砂石加工系统工艺与技术研究与应用

温华元

摘 要：福建地区天然河砂资源日趋枯竭，寻找天然河砂的替代产品迫在眉睫，该文介绍中国水利水电第十六工程局有限公司在人工砂石加工技术研究与应用方面的一些心得，提供一些典型工程应用实例，探讨利用人工砂替代天然河砂的可能性。

关键词：砂石加工系统 工艺 技术 人工砂 应用

中图分类号：TV4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0078-02

1 概述

从20世纪50年代江西上犹江工程开始，中水十六局就为满足工程对混凝土骨料的需要，独立进行了各项目的砂石料系统的设计、建设与运行管理。20世纪90年代初之前主要为天然砂石料，如沙溪口、水口、高砂、水东等水电站的等天然砂石加工系统。进入90年代后期，随着水电开发的步伐加快，水电站向缺少砂卵石的深山峡谷推进，这为人工砂石技术的成熟提供了千载难逢的机遇。中水十六局研究开发了全干法、半干法、湿法等人工砂石生产工艺技术并应用在福建棉花滩、广西百色水利枢纽、福建周宁多个大中型水利水电项目的建设中。

中水十六局已建成运行的砂石系统多达20处以上，工艺从全干法到半干法、湿法生产，原材料类型从硬岩（花岗岩、辉绿岩）到中硬岩（灰岩、酸性碎斑熔岩）。在长期的生产实践中，经过不断的研究摸索，总结出一套根据各工程的料源、骨料质量要求，按粗、中、细三段破碎+制砂立轴破碎机的人工砂石主要手段的生产工艺模式。其主要的特点如下：

（1）砂石加工“多碎少磨，以破代磨，破磨结合”；

（2）干法制砂中增设粗砂整形和脱粉机，以控制砂的细度和石粉含量等等；

（3）采用计算机集中控制、摄像监控，少人值班，系统实现自动化；

（4）注重环保，营造“绿色粮仓”，根据各生产阶段采用喷水雾、抽风及局部封闭等措施控制粉尘；

（5）生产污水经过沉淀--循环系统进行回收再利用。

2 中水十六局砂石加工系统工艺特点

2.1 全干法生产工艺

为满足碾压砼对人工砂中石粉含量的需求，中水十六局开发了全干法工艺生产人工骨料并取得了成功。该工艺最大的特点是在整个系统加工过程均不加水并在整个与制砂有关的环节中均采取遮挡防雨措施，同时皮带机机头处采用合金橡胶清扫器，增加石粉回收。用该工艺生产出的人工砂石骨料不仅产量高、质量好，而且用此工艺生产的人工砂石粉含量高，拌制的混凝土可碾性好，可减少了胶凝材料的用量，降低了生产成本。[1]全干法生产不会产生水污染，适宜岩性较硬岩的岩石。缺点是易造成一定的粉尘污染。

典型的全干法生产工艺流程如图1。

2.2 半干法生产工艺

为解决岩性较软、含泥量较大，人工砂石粗骨料裹粉严重等问题中水十六局在全干法生产工艺的基础上采用了半干法生产工艺。根据料源质量又可细分为两种稍有不同的工艺。一种以湿法为主的半干法生产工艺，该工艺是在预筛分设洗石机，对粗碎后的混合石料进行冲洗，去除泥块，然后进入筛分楼喷水进行分级筛分，各级粗骨料分别进入成品料仓。[2]部分中小石和经直线振动筛脱水后的粗碎料进入制砂料仓进一步脱水；而从制砂料仓→立轴破制砂→二级筛分→成品砂仓为干法生产，并设遮挡防雨措施。另一种是以干法为主的半干法生产工艺，该工艺是在粗碎进料口设弃料皮带机，将<20mm的细渣作为弃料，只是在各级粗骨料进入成品料仓前设筛分机进行喷水冲洗，去除裹粉，其余均为干法生产。半干法生产的砂石骨料质量稳定，粉尘污染小，适宜各类料源。但污水处理量大、且处理费用高。

典型的半干法生产工艺流程如图2。

2.3 湿法生产工艺

各级筛分均设喷水冲洗，适宜加工天然河卵石料或只生产常态用砂的人工砂石加工系统。湿法生产工艺的成品质量有保证，但砂脱水困难、污水处理量大、费用高。

典型的湿法生产工艺流程如图3。

3 人工砂替代天然砂的前景

目前国内建筑市场用砂主要来源于各江河开采的天然河砂。但天然砂石资源是一种地域性资源，短时间内不可再生。近年来，随着我国经济高速发展带来的大规模基础设施建设，消耗了大量的天然砂资源。我国不少地区已出现天然砂或天然砂资源迅速减少的情形，目前北京、天津等一些大中城市周边和许多地区天然砂资源已近枯竭。天然砂石采挖对河道具有相当的破坏性，对自然生态也有一定的不利影响。[3]随着人们环保意识的进步和国家环境保护政策和法律法规的逐步加强与完善，农田、河道环境保护的措施也会逐渐强化，天然砂资源可开采量的减少将进一步加剧。并且从可持续发展的角度出发，天然砂石料已经不适宜再进一步的开采使用。

以人工砂替代天然砂石，将是缓解和解决这一矛盾的有效途径。建立高产、低耗、环保的砂石生产系统生产优质人工砂石将具有十分广阔的应用前景。人工砂石与天然砂石相比有许多的优点，比如：可以人工调配各档骨料的级配，砂的模数可以人工控制；可以充分利用废弃的各种尾矿或废石达到综合利用的目的等，而且原料就地取材，加工快捷，产品统一，质量稳定。

目前，日新月异的高性能砂石加工设备以及“自冲击破碎”等理论的发展，为人工砂替代天然砂提供了坚实的技术基础。在水电行业，人工砂已经基本取代了天然砂，成为混凝土的主要组成部分。水电十六局等一批水电施工企业已经开始了将人工砂应用于其他行业的研究与推广工作。

4 结语

我国人工砂石技术历经40年的发展，从逐步摸索到不断创新应用，已达到了世界先进水平。相对于天然砂石，人工砂石在系统建设周期、产品质量、经济性、对环境的影响等方面已经具有了一定的优势。人工砂石在不久的将来，必将取代天然砂石，成为我国工程建设真正的粮仓。

参考文献

[1] DL/T 5098-2010，水电工程砂石加工系统设计规范[S].中国电力出版社.

[2] 李秀梅.大型水利水电砂石加工系统的设计[J].矿山机械，2010（23）：81-84.

[3] 陈敬收，王志明.阿海水电站大型砂石加工系统工艺设计[J].水力发电，2012（11）：65-67.endprint