关于在产业链延伸方向下花岗岩机制砂制备的可行性研究

杨百顺,甘 露,赵德凯,徐 敏,戴 旭,周宏磊

（甘肃建投榆中绿色矿业有限责任公司，甘肃 兰州 730123）

产业链是产业经济学中的一个重要概念，也是各个产业部门之间经济技术的关联，并依据特定的逻辑关系和时空布局关系，客观形成的链条式形态。一般产业链包含空间链、企业链、价值链和供需链，即四个维度的概念，它们之间相互对接并形成了产业链，同时也反映了一种客观规律，其本质是用于描述一种内在联系的企业群结构。另外产业群存在两维属性：结构属性和价值属性。产业链也存在着相互价值交换和上下游的关系，下游环节向上游环节反馈信息，上游环节向下游环节输送产品或服务。产业链的实质就是不同产业的企业之间的关联，而这种产业关联的实质则是各企业之间的供需关系。产业链的内涵主要有以下几点：（1）资源加工深度的表达；（2）产业关联程度的表达；（3）满足需求程度的表达；（4）产业层次的表达。资源综合利用率主要是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。对生产过程中产生的废气、废水（液）、废渣、余热余压等进行加工处理，回收和二次利用，以此达到变废为宝的理念。

因此，研究面对榆中生态创新城以及兰州城市副中心的建设机遇，显然无法仅靠现有的四种成品石料来抢占市场份额，必须在延伸产业链和提高资源综合利用率进行可行性研究；所以按照这一思路，本试验对矿区石料成分进行了鉴定，并论证了花岗岩机制砂制备的实用价值和环保意义。

1 试验原材料及方案

1.1 原材料及其性能

试验所用矿岩源自于巴石沟、柳石岔矿区，具体分别如图1和图2所示，经X射线衍射物相分析仪、X光粉晶衍射仪、化学成分分析仪、偏光显微镜试验详细分析了表观物理特性和化学组成成分。各原材料性能指标如下详述：

1）巴石沟矿山岩石性能

图1 巴石沟矿山岩石形貌

（1）表观物理特性：岩石呈麻肉灰色，花岗岩结构，块状构造，硬度较高。

（2）组成成分：斜长石 20%～21%，石英 30%～32%，钾长石50%～53%，云母1%～2%等。

钾长石：主要为微斜长石，他型粒状，粒径0.6～2.7mm不等，负低突起，一级灰干涉色，可见格子状双晶，具轻微泥化，部分颗粒内可见石英、斜长石嵌晶。

石英：他型粒状，粒径0.1～2.3mm，正低突起，一级黄白干涉色，部分具波状消光，与其他矿物颗粒镶嵌分布。

斜长石：半自形-他型板粒状，粒径0.5～2.3mm，正低突起，一级灰白干涉色，可见聚片双晶，交代蠕虫、交代净边发育，具泥化，与其他矿物颗粒镶嵌分布。

云母：为黑云母和少量云母，均呈片状，片径0.2～1.4mm，解理发育。

2）柳石岔矿区岩石性能

图2 柳石岔矿区岩石形貌

（1）表观物理特性：岩石呈麻灰色，花岗结构，块状构造，硬度较高。

（2）组成成分：石英 40%～42%，钾长石 24%～25%，云母 3%～4%，斜长石 34%～36%,等。

钾长石：主要为微斜长石，他型粒状，粒径0.5～6.0mm不等，负低突起，一级灰干涉色，可见格子状双晶，具轻微泥化，部分颗粒内可见石英、斜长石嵌晶。

石英：无色，他型粒状，粒径0.1～3.1mm，正低突起，一级黄白干涉色，部分具波状消光，与其他矿物颗粒镶嵌分布。

斜长石：半自形-他型板粒状，粒径0.5～3.1mm，正低突起，一级灰白干涉色，聚片双晶发育，具轻微泥化，与其他矿物颗粒镶嵌分布。

云母：为黑云母和少量云母，均呈片状，片径0.1～1.6mm，解理发育。

3）石粉化学成分鉴定见表1。

表1 石粉化学成分鉴定

基于两矿区的岩石鉴定结果可知，巴石沟和柳石岔矿区的岩石均为花岗岩，其质地坚硬致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低，并且有较高的抗强度。

1.2 试验方案

试验所用设备有V7主机、空气振动筛、除尘器（184m3/min）、巴马克破碎机等。依据《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）进行鉴定和筛选岩石，将符合要求的废弃岩石原料以3.075t/h的投入量（NF）投入到运转速率为40m/s的巴马克破碎机中进行预处理，处理后进入筛网尺寸为2.8mm×7.2mm的空气振动筛中进行筛分，为了提高筛分效率，在空气振动筛上加装鼓风机加大空气流动的速率，经过循环试验，将机制砂筛分为 0.15～0.3，0.3～0.6，0.6～1.18，1.18～2.36，2.36～4.75 五个粒径范围进行观察分析，如图3所示。

图3 试验流程示意图

2 试验结果及分析

2.1 成品砂粒外形，如图4所示。

图4 试验成品砂粒形

由图4可以看出，经过试验后的成品砂粒形较为圆滑，并无明显棱角，受力均匀，符合建筑材料和道路材料行业规定，其次也说明了原料所属的岩矿有着较好的发育解理 （矿物晶体受力后常沿一定方向破裂并产生光滑平面的性质称为发育解理）。

2.2 成品料通过率，如图5所示。

图5 成品料通过率折线图

本试验根据行业经验，将不同粒径的成品料通过率划分为上限和下限。由图中可以看出，成品料通过率的数据范围接近通过上限，特别是0.3mm粒径范围的成品几乎与理论上限重合，从成砂效率来计算，本次试验的效率为88.26%，按此数据，若每小时通过率150t，则成品产出率为132.39t。

2.3 细度模数

细度模数是表示砂粒粒径大小和类别的参数，其模数越大，表示砂粒越粗。对于普通混凝土用砂的细度模数在1.6～3.7范围之内，属中砂，或用粗砂加少量的细砂，其比例为4:1调制。此次试验所使用的两矿区岩石，经加工成型的砂粒在1.7～3.6之间，属于中砂，符合建筑行业用砂。

2.4 亚甲蓝值

亚甲蓝值用于判定机砂中粒径小于75μm的颗粒含量，主要包含泥土和被加工成母岩石粉等成分。其中含泥量检测分为3种试验方法，分别为亚甲蓝值试验、含泥量试验（筛洗法）和砂当量试验。亚甲蓝值一般通用范围为≤1.4，而本试验检测鉴定结果中亚甲蓝值为1.5，说明含泥量略高，在后期制砂设备选型定型、原料供应上还需要提供解决办法，如加装预除泥装置等。

5 结语

此次花岗岩机制砂的检测鉴定说明了花岗岩可以适用于机制砂的生产，且所产出的机制砂粒形圆滑，无明显棱角，有着较强的受力性和抗压强度。此试验结果为解决两矿区生产中所遗留的石粉尾矿，提供了新思路和新方法，同时也打通了整个产业链，有效地利用尾矿生产新的工业产品，提升了经济效益和资源综合利用率，降低了尾矿处理的生产成本。