機(jī)制集料干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝特點(diǎn)分析

李衛(wèi)超，唐文亮，趙東明（1.中電建安徽長(zhǎng)九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

機(jī)制集料生產(chǎn)工藝核心流程為破碎、篩分和制砂[1]，其中破碎一般為兩段破碎，篩分為預(yù)篩分、檢查篩分和分級(jí)篩分等[2-3]，制砂工藝有制砂樓、整形制砂等方式。根據(jù)不同工序具體方式不同，機(jī)制集料生產(chǎn)工藝主要有濕法、干法以及干濕結(jié)合 3 種[4]。濕法生產(chǎn)具有集料表面潔凈、環(huán)境污染小、廢水處理量大等特點(diǎn)，干法生產(chǎn)具有用水量小、粉塵較大、工作環(huán)境較差等特點(diǎn)，而干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝具有集料表面潔凈、環(huán)境污染小、廢水處理量小、工作環(huán)境好、集料質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)[5]。

干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝中，預(yù)篩分是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有干濕可調(diào)的生產(chǎn)功能，混合料的檢查篩分和分級(jí)篩分為干法生產(chǎn)，粗集料進(jìn)倉(cāng)前為濕法生產(chǎn)，制砂工藝為干法生產(chǎn)。濕法生產(chǎn)可去除粉塵及原料中的軟弱顆粒，干法生產(chǎn)可控制細(xì)集料的含水率。干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝已在水利、建筑等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[6]，本文就機(jī)制集料干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 工藝概述

1.1 典型工藝流程

干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝包括粗碎、預(yù)篩、中細(xì)碎、分級(jí)篩分、制砂、檢查篩分、整形等工序。含有黏性泥團(tuán)的料源，在粗碎后進(jìn)入預(yù)篩分，然后采用洗泥機(jī)的濕法生產(chǎn)工藝處理黏性泥團(tuán)。若料源相對(duì)干凈，在粗碎后進(jìn)入預(yù)篩分干法生產(chǎn)。之后物料進(jìn)入中細(xì)碎或分級(jí)篩分，分級(jí)篩分采用干法生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)粗碎、預(yù)篩分、中細(xì)碎及分級(jí)篩分工藝后，粗集料在進(jìn)倉(cāng)前進(jìn)行沖洗。粗集料進(jìn)倉(cāng)后剩余集料進(jìn)入制砂車(chē)間，制砂車(chē)間一般采用立軸沖擊式破碎機(jī)制砂，立軸破碎機(jī)破碎后進(jìn)入檢查篩分車(chē)間，檢查篩分采用干法篩分，物料經(jīng)檢查篩分后，部分細(xì)集料直接進(jìn)入成品倉(cāng)，其余進(jìn)入整形車(chē)間整形。整形車(chē)間一般采用棒磨機(jī)或者高轉(zhuǎn)速立軸破碎機(jī)對(duì)物料進(jìn)行整形，整形后的物料直接進(jìn)入成品砂倉(cāng)。粗集料沖洗后產(chǎn)生的廢水及整形車(chē)間產(chǎn)生的廢水直接進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝原理如圖 1 所示。

圖1 干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝原理圖

1.2 典型設(shè)備選型

以某電站砂石加工系統(tǒng)為例，其人工集料生產(chǎn)系統(tǒng)主要設(shè)備配置如表 1 所示 。

表1 人工集料生產(chǎn)系統(tǒng)主要設(shè)備配置表

2 工藝特點(diǎn)

2.1 工藝調(diào)控靈活

機(jī)制集料生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)料源情況選擇在預(yù)篩分篩面加水，洗泥機(jī)內(nèi)加水或不加水。當(dāng)生產(chǎn)細(xì)集料要求石粉含量較高時(shí)，可通過(guò)回收石粉工藝使石粉含量達(dá)到要求；當(dāng)要求石粉含量較低時(shí)，可通過(guò)風(fēng)選或水洗工藝使石粉含量達(dá)到要求。

