洗砂细砂回收一体机在机制砂生产中的应用

付贵泰，孙 伟，王 伟

1威海市海王科技有限公司 山东威海 264200

2威海市海王旋流器有限公司 山东威海 264200

随着河砂资源枯竭[1-2]以及国家对环保的要求越来越高，建筑市场对砂石的需求越来越大，对设备的要求也越来越高，进而使得干法制砂、湿法洗砂行业快速发展[3-4]。然而传统的洗砂机存在洗砂洁净度差，细砂流失严重、细砂回收设备细砂回收率低，导致级配不合理，脱水筛脱水效率低，成品砂含水率高，已不能满足产品指标及环保的要求[1]。为适应行业要求，威海市海王旋流器有限公司组织团队研发了洗砂细砂回收一体机。该产品占地空间小，安装简单，结构紧凑，洗砂洁净度高，细砂回收率高，成品砂含水率低，是新形势下优选的机制砂水洗设备。

1 工作原理

1.1 技术特点

(1)采用斗轮旋转擦洗的方式处理含砂废水，斗轮旋转动力由电动机提供。

(2)洗砂机溢流直接泵送至旋流器，利用离心分离原理进行细砂分级，分离的细泥污水由旋流器溢流管排出[5]。

(3)洗砂机斗轮捞出的细砂以及旋流器离心分离的细砂产品合并进入高频振动脱水筛进行脱水，脱水成品进入输送带输送至成品仓。

(4)旋流器细泥污水经浓缩池浓缩后泵送至压滤机压滤，滤液返回洗砂机洗砂。

1.2 工艺流程

洗砂细砂回收一体机主要由新型轮斗洗砂机、专用细砂回收旋流器、高频振动脱水筛以及给料泵组成。机制砂洗选工艺流程如图 1 所示，其核心部件为专用细砂回收旋流器。

图1 机制砂洗选工艺流程Fig.1 Process flow of washing and separation during manufactured-sand production

机制砂含砂料浆自流进入轮斗洗砂机擦洗，洗砂机溢流进入脱水筛筛下泵池，经过渣浆泵泵送至旋流器，在一定给料压力下，流体在旋流器内部做离心运动。由于离心力场的作用，流体中细砂颗粒加速沉降，强化了分离过程。比重较大的砂沿分选空间外圈离心向下运动，经沉砂口排出；比重较小的泥从上部溢流管排出。沉砂产物与轮斗洗砂机所捞粗砂共同进入高频振动脱水筛脱水，形成混砂产品。溢流产物经过浓缩罐浓缩后泵送至压滤机，滤液返回清水管循环利用。

2 技术优势

传统的工艺设备分为洗砂设备[6]、泥砂分离设备以及脱水设备，设备之间互相搭配完成洗砂细砂回收工艺。但由于传统工艺设备的结构局限，使传统洗砂细砂回收工艺具有洗砂洁净度差、细砂流失严重、成品含泥量高的缺点。针对这些缺点，威海市海王旋流器有限公司在传统洗砂、细砂回收设备基础上进行了结构方面的优化和工艺改进，设计了洗砂细砂回收一体机，如图 2 所示。其主要体现在如下几个方面。

图2 洗砂细砂回收一体机Fig.2 Sand washing and fine sand recovering integration machine

(1)新型洗砂机由洗砂槽、洗砂轮、下溢流结构和传动装置组成。新型洗砂机采用轮式洗砂结构，通过电动机带动斗轮转动，将泥砂在槽体中擦洗，达到洗砂的目的。新型洗砂机与传统洗砂机相比增加了下溢流结构，将洗砂槽进行了动、静区域分离。采用下溢流结构形式，可使中间槽体区域泥浆从槽体下部溢流至两侧溢流区，实现动静分离，使洗砂机擦洗效果提升，溢流区溢流粒度变细、流体波动小，分级效果显著，洗砂洁净度高，+0.15 mm 细砂回收率可达 85%以上。

(2)研发了专用细砂回收旋流器 (见图 3)。采用渐开线进料体，多锥体变锥结构，使含砂流体在旋流器内部的运动更加符合离心运动规律，提高了旋流器分级效率[7]，使细砂回收率可达 98% 以上，比传统旋流器细砂回收率高 10%～20%。

图3 专用细砂回收旋流器结构示意Fig.3 Structural sketch of special fine sand recovering cyclone

(3)新型脱水筛[8]筛面设 2 级挡水结构。入料端采用 45°斜面，设置泄流板、布料器及集中下料区，提升脱水速率，降低成品砂含水率。

(4)新型洗砂细砂回收一体机采用一体化设计，设备之间撬装一体，占地空间更小，安装更加方便。

3 实际应用效果对比

洗砂细砂回收一体机的现场应用如图 4 所示。该新型设备已经成功应用于国内上百家大型砂石骨料矿山，为考察洗砂细砂回收一体机在实际应用中的选矿效果，分别选取宣城、青岛、眉山等多个使用现场，取生产线改造前后的成品砂和污泥样品进行检测，连续取样 5 天，每天取样 4 次，每天的样品混合后检测得出 5 组检测数据，其结果如表 1 所列。

表1 砂厂污泥样品中 -0.074 mm 粒级含量Tab.1 Content of -0.074mm granules in samplefrom sand-manufacturing plant %

由表 1 可以看出，技改前污泥样品中 -0.074 mm粒级含量较低，说明细砂回收率较低，约有 17.5% 的细砂进入了后端水处理系统。经采用洗砂细砂回收一体机设备改造生产线后，所取污泥样品中 -0.074 mm含量高达 98% 以上，细砂流失率在 2% 以内，说明技改后的生产线在提高砂石回收率的同时也降低了后端水处理压力。

表2 砂厂成品砂含泥量Tab.2 Mud content of sand product from sand-manufacturing plant %

由表 2 可以看出，技改前只有青岛砂厂成品砂含泥量符合不大于 8% 的行业标准。各砂厂经过设计改造，采用一体机设备生产洗砂后，成品砂含泥量均降至 3% 以内，符合 I 类砂检测标准。

由表 1、2 可以看出，新型洗砂机采用下溢流结构形式，擦洗效果更为显著。其控制细砂颗粒进入旋流器，0.15 mm 以上粒级细砂回收率 85% 以上，降低了旋流器负荷，同时避免了粗砂流失造成管道磨损的问题。

专用细砂回收旋流器采用新结构对细砂回收有明显的效果。渐开线进料体、多锥体变锥结构的使用使得旋流器细砂回收率达到 98% 以上，合理优化产品级配的同时，极大地降低了后端水处理系统的压力。

脱水筛结构的改进降低了成品砂的水分，减轻了生产过程中的运输负担，提升了产品质量。

4 结语

洗砂细砂回收一体机是目前机械制砂、泥砂处理等领域中最先进的一体化洗砂设备，具有占地面积小、结构紧凑、安装简单的特点。相比传统洗砂细砂回收系统，该设备具有洗砂洁净度高、脱水效果好、成品砂含泥量低的特点，细砂回收率提高 10%～20%，总回收率在 98% 以上，细砂流失率极少。洗砂细砂回收一体机整体运行成本小，运行期间清洁无污染，无固废产生，是符合环保要求的新型洗砂细砂回收设备。