎機和沖擊式破碎機。一般擠壓式破碎機(如:旋回破碎機、顎式破碎機、圓錐破碎機)適用于較硬巖石(如花崗巖、玄武巖等);沖擊式破碎機(如:反擊破碎機、立軸破碎機、錘式破碎機)適用于硬度不高、磨蝕性不強的巖石(如石灰巖等)。

  下面介紹國內兩種比較典型的骨料破碎設備配置:第一,針對硬巖,硬度、磨蝕性指數較高,選“顎式破碎機+圓錐式破碎機+整形機(即立軸式破碎機)”,之所以選擇整形機,是因為圓錐式破碎機破碎后的骨料針片狀含量較多,不符合標準---- GB/T 14685-2001;第二,針對石灰巖,硬度、磨蝕性指數適中,選“顎式破碎機+反擊式破碎機”或“反擊式破碎機+反擊式破碎機”。

  考慮到天瑞項目的原料主要是剝離的低品位石灰巖,最終破碎機選型為第二種----“顎式破碎機+反擊式破碎機”。當然,當生產線能力較大時,初破又不想多臺設備并聯時,我們也可用旋回式破碎機來代替初破顎式破碎機,但是此種方案投資較大。

  一般砂石骨料生產中很少用錘式破碎機。雖然錘式破碎機為一段破碎,工藝簡單,但是由于錘破后大塊骨料成品率低、易過粉碎、粉狀料多、成品骨料會產生微裂紋、抗壓強度降低,影響骨料質量、影響銷售。

 ?。?)成品篩分設備的選擇:

  一般砂石骨料行業篩分設備選用圓振動篩。

  天瑞項目破碎后共“四種產品”+“一種(>30mm)篩余返料”,共篩出五種料,則至少應選擇一臺四層振動篩??紤]到用單臺四層振動篩篩凈率較低,此項目最終選型為兩臺成品振動篩。因為0——5mm產品不符合建筑用碎石要求,且此項目原料中含土量較大,為提高產品質量,選擇兩臺振動篩也可以對0——5mm產品多一次篩除機會。

  2  車間布置

  車間布置應注意下面四點:

 ?。?)破碎機前受料斗有效容積的選擇

  一般情況下,受料斗設計的有效容積應同時滿足以下兩個條件:不少于破碎機連續運轉12——15min的工作量;不少于3輛運輸車輛的載重量。

  根據上述原則,天瑞項目的受料斗有效容積設計為85t,既滿足(12x400/60=80t),又滿足(3x25=75t)。

 ?。?)破碎車間的布置

  破碎車間的布置不僅要考慮到物料在破碎過程中的進出料順暢,還要因地制宜,充分利用地形高差,盡量將破碎機布置于車間±0.000平面。這樣,不僅可以減小土建投資,而且對破碎機維修、巡檢及換件等提供了諸多方便。

 ?。?)篩分車間的布置

  篩分車間振動篩的布置應在其設備周邊設計巡檢平臺;車間應封閉、振動篩設備本身應密封以避免篩分時產生大量的粉塵外溢。便于含塵氣體的收塵處理。

 ?。?)成品料場布置

  響應國家環保政策,成品骨料儲存最好用堆棚或儲庫。堆棚儲存時,為減少鏟車裝車二次揚塵,布置時如果有地形高差可利用的話,盡量在料堆下設計裝車皮帶機。

  3  環境保護

 ?。?)環境污染源

  砂石骨料生產線對環境的污染主要是生產過程中產生的粉塵、噪聲和污水。

  粉塵主要來源于破碎、篩分設備排放點,輸送轉運點,成品骨料堆存卸料點以及外運骨料裝車時的揚塵等等。

  噪聲主要來源于破碎機、振動篩等設備的運轉過程。

  污水主要是生活污水,不含有害物質。

 ?。?)環境保護措施

  A 粉塵治理措施

  粉塵產生于骨料生產的全過程,為有效控制粉塵排放量,設計中在工藝上盡量減少揚塵環節,選用揚塵少的設備,使用密閉性能好的輸送和給料設備。在設備連接的料管設計時注意料管形狀、角度等,盡量降低落差。

  所有的粉塵排放點均采用收塵效率高、技術可靠的高效收塵器。保證粉塵排放濃度低于30mg/Nm3,符合國家標準。

  對于成品骨料堆存卸料點的除塵,根據現場水源情況可選擇水噴霧除塵;水源緊張或者我國北方寒冷地區的廠區,也可通過建設儲庫及堆棚來減少粉塵排放。

  B 噪聲控制

  噪聲的控制,第一,從設備選型上盡量選擇噪聲低的設備;第二,對噪聲較大的設備布置于封閉廠房內。

  C 污水處理

  生活污水經化糞池預處理后,用作綠化、農田灌溉等用水,不外排;噴霧除塵用水屬于消耗水,除塵后自然蒸發。

  4  機制砂生產

  由于骨料生產過程中產生大量的0——5mm產品不能作為骨料外銷,這樣,多數企業的這種產品除了部分作為混合材用于水泥廠或攪拌站外,大部分就成為滯銷品。我們可以考慮增加制砂及砂石分選設備對0——5mm產品進行制砂處理以便銷售機制砂,提高經濟效益。機制砂生產工藝有干法和濕法兩大類,在我國北方缺水地區,多采用干法制砂。典型流程見下圖:

圖2--機制砂生產線典型流程圖


  5  特殊原料處理

  針對我國南方部分礦山的原料中粘土含量較多,除了根據前面介紹的主機備選型原則選型外,有時成品骨料成品中還是含有一些粘土塊,必要時可考慮水洗骨料,并對0——5mm產品考慮濕法制砂。關于濕法生產在此文中不做詳細介紹。

  6  結語

  目前,多數水泥企業已經或正在積極地向砂石骨料行業進軍。我們相信,隨著各大水泥企業的加入,砂石骨料行業將會出現一片欣欣向榮的景象。


  作者:巴太斌1,盧洪波2,李蕾蕾1,劉宏偉1
  1河南建筑材料研究設計院有限責任公司(450002)

  2鄭州鼎盛工程技術有限公司(450001)




  編后語:推動行業快速轉型升級,不僅僅需要先進的工藝和技術,更需要廣大從業者的積極參與。我們期待更多的行業同仁加入到我們,傳播先進的生產技術、生產工藝和發展理念。

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