机制砂石生产线的规范化设计

许文杰 巴太斌 李蕾蕾 张伟超

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

0 前言

砂石是混凝土、砂浆和相应制品的主要原材料之一，包括天然砂石和机制砂石。由于天然砂石是短期内不可再生的资源,随着基本建设的日益发展，我国可开采天然砂石资源逐步减少，一些地区甚至出现无可开采砂石资源的情况。另外，过度开采天然砂石，对自然环境所造成的压力日益增加，使用机制砂石替代天然砂石已成为我国建设行业可持续发展的一种趋势。

传统的机制砂石生产线一般规模偏小，认为机制砂石生产简单不需要设计，没有长远规划，设施简陋，开采无序，资源浪费，管理落后，环境恶劣，质量较差，已经不能满足发展的需要。因此新型的机制砂石生产线应运而生，机制砂石生产线的规范化设计势在必行。

1 机制砂石企业生产规模

目前，我国机制砂石企业生产规模，称谓不一，说法混乱，有些按每小时生产能力、每天生产能力、每年生产能力计算,有些按单条生产线的生产能力,有些按多条生产线的生产能力计算，给行业的技术统计管理带来困难，亟需规范。根据我国《机制砂石行业准入条件》讨论稿规定，新建、改扩建机制砂石生产企业单线生产能力不小于100万t/a,其中机制砂生产能力不小于30万t/a,单纯生产机制砂的企业生产能力不小于50万t/a,为新建和改扩建机制砂石生产设置了行业准入的最低门槛。

由于企业所处的区域位置不同，生产经营条件不同，按照天生产能力、年生产能力计算规模，或者按多条计算规模，都很难统一。因此，建议以每小时单条生产线生产合格机制砂石产品的能力计算规模，建立统一基准，考核企业运行情况及技术经济指标,便于行业管理和企业之间的比较与交流，促进机制砂石生产企业及配套机械制造业的规范化和技术进步。国内已投产的机制砂石生产线的生产规模比较多的有 200 tph、300 tph、400 tph、500 tph、1 000 tph等,这些机制砂石生产线多数都是经过正规设计院设计的，为砂石行业的规范发展起到了引领作用。

机制砂石生产线的建设经过有相关资质的设计院进行项目设计是科学发展观的具体体现，是政府审批、监管和验收的需要，也是企业发展的需要。项目设计不仅为国家产业政策把关，而且为企业节约投资，稳定生产奠定良好的基础。砂石生产线的设计涉及到矿山、总图、工艺、电气自动化、土建、给排水、暖通、环保、概算和技术经济等设计专业。

1.1 确定合理的粗破位置

结合企业已有矿山或新购矿山的矿源品质情况，计划开采年限要在15～20年；还应考虑将砂石料厂布置在采石场附近,以便减少原料的运输距离，当采石场和主要用户相距较远时，宜将粗破布置在采石场，经粗破后的中间料经过输送设备送至主厂区继续加工制造。

1.2 厂址选择

1）厂址必须避开爆破危险区，安全距离应符合有关规范的规定，距离爆破点应超200 m。

2）厂址宜靠近已有的交通运输道路、水源、电源位置。

3）厂址应远离城镇或居民区。必须设置在城镇或居民区时，应布置在主导风向的下风侧，并保持必要的防护距离。

1.3 总平面设计

1）满足工艺、运输、防火、施工等有关规范或规定。

2）在满足工艺要求的前提下，总平面布置尽量紧凑，节约用地，同时应留有设备运行与维护的空间。

3）充分利用现有地形进行竖向设计，以减少土石方工程量，使破碎后的物料能自流或半自流。

4）粗破位置宜靠近料场来料方向，成品料场接近运输道路。

5）应避免在溶洞、滑坡、泥石流及填方地段布置破碎、筛分、制砂等重要车间，如必须在上述地段布置时应充分技术论证，并采取可靠的处理措施。

1.4 电气自动化

电气自动化设计应采用先进、可靠、自动化水平较高的DCS或PLC控制系统,以达到高效、节能、稳定生产、优化控制等目的，并尽可能减少操作岗位定员，降低生产成本。

1.5 建筑结构

土建设计在满足生产要求的前提下，生产设备尽可能露天布置，最大限度节省土建工程造价。建筑设计应严格遵照国家现行的有关建筑设计规范及标准，注意车间的通风、散热、隔声减震，采取防火、防爆、防水、防潮等技术措施。

1.6 给排水及暖通

1）骨料生产线的用水主要考虑喷雾除尘用水、砂石水洗用水、生活用水、消防用水等几个方面。排水系统采用雨水和生产、生活废水分流制排水系统。

2）在国家规定的采暖区,设计应考虑集中采暖。

3）压缩空气站的设计能力，不仅考虑全厂各用气点的用气量总和，还要考虑到管道漏损及安全系数(1.2～1.3)等因素。

1.7 矿山开采

在矿山开采方面,通过分析矿山勘探资料，根据矿体情况，制定矿山开发利用方案，合理利用矿山资源，考虑复耕还林，避免不良地质灾害，做到开发利用、保护生态、资源节约、环境友好。

