华南某砂石骨料加工工艺应用实践

孙江先

（广东市顺兴石场有限公司）

改革开放以来，我国城镇化率由1949 年的10.84%提高到2020 年的63.89%［1］，期间建设了大量的建筑、道路、桥梁等基础设施，随着国家经济的快速发展，砂石产品需求量也急剧增加。过去几十年，砂石产品主要来源于江河湖泊，大量的砂石采挖对生态环境造成了破坏［2］，为了改善这一情况，使用花岗岩等矿石生产碎石骨料和机制砂成为了现今科学的解决办法，机制砂石也将成为砂石行业的主力军。

从现有数据来看，从2001—2018 年砂石骨料的需求量呈增长趋势，2018年达到200 亿t，占全球产量的50%［3］。从侧面来看，砂石需求量的增加也反映了中国城市建设的加速。据估算，每平方米城市建筑需砂石约800 kg，每千米高速公路需砂石5.4～6.0 万t，高速铁路需砂石5.60～8.64 万t［4］，从中国发展规划及各省基础设施建设规划来看，砂石骨料作为基础设施建设的最大宗基础材料，其需求量在未来仍然存在上涨趋势［5］。

当前机制砂石骨料主要通过破碎筛分天然花岗岩矿石得到，其生产过程中还可产出不同粒度等级的合格产品。天然花岗岩属于酸性岩浆岩中的侵入岩，多为浅肉红色、浅灰色、灰白色等，中粗粒、细粒结构，块状构造，也有一些为斑杂构造、球状构造、似片麻状构造等；主要矿物为石英、钾长石和酸性斜长石，次要矿物为黑云母、角闪石，有时还含有少量辉石［6］，其具有抗压强度高、稳定性好、防冻性好、硬度高、耐磨性好、耐久性好、寿命长等特点。随着国内建筑生产规模的日渐扩大，对建筑用碎石骨料以及砂石产品的需求量也随之增大，也对其生产流程的优化和产品质量标准提出了更高的要求。本文通过对原矿性质的研究，对生产过程中产生的粉料进行分段分选，优化产品类别，对原矿最大化赋值加工。

1 矿石性质

1.1 建筑用花岗岩

1.1.1 矿石类型

建筑用花岗岩构成矿体的矿石类型单一，为中细粒黑云母花岗岩，矿石呈灰白色、浅肉红色，中细粒花岗结构、块状构造，矿物成分石英含量30%～35%，钾长石含量40%～55%，斜长石含量15%～25%，黑云母含量3%～7%。

1.1.2 化学成分

根据矿区范围储量核实报告取样进行矿石化学成分分析，结果见表1。

1.1.3 矿石抗压强度

矿石饱和状态下的单轴极限抗压强度最大129.9 MPa，最小82.80 MPa，一般为85.6～104.8 MPa，平均95.44 MPa，属硬质建筑用石料。

1.1.4 矿石放射性

该矿区矿石放射性内照射指数IRa（0.47～1.63）、外照射指数Iγ（0.898～2.458）变化较大，可作为A～C类建筑装饰材料，其中以A类建筑材料为主。

1.2 采矿剥离物

剥离物是矿体上部的风（氧）化产物，由第四系坡残积砂质黏性土和强风化花岗岩组成，厚度2.8～24.48 m。第四系砂质黏性土为花岗岩风化坡残积土层，分布于矿山四周及地面表层，主要由浅黄色砂质黏性土组成，岩石已风化呈土状，可见原岩结构；强风化花岗岩呈灰黄色，岩石已强烈风化呈半岩半土状，云母、长石类矿物已基本风化为黏土矿物［1］。

2 工艺流程研究

2.1 碎石加工工艺

根据矿山生产计划，建筑用花岗岩年供矿量为380 万m3，最大供料粒度1 000 mm；采矿剥离物年供矿量38 万m3，最大供料粒度600 mm。现花岗岩加工生产线采用四段一闭路破碎工艺流程，将1 000 mm矿石破碎至30 mm后，经筛分得20～30 mm 碎石、10～20 mm碎石、5～10 mm石米、0～5 mm石粉，其中石粉及泥粉可作为机制砂加工生产原料，破碎加工工艺流程见图1。

优化后的破碎加工流程中，中碎后增加泥粉筛分预先筛分细粒物料，后续破碎筛分过程物料粒度控制稳定，无粗细物料混杂，产品质量提高。其次预先筛分出的泥粉与后续破碎筛分过程中产生的石粉及泥粉既可作为成品销售，同时也可作为高品质机制砂加工生产原料，可有效拓展矿石在分选加工过程中的利用途径。选出的各粒级碎石产品粒径均匀，无粉化副产物，建筑用安全性与强度均得到提升。加工系统产品方案见表2，且产品方案可根据市场需求做出相应调整。

预先筛出细粒泥粉后既提高了各粒级碎石品质，又降低了破碎筛分处理量，实现了节能达产的目标。四段一闭路生产工艺流程在保证各粒级碎石产品质量稳定的同时，得到了4 种不同粒度的碎石骨料，产品针对性得到提升。

2.2 机制砂加工工艺

现机制砂加工生产线分黄石线和制砂线两部分。

（1）黄石线的原料为采矿剥离物，经汽车运输至破碎缓冲料仓后进行预先筛分。筛上大块碎石破碎后与筛下物料汇合经皮带运输机输送至泥粉筛分机，得到3 种物料，筛上物料（+50 mm）经皮带运输机输送至石料堆堆存，筛下物料主要为泥粉，经皮带运输机输送至泥粉堆场堆存，筛中物料主要为小块碎石，运输送入制砂线进行进一步加工。

（2）制砂线的原料为花岗岩破碎加工生产线产出的石粉、泥粉及黄石线产出的小块碎石，经给料设备输送至高频筛进行筛分，筛上+5 mm物料经皮带运输机输送至破碎机，破碎后经皮带运输机送至高频筛筛分，形成闭路循环，保证机制砂粒度合格，无大块碎石。筛下-5 mm细砂进行水洗，所得砂经脱水处理后形成成品砂，含细砂水回收细砂后的不含砂污水进入池沉淀浓密，浓密后清水循环利用，沉淀物通过压滤机压泥形成泥饼，滤液进入清水池循环利用，做到污水零排放。机制砂加工工艺流程见图2。机制砂生产工艺指标见表3。

由图2、表3可知，闭路破碎使机制砂生产过程中无大块物料产生，可保证粒度合格，而剥离物泥化率较高，系统独立分选后再进制砂系统有利于脱除其高含量的泥化物，提升机制砂质量，其次分选出的泥粉与尾泥可作为陶瓷用原料。通过该工艺流程，破碎加工过程中不产生任何废弃副产品，实现了资源利用最大化。

3 结语

（1）利用花岗岩生产碎石骨料用于建筑工程是目前较为普遍的开发利用方式，通过优化不同的工艺流程可得到既能满足生产要求，又能够降低能耗的碎石骨料与机制砂产品。

（2）由于剥离物具有较高的含泥量，将原矿与剥离物分开选别，既可降低碎石骨料生产设备的负荷率，又可保证产品质量。剥离物分选时产生的泥粉与尾泥也得到了价值化利用。

（3）碎石骨料加工生产采用四段一闭路流程，中碎后脱泥筛分，有效降低了碎石产品含泥量，后续筛分流程设备效率增大，产品稳定性提高。预先筛分出的泥粉料与后续流程筛分出的石粉料可为机制砂提供原料，大大提高了矿石利用率。