浅析砂石骨料加工系统的设计

摘要:水利工程砂石骨料加工系统主要生产混凝土骨料以及其他级配碎石料,整个生产过程涵盖料场规划、原料开采、骨料加工及存储等流程。

关键词:砂石骨料;加工系统;料场规划;工艺流程;系统规模;设备选型

中图分类号:TV42文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)02-007-01

1序言

砂石骨料加工系统可分为人工骨料加工系统和天然砂石料加工系统两种基本类型,主要根据主体工程附近的料源情况选择建立哪种形式的砂石骨料加工系统,对于天然骨料料源充足,且级配较合适的一般采用天然砂石骨料加工系统;对天然骨料料源不充足,或料源充足但级配相差大,而弃料量大的情况一般采用人工骨料加工系统。

2料场规划

在进行料场选择时,首先要了解工程的需要和河流梯级的近期发展规划、料源状况,以确定建立几个梯级共用或地区性的砂石生产基地,或建工程专用的砂石系统。

选定料场的可采贮量,除满足工程需要贮量外,还应留有一定的裕度备用,包括勘探的可能误差和需要用量的增加。

湿抗压强度在400kgf/cm2以上的致密块状岩石一般均可人工骨料的原料石,但应避免采用含有碱活性的原料。在符合质量要求的条件下应选取可碎(磨)性好,磨蚀性弱,粒形好、比重大、弹性模量和热膨胀系数小的岩石。

对于天然砂石料场,采用最优级配固然可以得到性能良好的混凝土,最大限度地节约水泥用量,应采用最佳经济级配减少弃料量

3系统生产规模和工艺流程

3.1系统生产规模

3.1.1系统工作制和设备符合能力

砂石骨料加工系统常见的工作制度有两班制和三班制,其中两班制月工作天数为25天,日工作14小时,月工作小时数为350小时;三班制月工作天数为25天,日工作20小时,月工作小时为500小时。

天然骨料的超径处理或人工骨料的粗碎工段,一般直接承受采场来料,其作用时间应与采场的采运工作制度一致,在超径处理或粗碎设备选择时,其负荷系数可取0.65～0.75;筛洗和中碎、细碎车间一般采用两班制,其设备的负荷系数可取0.75～0.85;棒磨机制砂,要求产品级配稳定,宜用连续三班工作制,其设备的负荷系数可取0.85～0.9。

3.1.2系统处理能力和生产能力

砂石骨料加工系统的生产规模用处理能力或生产能力表示。处理能力是以单位时间进入的原料量计算;生产能力则是按该车间所生产的产品的数量计算的。

3.1.2.1处理能力

料场开采和系统均全年生产的,或采料场汛期停产,系统全年生产的,系统处理能力均为采料场的开采能力,但成品堆料场的活容量应不小于(0.05～0.075)倍高峰时段的持续月处理能力,其中月高峰时段指浇筑强度为最高月强度70%以上的持续时期。

3.1.2.2生产能力

处理能力乘以成品率即为生产能力,在砂石骨料系统设计中常用生产能力表述各车间的规模。在制砂过程中,产品含量有相当数量的0.15mm以下的的石粉可以利用,掺用量一般不超过砂子总重量的12%,这部分利用的石粉,应计入成品产量。

3.2系统工艺流程

典型的天然砂石骨料生产工艺流程:超径石处理筛分和级配调整砂石清洗补充人工砂回水利用和污水处理;

典型的人工砂石骨料生产工艺流程:半成品生产碎石生产制砂回水利用和污水处理。

3.2.1天然砂石骨料加工系统

3.2.1.1超径石处理

天然砂石料中的超径石是指超过成品最大骨料粒径的原料。当超径石含量不多,或其破碎利用的经济价值不大时,一般作为弃料处理;如在经济上有利,可将超径石破碎后用做混凝土骨料,按连续生产的工艺流程进行设计。

3.2.1.2筛分和级配调整

从料场运输原料至条筛回车平台,超过成品骨料最大粒径的原料,作为弃料处理或进入粗碎车间进行级配调整;从条筛和粗碎车间出来的料经过胶带机运输至筛分车间,直接筛分出各种粒径的成品骨料,经胶带机运输至成品骨料仓。

