人工砂石系统制砂工艺及质量控制方法研究

【摘要】混凝土在建筑建设中应用十分广泛，而混凝土的品质与砂石质量有着十分密切的联系，因此对人工砂石的品质进行控制的研究就变得十分重要。本文将结合实际情况，对人工砂石的有关工艺以及对质量进行控制的方法进行研究并进行简要的分析与介绍。

【关键词】人工砂石 工艺 质量控制 方法

在我国人工生产砂石已经有了很多年的历史，但是如何保证人工生产的砂石的品质以及生产流程的环保性仍然是我们努力研究的主要方向，也是我们需要发展与提高的重要方面。我国传统的进行砂石生产的方法主要是干法制砂与湿法制砂两种，但是这两种方法都有自己的局限性，在细度、石粉含量、含水率与环保等方面往往不能完全达到规范要求。除了生产工艺方面的问题，我们在对砂石质量进行控制的方面也存在不足，有很多值得改善提高的地方。对砂石质量进行有效控制需要掌握一定的方法与技术，这也是我们未来需要研究的主要方向与内容。下面我们将结合多年来的实践与研究，对改进的生产工艺以及对品质进行控制的方法进行简要的分析介绍，希望对研究人员有所引导与启发，促进该领域研究的进一步进步与发展。

人工砂石加工系统制砂工艺

随着时代的进步与发展，系统工艺这一全新的设计理念被广泛的应用在多个领域，与砂石进行加工的工艺进行了有效融合。在原来，我们在对人工砂石进行生产中我们多采用锤式制砂机干法制砂这一工艺，通过这种工艺所生产出来的人工砂粒形较好，但石粉含量常超过规范要求，而且成本也比较高。

现在，经过多个工程实践摸索出来的经验，我们多采用破碎法（水电行业常采用立轴冲击破碎机制砂，市政行业较多采用制砂型圆锥破碎机制砂）与棒磨相结合的砂石加工方法，其中以立轴制砂为主、棒磨机制砂为辅（棒磨机主要调节人工砂的粒形和细度模数）。这种以立轴制砂为主、棒磨机制砂为辅的方法不仅保证人工砂的质量、还降低制砂过程中的磨耗及能耗、减少了石粉流失，降低污水处理能力，也简化了生产流程，降低了能耗及污水排放，有助于环保。近年来三峡、向家坝、糯扎渡、黄登等的砂石系统都是采用了该方法的典型代表。

有些特难破碎的岩石，比如抗压强度高、韧性好的玄武岩，为了保证人工砂的粒形、细度模数、石粉含量等达到国家及行业规范要求，制砂循环往往以棒磨机制砂为主，立轴制砂为辅。龙开口水电站筹建期砂石加工系统，针对抗压强度为163.3～172.9MPa难破碎的玄武岩，采用了以棒磨机制砂为主、立轴制砂为辅的制砂工艺，生产出的人工砂细度模数、石粉含量等质量指标都达到了规范及合同要求。现有水电行业人工砂石加工系统的制砂工艺绝大多数都采用了“立轴制砂”+“棒磨制砂”相结合的方法，实施过程中以谁为主，还要根据毛料的实际岩性来确定。水电行业人工砂石系统制砂工艺的探索和研究也为其它行业的人工砂石提供了很好的借鉴，为国家水电行业的发展作出了重要贡献。糯扎渡水电站火烧寨沟砂石加工系统工艺流程图如下。

环保是我们这个时代的一个重要主题，在今后砂石生产工艺中环保因素在工艺设计中将会被越来越多的考虑在内。为了相应环保主题，我们在进行生产工艺的调整中要研发砂石破碎效率高、能耗低、磨损低的设备，从而提高产品品质以及系统处理等能力。除此之外我们还需要对生产工艺进行必要的简化以及改进，从而缩短整个啥时生产的周期，从而节约成本也减少对资源的浪费，提高资源的利用率。

一、 人工砂质量控制工艺措施

人工砂质量标准，根据现行的《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144-2001）要求，人工砂应质地坚硬、清洁、级配良好，人工砂细度模数宜在2.4～2.8范围内；其含水率应保持稳定，人工砂饱和面干的含水率不宜超过6%，其余技术指示如下表。

水电站的勘查设计单位在前期会对所选毛料进行试验，选其各项指标都符合规范要求岩石作为人工砂石系统的毛料。施工单位在加工过程中往往只需控制细度模数、含泥量、石粉含量。

