機制砂石骨料場設(shè)備選型與工藝設(shè)計

時間：2015-04-07作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：48

近年來，中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，也帶動了混凝土基本產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。隨著一系列重要工程的逐步開展，使市場對于混凝土的需求量大增；同時，市場對于高品質(zhì)混凝 土的需求也日益旺盛；再加上全國環(huán)保意識的抬頭，導(dǎo)致混凝土的生產(chǎn)成本上升；在這三種壓力之下，混凝土產(chǎn)制經(jīng)營的策略勢必要有較大的轉(zhuǎn)型，以應(yīng)對未來行業(yè) 內(nèi)的激烈競爭。
 
          在混凝土的生產(chǎn)原材料中，有80%為砂石骨料。由此得出，砂石骨料一定是決定混凝土性能及生產(chǎn)成本的重要材料。近十幾年來，筆者一直在海峽兩岸從事混凝土 行業(yè)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，既懂得如何控制混凝土生產(chǎn)成本，又能夠制造出高品質(zhì)混凝土產(chǎn)品的成功的從業(yè)者，都懂得利用優(yōu)良的砂石骨料來提高混凝土的性能。但是，由 于市場供需的不平衡，再加上大部分混凝土制造者并不十分了解砂石骨料的重要性，導(dǎo)致砂石產(chǎn)制業(yè)的制造工藝并無長足的進(jìn)步。這兩年混凝土產(chǎn)業(yè)界掀起一股“高 性能混凝土”的研發(fā)風(fēng)潮，但是，若無砂石產(chǎn)業(yè)的精品砂石配合，將很難完成這一研究。

機制砂砂生產(chǎn)線
 
          一、礦區(qū)的開發(fā)
         原料是國家的資產(chǎn)，任何礦區(qū)的**都必須經(jīng)過國家及地方**的準(zhǔn)許。有了礦區(qū)的采礦權(quán)后，除了必須對當(dāng)?shù)氐乃Y源、對外交通、地型**、人文政治及環(huán)境沖 擊的具體情況進(jìn)行評估之外，為了保證投資的回報，較需要通過專業(yè)技術(shù)對骨料的材質(zhì)做出科學(xué)的分析。例如：
         (1) 是否會產(chǎn)生鹼骨材反應(yīng)？……骨材堿性試驗。
         (2) 骨料是否有優(yōu)良的耐磨性？……骨材洛杉磯磨損試驗。
         (3) 骨料是否有優(yōu)良的健性？……骨材健性試驗。
         (4) 巖石類屬︰火成巖？水成巖？石灰?guī)r？變質(zhì)巖？
 
         二、生產(chǎn)線的規(guī)劃
        （一）破碎型態(tài)的決定
          一顆原材石頭破碎為生產(chǎn)所需要的骨料成品，須經(jīng)過多少次的破碎？破碎流程越多，設(shè)備、運營成本就越高；然而，只經(jīng)過一到兩次破碎的砂石骨料成品，無論是粒 度的分配，還是粒型都很難達(dá)到精品砂石的要求。（越多的破碎流程，就會使設(shè)備、營運成本越高；）但是，只經(jīng)過愈少次破碎的砂石骨料成品，無論其會愈趨不理 想。）精品砂石要求其扁長率不得**10%，要達(dá)成此質(zhì)量要求 的砂石骨料，至少需有三次以上的破碎流程，當(dāng)然若想讓砂石骨料外型較趨**，則需規(guī)劃四次破碎的流程；在關(guān)于三次破碎或四次破碎流程的選擇上，由市場需求 與投資、營運成本的經(jīng)濟效益來決定。
 
         （二）砂石骨料的成品類別及產(chǎn)量的決定
          砂石骨料的成品類別及產(chǎn)量，由破碎及篩分處理機具的處理能量(Capacity)及該機具的數(shù)量來決定，一般因機具的配置及設(shè)備考量。一條生產(chǎn)線的較大能量在1000t/h左右，要想具有較大的產(chǎn)量時，就必須考慮多條生產(chǎn)。
 
          因為破碎或篩分機具所要處理的制程半成品有所不同，故根據(jù)進(jìn)入這些處理單元的時候的量及尺寸的差異，需先作好機具型別及數(shù)量的規(guī)劃；尺寸在流程中由大到 小，依此決定處理機具的型態(tài)，量的分配就非常重要了，整體流程的平衡(Balance)是砂石骨料產(chǎn)制成功與否的關(guān)鍵，材料在制程中的流量平衡不僅能提高 產(chǎn)量，而且也是砂石質(zhì)量的保證，所以，首先須從流程的尾端往**作量的安排布置。 綜合流程中半成品骨料的量及尺寸的安排，以三次破碎生產(chǎn)線為例，根據(jù)【圖一】說明︰

