机制集料干湿法结合生产工艺特点分析

李卫超，唐文亮，赵东明（1.中电建安徽长九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

机制集料生产工艺核心流程为破碎、筛分和制砂[1]，其中破碎一般为两段破碎，筛分为预筛分、检查筛分和分级筛分等[2-3]，制砂工艺有制砂楼、整形制砂等方式。根据不同工序具体方式不同，机制集料生产工艺主要有湿法、干法以及干湿结合 3 种[4]。湿法生产具有集料表面洁净、环境污染小、废水处理量大等特点，干法生产具有用水量小、粉尘较大、工作环境较差等特点，而干湿法结合生产工艺具有集料表面洁净、环境污染小、废水处理量小、工作环境好、集料质量稳定等特点[5]。

干湿法结合生产工艺中，预筛分是关键环节，具有干湿可调的生产功能，混合料的检查筛分和分级筛分为干法生产，粗集料进仓前为湿法生产，制砂工艺为干法生产。湿法生产可去除粉尘及原料中的软弱颗粒，干法生产可控制细集料的含水率。干湿法结合生产工艺已在水利、建筑等行业得到广泛应用[6]，本文就机制集料干湿法结合生产工艺特点进行分析。

1 工艺概述

1.1 典型工艺流程

干湿法结合生产工艺包括粗碎、预筛、中细碎、分级筛分、制砂、检查筛分、整形等工序。含有黏性泥团的料源，在粗碎后进入预筛分，然后采用洗泥机的湿法生产工艺处理黏性泥团。若料源相对干净，在粗碎后进入预筛分干法生产。之后物料进入中细碎或分级筛分，分级筛分采用干法生产，经过粗碎、预筛分、中细碎及分级筛分工艺后，粗集料在进仓前进行冲洗。粗集料进仓后剩余集料进入制砂车间，制砂车间一般采用立轴冲击式破碎机制砂，立轴破碎机破碎后进入检查筛分车间，检查筛分采用干法筛分，物料经检查筛分后，部分细集料直接进入成品仓，其余进入整形车间整形。整形车间一般采用棒磨机或者高转速立轴破碎机对物料进行整形，整形后的物料直接进入成品砂仓。粗集料冲洗后产生的废水及整形车间产生的废水直接进入废水处理系统进行处理。干湿法结合生产工艺原理如图 1 所示。

图1 干湿法结合生产工艺原理图

1.2 典型设备选型

以某电站砂石加工系统为例，其人工集料生产系统主要设备配置如表 1 所示 。

表1 人工集料生产系统主要设备配置表

2 工艺特点

2.1 工艺调控灵活

机制集料生产时，可根据料源情况选择在预筛分筛面加水，洗泥机内加水或不加水。当生产细集料要求石粉含量较高时，可通过回收石粉工艺使石粉含量达到要求；当要求石粉含量较低时，可通过风选或水洗工艺使石粉含量达到要求。

2.2 产品质量优良

细集料含水率稳定，石粉流失少，有利于混凝土拌和物的质量控制；生产的成品粗集料表面洁净，提高了混凝土质量；减少了软弱颗粒进仓概率，提高了成品集料质量。金安桥水电站砂石系统采用干湿结合法生产工艺，将一筛、二筛车间的干砂与湿砂分仓堆存、掺配销售，并进行了干、湿砂分仓堆存和掺配试验研究，总结了经验，从而解决了成品脱水困难的问题。

2.3 生产效益显著

废水处理规模小，降低了供排水及废水处理费用；成品砂入仓含水率低，脱水时间短，可以减少成品砂的储存容积，节约投资。该砂石系统采用干湿结合生产工法，系统生产用水量由 1 500 m3/h 减少到 500 m3/h。按每天两班制14 h，每月生产 25 d 计算，每年减少废水处理量约 420 万t；用水成本按 0.6 元/m3统计，每年可为项目节约运行成本252 万元。

2.4 生态环境友好

与传统湿法生产相比用水量至少节约 50%。扬尘少，生产环境好，除尘投入少。向家坝电站马延坡砂石系统工程采用干湿结合生产工艺，比全湿法生产工艺减少用水量约1 680 万 t。另采用的除尘吸粉工艺，每年收集石粉约 5 万 t。