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良

細(xì)集料含水率穩(wěn)定，石粉流失少，有利于混凝土拌和物的質(zhì)量控制；生產(chǎn)的成品粗集料表面潔凈，提高了混凝土質(zhì)量；減少了軟弱顆粒進(jìn)倉(cāng)概率，提高了成品集料質(zhì)量。金安橋水電站砂石系統(tǒng)采用干濕結(jié)合法生產(chǎn)工藝，將一篩、二篩車(chē)間的干砂與濕砂分倉(cāng)堆存、摻配銷售，并進(jìn)行了干、濕砂分倉(cāng)堆存和摻配試驗(yàn)研究，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，從而解決了成品脫水困難的問(wèn)題。

2.3 生產(chǎn)效益顯著

廢水處理規(guī)模小，降低了供排水及廢水處理費(fèi)用；成品砂入倉(cāng)含水率低，脫水時(shí)間短，可以減少成品砂的儲(chǔ)存容積，節(jié)約投資。該砂石系統(tǒng)采用干濕結(jié)合生產(chǎn)工法，系統(tǒng)生產(chǎn)用水量由 1 500 m3/h 減少到 500 m3/h。按每天兩班制14 h，每月生產(chǎn) 25 d 計(jì)算，每年減少?gòu)U水處理量約 420 萬(wàn)t；用水成本按 0.6 元/m3統(tǒng)計(jì)，每年可為項(xiàng)目節(jié)約運(yùn)行成本252 萬(wàn)元。

2.4 生態(tài)環(huán)境友好

與傳統(tǒng)濕法生產(chǎn)相比用水量至少節(jié)約 50%。揚(yáng)塵少，生產(chǎn)環(huán)境好，除塵投入少。向家壩電站馬延坡砂石系統(tǒng)工程采用干濕結(jié)合生產(chǎn)工藝，比全濕法生產(chǎn)工藝減少用水量約1 680 萬(wàn) t。另采用的除塵吸粉工藝，每年收集石粉約 5 萬(wàn) t。

3 工藝控制要點(diǎn)

3.1 預(yù)篩分

當(dāng)料源含較多黏性泥團(tuán)或軟弱顆粒時(shí)，采用濕法生產(chǎn)，該工序用水量一般為物料篩分處理量的 0.3～0.5 倍，水壓宜 ＞2.0 MPa，且可適宜加大，加水點(diǎn)一般選在篩面上或洗泥機(jī)內(nèi)。通過(guò)控制預(yù)篩分最下層篩板孔徑，達(dá)到控制進(jìn)入洗泥機(jī)的物料粒徑及處理量。同時(shí)通過(guò)控制洗泥機(jī)轉(zhuǎn)速，減少物料含水率和物料流失。當(dāng)料源比較潔凈時(shí)，預(yù)篩分采用干法生產(chǎn)，并對(duì)其封閉，設(shè)置除塵裝置。

3.2 入倉(cāng)沖洗

粗集料在入倉(cāng)前進(jìn)行沖洗，以去除表面裹粉。沖洗的用水量一般為粗集料產(chǎn)量的 0.2～0.4 倍。水壓 ＞1.0 MPa，并可適宜加大。根據(jù)粗集料的產(chǎn)量，選取合適的沖洗篩分設(shè)備。沖洗篩分宜選用物料停留時(shí)間較長(zhǎng)、能充分沖洗的設(shè)備，篩上物的厚度宜為篩網(wǎng)孔徑的 2～3 倍。

3.3 制 砂

一般還須設(shè)置整形工藝。料倉(cāng)容積應(yīng)達(dá)到 8 h 以上儲(chǔ)量，通過(guò)在原料倉(cāng)和進(jìn)出料膠帶機(jī)上設(shè)置防雨棚，可有效控制進(jìn)料含水率在 3% 以內(nèi)。采用高頻篩設(shè)備作為檢查篩分，以提高篩分效率。選擇鋼絲篩網(wǎng)和熱熔篩網(wǎng)，并通過(guò)調(diào)節(jié)篩網(wǎng)的孔徑來(lái)控制細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)。根據(jù)料源特性和工藝，合理化選擇整形設(shè)備，例如高轉(zhuǎn)速立軸破碎機(jī)或棒磨機(jī)。