砂石骨料廠初步規(guī)劃
           上圖假設(shè)為三次破碎，產(chǎn)量為350~400t/h(即四項成品的總量)的砂石骨料生產(chǎn)流程；則在6位置的進(jìn)料尺寸為0~30mm，較終篩分機具的處理量須 大于400t/h，在5位置的進(jìn)料尺寸為5~100mm，三次破碎機的處理量須在400t/h左右，在3位置的進(jìn)料尺寸為0~200mm，二次篩 分機的處理量須大于400t/h，在1位置的進(jìn)料尺寸為5~200mm，三次破碎機的處理量須在400t/h左右，在?位置的進(jìn)料尺寸為0~200mm， 二次篩分機的處理量須大于400t/h，所以在?位置的進(jìn)料尺寸須在1000mm以下，一次破碎機的處理量須在400t/h左右。
 
           （三）流程的細(xì)部規(guī)劃
            排定基本流程量及骨料尺寸大小的分析后，接下來必須考量使用何種破碎機及分篩機，所使用機種的不同會影響一些細(xì)部流程的不同。較明顯的例子就是破碎機型別的不同，對細(xì)部流程之規(guī)劃會有很大的不同。
 
           使用圓錐破(Cone Crusher)時，對材料的飼料流量控制很重要，所以在所有原料進(jìn)入圓錐破之前較好有緩沖倉(Surge Bin)的配置，以維持圓錐破在「滿料」之下(這樣石料間才會因活動錐的帶動，產(chǎn)生相互擠壓、破碎的動作)操作提高其運轉(zhuǎn)效率，若圓錐破在非滿料之下運轉(zhuǎn) 不但降低產(chǎn)能，而且破碎的產(chǎn)品的其粒形會產(chǎn)生大量的“針片狀”；當(dāng)然儲存區(qū)(Stockpile)的給料，一般都會有飼料機(Feeder)的設(shè)置，用以 控制其流程中給料的穩(wěn)定性；另外圓錐破破碎的原理是制造骨料連續(xù)級配的較佳設(shè)備，但是原材料間必須有足夠的空間予執(zhí)行其破碎的功能，太過完整的級配材料不利于擠壓破碎；所以，對原材料的“清潔度”會有較高的要求，在此要求之下，所有圓錐破的后端都要有分篩機的配置，讓較“干凈”的回料再作破碎加工。
 
           同樣，若使用沖擊式破碎機(Impact Crusher)就沒有使用圓錐破有利，因為不須考慮飼料需要滿料及材料清潔度的問題，所以使用沖擊式破碎機就 不須有緩沖倉的配置，同時，也因破碎動作屬于擊破，回料自然沒有干凈的要求，制程中分篩機的配置也可以簡單的多。但是，沖擊式破碎機也有先天的不足：產(chǎn)品 的針片狀過高且成品的含粉量過大，這種設(shè)備用在精品砂石骨料的制程是很致命的。若一定要用這種破碎機，就要在其后段制程中安裝立軸式回旋破碎機 (Gyratory Crusher)，作為砂石骨料顆粒的整型兼破碎的作用。
 
           振篩機(Screen)依其外型可分成斜篩和平篩兩大類型，各有其優(yōu)缺點；在動力需求上，斜篩較平篩具有較節(jié)省能源的作用，空間的使用效率則是平篩較斜篩 較優(yōu)。一般在制程中作細(xì)料篩分的振篩機多為單層或雙層篩網(wǎng)的設(shè)計，成品篩則大都為多層篩的設(shè)計，不同型號的振篩機在流程細(xì)部的安排上，會隨著其功能的不同 而有不一樣的流程；重要的是要如何借不同網(wǎng)目的篩網(wǎng)來生產(chǎn)不同規(guī)格的產(chǎn)品和處理的能力合不合乎要求。另外，濕式制程與干式制程在振篩機的構(gòu)造上有很大的不 同，濕式在振篩機上會有水噴灑清洗系統(tǒng)，而干式則須加裝密封外罩及強力的抽塵設(shè)施。
 