3 工艺控制要点

3.1 预筛分

当料源含较多黏性泥团或软弱颗粒时，采用湿法生产，该工序用水量一般为物料筛分处理量的 0.3～0.5 倍，水压宜 ＞2.0 MPa，且可适宜加大，加水点一般选在筛面上或洗泥机内。通过控制预筛分最下层筛板孔径，达到控制进入洗泥机的物料粒径及处理量。同时通过控制洗泥机转速，减少物料含水率和物料流失。当料源比较洁净时，预筛分采用干法生产，并对其封闭，设置除尘装置。

3.2 入仓冲洗

粗集料在入仓前进行冲洗，以去除表面裹粉。冲洗的用水量一般为粗集料产量的 0.2～0.4 倍。水压 ＞1.0 MPa，并可适宜加大。根据粗集料的产量，选取合适的冲洗筛分设备。冲洗筛分宜选用物料停留时间较长、能充分冲洗的设备，筛上物的厚度宜为筛网孔径的 2～3 倍。

3.3 制 砂

一般还须设置整形工艺。料仓容积应达到 8 h 以上储量，通过在原料仓和进出料胶带机上设置防雨棚，可有效控制进料含水率在 3% 以内。采用高频筛设备作为检查筛分，以提高筛分效率。选择钢丝筛网和热熔筛网，并通过调节筛网的孔径来控制细集料的细度模数。根据料源特性和工艺，合理化选择整形设备，例如高转速立轴破碎机或棒磨机。

3.4 除 尘

物料在破碎、筛分过程中会产生粉尘[7]，粗碎进料口一般采用喷雾方式进行降尘，出料口进行封闭；在预筛分（干法时）、分级筛分和检查筛分车间等部位对车间进行整体封闭，并设置除尘装置；在中细碎、立轴破车间等对设备的进出口进行封闭，并设置除尘装置。

根据生产中产生粉尘的多少及浓度，选择相应风速、风量和管径的除尘设备。除尘设备安装和运行中应注意 5 个方面。① 根据扬尘的部位选择合适的吸尘点。② 布置风管时要尽量平顺，避免出现＜90° 的拐弯。③ 为确保除尘效果，运行中应严格控制物料的含水率。④ 要及时对除尘设备进行清理维护。结合生产特点，设置合适的粉尘清除频率。⑤清除后的粉尘外运时应采取密闭措施，避免造成二次污染，运输设备宜选用水泥罐车。

3.5 废水处理

生产中的废水主要来自预筛分车间、冲洗筛分车间和制砂整形车间。“石粉回收预处理＋絮凝沉淀＋机械脱水”是目前废水处理主要采用的工艺，其采用了分级处理的思路，改变了占地面积大的传统多级沉淀流程，处理规模大，适应矿山工程在选址和建设方面的需求。机械脱水是目前主流脱水处理方式，采用设备主要有真空带式压滤机、厢式板框压滤机、高压隔膜压滤机、卧式螺旋离心机、陶瓷过滤机等[8]。各种污泥脱水设备优缺点和实用性如表 2 所示。

表2 各种污泥脱水设备优缺点和实用性

3.6 石粉控制

流失的细砂采用旋流器加脱水筛进行回收后，均匀添加到成品砂中。当细集料石粉含量超过规范标准时，采用风选或水洗的方式去除细集料中石粉；当石粉含量不够时，将废水处理和除尘工艺收集的石粉均匀地添加到成品砂中。通过以上工艺，使成品砂的细度模数和石粉含量满足规范要求。

4 结 语

(1) 干湿法结合生产工艺通过水洗粗集料，生产更优质的机制粗集料；通过细砂和石粉回收，确保了机制砂的品质优良。

(2) 该工艺整体降低了项目建设投资和运行成本，提高了市场竞争力，可创造良好的经济效益。

(3) 该工艺既能有效地控制粉尘排放，使生产环境更优；又明显节约了用水量，降低了废水处理难度，更为节能环保，环境效益显著。

(4) 干湿法结合生产工艺通过金安桥水电站、向家坝水电站以及安徽池州长九（神山）灰岩矿等项目机制集料生产线的应用，充分证明了其具有很大的应用基础和推广优势，能为社会发展和技术创新带来良好效益。