1.8 生产工艺

生产工艺设计有很多人认为是摆积木，这是一种简单的理解。工艺设计首先要确定生产规模，进行工艺平衡计算，合理确定工艺设备能力、运转率；进行物料平衡计算，合理确定各种物料的储存方式和储存期；根据生产过程中扬尘的特点，确定除尘方案，进行风量计算，合理选择除尘器。

分析矿石的含土量、硬度等特性，根据企业所在地区特点，通过方案比较，合理选择除土、破碎、筛分、制砂、除尘、输送等设备，工艺设计对全厂用电、用水、用气进行平衡，运用系统理论，使机制砂石生产线每个环节的性能匹配达到最佳，使整个生产线优质高效的运行。利用工程技术人员的建设经验和技术特长，选择先进可靠的设备，布置合理的生产工艺，采用DCS自动化控制，严格控制生产噪音和粉尘，确保达到环保标准，通过优化设计、精心计算和技术经济分析，节约建设投资，降低生产成本，提高产品质量，项目建成投产后，大大提高了企业的市场竞争能力和盈利能力。规范设计和建设的机制砂石生产线具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。

2 水泥矿山的综合利用

水泥企业发展机制砂石有着独特的资源优势，不仅能以其自身优势解决废料利用、资源浪费和环境污染等问题，也更加符合水泥企业推进资源综合利用的发展趋势。

从当前来看，我国砂石行业集中度低，尤其是在2010年以前，砂石生产企业主要以小业主为主，生产流程不规范,也不注意对生态环境的保护，造成矿山开采之后沟壑遍地、污水横流的景象。2010年下半年各地开始对砂石矿山资源进行整合，“砂石—水泥—混凝土”的生产模式逐渐得到各水泥企业的认同，水泥企业建设机制砂石生产线不仅有着巨大的市场需求，而且可以提高水泥行业矿山资源利用率，增加新的赢利点，前景一片大好。

3 环境保护和节能降耗

机制砂石生产线产生的污染主要是粉尘和噪声，设计要严格遵守国家和地方的环保法规，做到环保设施与工程设计、施工、投产“三同时”，确保各种污染因子的排放达到国家规定的排放标准，使周围环境不受影响或降到最低污染程度。

3.1 粉尘

在机制砂石生产中，物料破碎、筛分、输送过程中产生的粉尘，一般称为有组织扬尘，露天堆场、汽车运输引起的二次扬尘，一般称为无组织扬尘。

为了有效地控制粉尘的排放量，减少其对周围环境的影响，设计中采取以防为主的方针，从工艺设计上尽量减少生产中的扬尘环节，选择扬尘少的设备，粉状物料采用密闭式输送，对于带式输送机输送的物料尽量降低物料落差，加强密闭，减少粉尘外逸；粉状物料储存采用密闭圆库。厂内物料的装卸倒运等无组织扬尘,考虑喷水增湿或其它措施，减少扬尘。有组织扬尘点，均设置了高效的袋式收尘器,经收尘处理后排放的废气含尘浓度低于30 mg/Nm3，达到了欧洲排放标准。

3.2 噪声

机制砂石生产线的高噪声源主要有破碎机、振动筛产生的机械性噪声和空气压缩机发出的空气动力性噪声等。源强一般为85～115 dB(A)。对噪声的控制从设备选型上尽量选择噪声低的设备或加装消声器，以降低设备的噪声。此外在噪声传播途径上采取措施加以控制。强噪声源车间均采用封闭式厂房,同时采取车间外绿化,以其屏蔽作用使噪声受到不同程度的隔绝,使传至车间50 m外的噪声值均低于50 dB(A)。达到国家厂界噪声控制标准要求。

3.3 绿化

对工程项目因地制宜地进行绿化设计，在道路两侧种植行道树及绿篱，车间周围空地尽量种植草皮及四季花卉，充分美化环境并与整个厂区绿化协调统一，绿化系数控制在15%左右，并把绿化投资列入工程概算。

3.4 节能降耗

设计中遵照国家节约能源的相关规定，做到节约和合理利用能源，工艺、土建、电气等各专业采用的节能措施相互协调，充分发挥节能效益，使工程项目的整体节能效果最佳。设计中采用新型节能的设备和技术，弃用淘汰落后产品。

4 结语

通过规范化设计的新型机制砂石生产企业，资源开发合法化，资源利用高效化，生产作业清洁化，生产安全标准化，工程项目生态化，内外关系和谐化，不仅使企业具有良好的经济效益，而且具有良好的环境效益和社会效益。

目前中国机制砂石行业正处在朝阳时期，产用量居世界第一，据统计，近两年砂石每年测算用量高达100亿吨，直接年产值3 000亿元，带动运输业产值2 350亿元，总产值5 350亿元。河南建筑材料研究设计院有限公司是建材行业的甲级设计院，近几年来完成了天瑞水泥、金隅水泥、华新水泥、辽阳嘉艺等大型水泥企业集团300 t/h、500 t/h、1 000 t/h机制砂石生产线建设的设计工作,项目建成投产后，效果良好。我们愿意与各界精英一道，为砂石行业的发展，为实现砂石人的梦想，共同努力。