           透過上述的基本流程量及骨料尺寸大小的分析，再依破碎機及篩分機廠家所提供的機械諸元中，挑選出適用的機型，現(xiàn)以產(chǎn)能350~400t/h濕式制程，破碎 機為額碎機(Jaw Crusher)及圓錐破(Cone Crusher)，傾斜式振篩機為例，作以下兩種制造流程的設(shè)計。
 
          【圖二】為典型的圓錐破制造的流程圖，其特點為每次破碎后，都須經(jīng)過振篩機將較大成品尺寸以下的細(xì)料篩分出來，其余尺寸再回至圓錐破作破碎處理，為使圓錐破能保持“滿載”的運轉(zhuǎn)，在其供料**都設(shè)有一飼料機(Feeder)。
 
           考慮石料經(jīng)過一次破碎后的半成品，其所含的細(xì)料并不多，故在進(jìn)入二次破碎之前，并不須設(shè)置一臺振篩機作剔除成品料的流程，同時增設(shè)另一儲料區(qū)，用以增加流程的彈性及另一種半成品的產(chǎn)品，所以，從【圖二】的流程修正如【圖三】的流程。

圓錐破的砂石骨料工藝流程

修正后的砂石骨料流程
表一：設(shè)備配置表

圖號	設(shè)備名稱	設(shè)備規(guī)格內(nèi)容	圖號	設(shè)備名稱	設(shè)備規(guī)格內(nèi)容
【1】	級配進(jìn)料斗	約15M3	【18】	細(xì)碎(C.C)緩沖倉	約1.5M3
【2】	控制室		【19】	細(xì)圓錐破(C.F)	D:1200m/m 300HP 美國Nordberg
【3】	電器室	配電盤及各項開關(guān)	【20】	粗細(xì)碎出料帶	L:10M,W:1200mm 15HP
【4】	級配飼料機	4尺×12尺  30HP	【21】	上篩輸送帶	L:30M,W:1000mm 40HP
【5】	原石斜篩	5尺×10尺  20HP	【22】	粗回輪洗砂機	5尺×18尺 15HP
【6】	顎碎機	40寸×30寸  200HP	【23】	脫水機	雙軸震動式 10HP
【7】	顎碎機出料輸送帶	L:30M,W:1000mm 30HP	【24】	砂輸送帶	L:30M,W:600mm 20HP
【8】	一段貯存區(qū)	一次破碎料貯存區(qū)	【25】	脫水機	雙軸震動式 10HP
【9】	粗碎(C.C)進(jìn)料輸送帶	L:30M,W:1000mm 40HP	【26】	細(xì)回輪洗砂機	5尺×15尺 15HP
【10】	粗碎(C.C)緩沖倉	約1.5M3	【27】	粗分篩機	7尺×18尺 70HP 二臺
【11】	粗圓錐破(C.C)	D:1200mm 200HP閩臺嘉杉	【28】	水平回料輸送帶	L:8M,W:1200mm
【12】	細(xì)碎(C.F)緩沖倉	約1.5M3	【29】	傾斜回料輸送帶	L:20M,W:1000mm 30hp
【13】	細(xì)圓錐破(C.F)	D:1200mm 200HP閩臺嘉杉	【30】	成品分篩機	7尺×18尺 50HP
【14】	二段貯存區(qū)	二次破碎料貯存區(qū)	【31】	0.5公分出料輸送帶	L:30M,W:600mm 20HP
【15】	鋼構(gòu)地道		【32】	2公分出料輸送帶	L:30M,W:700mm 20HP
【16】	磁選機	D:900mm,MW5-6  空冷式 閩臺鑫城電機	【33】	1公分出料輸送帶	L:30M,W:700mm 20HP
【17】	粗碎(C.C)進(jìn)料輸送帶	L:30M,W:1000mm 30HP

 
 
          三、設(shè)備和工具的選擇
          （一）一次破碎機的選擇
          依礦區(qū)所采取石材的尺寸大小，經(jīng)由機具公稱進(jìn)料口尺寸(Nominal feed opening)及閉邊排料口徑(Closed side setting C.S.S.)查出破碎產(chǎn)量，選擇一次破碎機的型態(tài)，至于選用額碎機還是沖擊式破碎機，可經(jīng)由下列兩種破碎產(chǎn)品的粒度分布圖為技術(shù)參考依據(jù)。