3.4 除 塵

物料在破碎、篩分過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粉塵[7]，粗碎進(jìn)料口一般采用噴霧方式進(jìn)行降塵，出料口進(jìn)行封閉；在預(yù)篩分（干法時(shí)）、分級(jí)篩分和檢查篩分車(chē)間等部位對(duì)車(chē)間進(jìn)行整體封閉，并設(shè)置除塵裝置；在中細(xì)碎、立軸破車(chē)間等對(duì)設(shè)備的進(jìn)出口進(jìn)行封閉，并設(shè)置除塵裝置。

根據(jù)生產(chǎn)中產(chǎn)生粉塵的多少及濃度，選擇相應(yīng)風(fēng)速、風(fēng)量和管徑的除塵設(shè)備。除塵設(shè)備安裝和運(yùn)行中應(yīng)注意 5 個(gè)方面。① 根據(jù)揚(yáng)塵的部位選擇合適的吸塵點(diǎn)。② 布置風(fēng)管時(shí)要盡量平順，避免出現(xiàn)＜90° 的拐彎。③ 為確保除塵效果，運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制物料的含水率。④ 要及時(shí)對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行清理維護(hù)。結(jié)合生產(chǎn)特點(diǎn)，設(shè)置合適的粉塵清除頻率。⑤清除后的粉塵外運(yùn)時(shí)應(yīng)采取密閉措施，避免造成二次污染，運(yùn)輸設(shè)備宜選用水泥罐車(chē)。

3.5 廢水處理

生產(chǎn)中的廢水主要來(lái)自預(yù)篩分車(chē)間、沖洗篩分車(chē)間和制砂整形車(chē)間?！笆刍厥疹A(yù)處理＋絮凝沉淀＋機(jī)械脫水”是目前廢水處理主要采用的工藝，其采用了分級(jí)處理的思路，改變了占地面積大的傳統(tǒng)多級(jí)沉淀流程，處理規(guī)模大，適應(yīng)礦山工程在選址和建設(shè)方面的需求。機(jī)械脫水是目前主流脫水處理方式，采用設(shè)備主要有真空帶式壓濾機(jī)、廂式板框壓濾機(jī)、高壓隔膜壓濾機(jī)、臥式螺旋離心機(jī)、陶瓷過(guò)濾機(jī)等[8]。各種污泥脫水設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性如表 2 所示。

表2 各種污泥脫水設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性

3.6 石粉控制

流失的細(xì)砂采用旋流器加脫水篩進(jìn)行回收后，均勻添加到成品砂中。當(dāng)細(xì)集料石粉含量超過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用風(fēng)選或水洗的方式去除細(xì)集料中石粉；當(dāng)石粉含量不夠時(shí)，將廢水處理和除塵工藝收集的石粉均勻地添加到成品砂中。通過(guò)以上工藝，使成品砂的細(xì)度模數(shù)和石粉含量滿足規(guī)范要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1) 干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝通過(guò)水洗粗集料，生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的機(jī)制粗集料；通過(guò)細(xì)砂和石粉回收，確保了機(jī)制砂的品質(zhì)優(yōu)良。

(2) 該工藝整體降低了項(xiàng)目建設(shè)投資和運(yùn)行成本，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，可創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

(3) 該工藝既能有效地控制粉塵排放，使生產(chǎn)環(huán)境更優(yōu)；又明顯節(jié)約了用水量，降低了廢水處理難度，更為節(jié)能環(huán)保，環(huán)境效益顯著。

(4) 干濕法結(jié)合生產(chǎn)工藝通過(guò)金安橋水電站、向家壩水電站以及安徽池州長(zhǎng)九（神山）灰?guī)r礦等項(xiàng)目機(jī)制集料生產(chǎn)線的應(yīng)用，充分證明了其具有很大的應(yīng)用基礎(chǔ)和推廣優(yōu)勢(shì)，能為社會(huì)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)良好效益。