3.2.1.3砂石清洗

天然砂石料中常含泥土,一般在振动筛上用高压水冲洗,如果污染物附着牢固,高压水冲洗不能满足要求时,应考虑增设机械洗石工序。

3.2.1.4补充人工砂

当天然砂石料的含砂量不足,或者天然砂的级配不好,可利用多余的粗骨料制砂补充或调整级配。人工砂和天然砂一般在棒磨机或螺旋分级机内混合,也可以分别堆存按比例配合使用。

3.2.1.5回水利用和污水处理

原石料中的污泥和粉粒含量,在水上和河滩料场中约占1%～6%;陆上料场变幅较大,为4%～20%。为控制砂石料的质量,常用较多水冲洗,以致分级机脱水时,溢流速度过大,大量细砂被带走。如果砂的粒径较粗,细砂就应回收利用,冲洗水经处理后,对于有污水排放标准的,应设污水处理设施,冲洗水回收循环使用。

3.2.2人工砂石骨料加工系统

3.2.2.1半成品生产

人工骨料的半成品是指块(卵)石原料经粗碎后所得的产品,最大粒径一般控制在中碎机允许最大进料粒径以内。根据地形条件和生产的需要,宜在粗碎设备之后或在二次粗碎设备与筛分楼之间设置半成品堆场,也可以设置容量较小的调节料仓。

3.2.2.2碎石生产

粗骨料加工的基本工艺流程有闭路和开路生产两类。如要提高碎石生产质量,宜选择闭路生产。闭路是将破碎车间的产品运输至筛分楼重新筛分分级,并将多余的骨料再次运输至破碎车间加工的循环路径。

3.2.2.3制砂

超细圆锥破碎机制砂,制砂效率高,钢耗能耗低,粉末含量少,但生产出来的砂的粒性较差。棒磨机制砂设备可靠、产品粒度均匀、级配有规律性、质量稳定、粒形好、粉末少。因此,在人工砂石骨料加工系统设计中,一般主要配置超细圆锥破碎机制砂,同时配置棒磨机制砂,二种砂料按一定比例参配,提高人工砂的质量。

3.2.2.4回水利用和污水处理

人工骨料加工中的粉末一般为5%～15%。为控制砂石料的质量,常用较多水冲洗,以致分级机脱水时,溢流速度过大,大量细砂被带走。如果砂的粒径较粗,细砂就应回收利用,冲洗水经处理后,对于有污水排放标准的,应设污水处理设施,冲洗水回收循环使用。

4设备选型

4.1破碎设备

破碎机的类型,应与所处理石料的物理性质、要求的破碎能力、破碎产品的粒径及设备的配置要求相适应。

粗碎是人工骨料生产中设备最重、土建工程量最大、投资最多的工序。考虑水利水电工程使用期限短、维修条件差,粗碎一般不宜采用过于大型的设备。但为保证粗碎作业的正常进行,粗碎机的进口尺寸,应与采装机械的斗容相适应,给料粒径不应大于破碎机进口宽度的0.85倍。

根据试验表明,破碎产品中的针片状含量:①难碎岩石较中等可碎岩石多;②鄂式破碎机最多,旋回式破碎机次之,冲击式破碎机、锤式破碎机和反击式破碎机粒形较好;③粗碎较中碎多,中碎较细碎为多;④粒径小,针片状含量多。

4.2制砂设备

4.2.1棒磨机

用棒磨机生产人工砂具有结构简单、操作方便、设备可靠、产品粒性好,粒度分布均匀、级配有规律性、质量稳定等优点,适用于磨碎各种软硬石料。

4.2.2锤式和反击式破碎机

适用于中硬岩石的破碎(如石灰石、白云石等),破碎特点为:破碎比大,扬尘大,制砂的级配不稳定,粒径偏粗。

4.2.3超细碎圆锥破碎机

用于制砂的给料粒径一般小于25mm,单位电耗仅3～5kw.h/t,钢耗低,产量高,但制品中的粗粒较多。