（1）细度模数

人工砂的细度模数集中体现了砂的粒形和级配，按规范要求，人工砂宜采用中砂，细度模数为2.4～2.8之间。人工砂立轴制砂后砂的细度模数较高，常在2.9～3.3之间。这了控制砂的细度模数，在制砂工艺时就针对不同的岩性采用不同的制砂工艺。石灰岩等中等硬度的易破碎岩石，可采用立轴冲击破为主，棒磨机为辅的工艺。花岗石较坚硬，但制砂好效果较好、粒形好的情况，可只采用立轴砂石。玄武岩等特别坚硬、韧性好、很难破碎的岩石以棒磨机制砂为主、立轴冲击破制砂为辅。

为了控制砂的细度模数，在分级时可在筛分车间设3*3mm、5*5mm筛网，将3～5mm骨料剔除来。3～5mm这部分骨料，其粒形往往较差，大部分都是针片状，尤其是玄武岩破碎后这部分骨料粒形更差。这部分粗颗粒进入了小石中就变成了逊径，进入成品砂中会造成砂细度模数超标。这部分粗颗粒单独分级出来后可以进入棒磨机进行再加工，也可以进入高速立轴破进行整形。

（2）含泥量控制

人工砂中含泥块是不允许有，其含泥量没要求。主要原因是毛料干净的话，人工砂中就不存在含泥量。天然砂中≤0.08mm颗粒含量定义为含泥量，但人工砂中≤0.08mm颗粒也是由岩石磨成的。水电行业中对≤0.08mm颗粒到底是石粉还是泥土没有严格定义，可借鉴建筑行业亚甲蓝试验来鉴定到底是石粉还是泥土颗粒。

人工砂中的含泥量主要来源于料场表层的耕植土，石灰岩等沉积岩中往往也带有黏土夹层。为了控制砂中的含泥量，料场表层覆盖层、风化层等一定要剥离干净，并通过施工单位的质检部门、设计单位、监理单位及业主检查验收合格后放可进行有用料的开采，从源头控制，杜绝泥土进入人工砂石系统。在开采料开采过程中，如遇有比较集中的夹泥时，严格按照相关要求进行清除，确保有用料内不混杂废渣料和泥土。同时在砂石加工系统生产过程中可采取增大筛分车间用水量、冲洗水压力等措施来控制。

（3）石粉含量

人工砂中石粉含量根据水电行业规范要求需控制在6～18%，不同的岩石岩性破碎出来的人工砂石粉含量不同。锦屏二级水电站采用了引水隧洞开挖弃渣作为砂石加工系统毛料，其岩性是大理岩。锦屏二级东端砂石加工系统制砂只采用了立轴冲击破碎制砂，其人工砂的石粉含量为30～40%。糯扎渡水电站毛料岩性是花岗岩，人工砂石系统生产时采用了立轴冲击破湿法生产，其人工砂的石粉含量为15～23%。龙开口水电站筹建期砂石系统毛料是难破碎的玄武岩，采用了立轴冲击破联合制砂，其人工砂的石粉含量为8.8～10%，其含量偏低；采用棒磨机制砂，其石粉含量约为15.5%。

针对人工破碎后石粉含量较高的岩石（比如大理岩、花岗岩等），制砂环节最好采用立轴冲击式破碎机，不宜再布置棒磨机车间。石粉含量过高的岩石，可采取干法去石粉。比如锦屏二级水电站的大理岩，石粉含量高达40%。其东端砂石系统就采用了选粉设备（主筛分车间布置了4台XF-3500，检查筛分车间布置了4台XF-3000），干法去石粉，经风选设备处理后石粉含量约为20%。针对花岗岩这类石粉含量略高的岩石，可采用湿法去石粉，加大筛分车间用水量和冲洗水压力，就能很好地控制石粉含量。糯扎渡火烧寨采用此方法后，其石粉含量控制到了10～16%，中值约14%。

针对石粉含量较低的玄武岩，可采用棒磨机制砂为主，辅以石打铁腔型立轴冲击破，同时采用细砂回收装置处理污水，回收部分石粉掺入成品砂中，以提高其石粉含量。

综上可知，通过多年的实践与研究，在砂石生产方面我们已经做出了必要的调整与完善，并且结合环保主题，在节约能源、减少排放、缩短生产周期方法取得了不小的成就。除了对生产工艺的改进对质量进行控制也是保障砂石生产的一个重要方面，质量控制的方法有很多，做到对方法的熟练掌握以及合理利用就可以实现对砂石质量的有效控制。

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