顎式破碎機破碎粒度曲線圖

沖擊式破碎機破碎粒度曲線分布圖
 
            （二）二、三或四次破碎機的選擇
             由較大進(jìn)料尺寸(Nominal feed opening)、較小排料口尺寸(Closed side setting C.S.S.)及機具型式，并依機具制造廠的規(guī)范說明，可查出該機具的產(chǎn)量大小，核對該機具配屬在【圖一】位置，判斷是否合乎該流程的需求，或者該機器所 需要的配置量；一般若有四次破碎的流程，則一定選用立軸式回旋破碎機(Gyratory Crusher)作為*四次破碎的機器(因為回旋破碎機的進(jìn)料尺寸不能過大，一般都限制在40mm以下)。
 
              作為二、三次破碎的機具一般都是使用圓錐破(Cone Crusher)、回旋破碎機(Gyratory Crusher)或沖擊式破碎機(ImpactCrusher)，三種機具的破碎型態(tài)都不相同；如何選用依產(chǎn)制的目的、機器成本及使用者的習(xí)慣而有所不 同，沖擊式破碎機的破碎性能如上【圖六】所示，而圓錐破及立軸式回旋破碎機的破碎產(chǎn)品粒度分布圖則分別如下【圖七】和【圖八】。

圓錐破碎機的破碎粒度曲線分布圖

回旋破碎機的破碎粒度曲線分布圖
           透過這些不同類型的破碎性能圖，可讓我們可了解在砂石骨料場的制造流程中，這些破碎機械該被安置的位置；額碎機較適合使用在大尺寸(約大于500mm以 上)顆粒的原材料破碎，一般被用于**次大顆粒的破碎。沖擊式破碎機的 破碎比則有較高的破碎比，適用在不須作多次破碎的產(chǎn)品流程中，其較大的缺點在于產(chǎn)出 過多的細(xì)粉料。圓錐破的破碎顆粒有較**的顆粒級配，透過閉邊排料口徑(Closed side setting C.S.S.)的良好管理，會有較好的粒型及產(chǎn)量，隨破碎齒板的不同可作很廣泛的應(yīng)用(第二、三甚至于四次破碎)。回旋破碎機的主要目的在于成品的『整 形』及細(xì)骨料的產(chǎn)出，一般用于*四次破碎較多，可以完全消除骨料的針狀扁平率，故要制造**的精品砂石，就必須使用這型的破碎機。
 
          （三）振動篩的選擇
           篩分機是產(chǎn)品粒度分配的重要機器，砂石骨料的粒度級配須符合「中國混凝土相關(guān)規(guī)范」中「普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)」(JGJ-52)的相關(guān)規(guī) 定，砂石的級配會隨著振動篩的型態(tài)及篩網(wǎng)網(wǎng)目有很大的不同。砂石級配如 何配置應(yīng)用是屬于應(yīng)用端(混凝土廠、瀝青廠及其他施工單位)的責(zé)任，應(yīng)用端是該要求砂石骨料廠將碎解好的骨料成品分成數(shù)種規(guī)制的集料，以利于廣泛的應(yīng)用， 不能任由砂石骨料廠，因成本考慮（量）只生產(chǎn)單一集料的產(chǎn)品，這樣才能提升整個砂石產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量水平，充份利用現(xiàn)有資材，進(jìn)而降低整個國家社會的成本。
 
            振動篩的型態(tài)、大小及篩網(wǎng)配置，依其在產(chǎn)制流程的功能會有所不同，較好依振動篩制造廠所提供的機械規(guī)范作配置，特別是在干式的生產(chǎn)流程中，因為干式流程的 揚塵都發(fā) 生在破碎及分篩過程，尤其是分篩的制程，如何減少揚塵的發(fā)生不僅是要有密封抽塵的振篩機，在流程中與破碎機及收塵設(shè)施如何相互搭配成為一重要的制造技術(shù)。
 
           四、結(jié)論與感想
          （一） 結(jié)論
          綜合上述討論，要創(chuàng)建規(guī)制化的砂石骨料生產(chǎn)線，必須經(jīng)以下各步驟循序完成。
          1、砂石礦區(qū)的選擇除一些經(jīng)營的考慮之外，石材本質(zhì)的特性必須作充分了解。
          2、決定預(yù)計的產(chǎn)量及生產(chǎn)的型態(tài)。
          3、規(guī)劃產(chǎn)制線的產(chǎn)能流量平衡圖。
          4、 依據(jù)產(chǎn)能流量平衡圖配制生產(chǎn)機具。
          5、 規(guī)劃實際機具的平面配置圖。
          6、找尋可靠的砂石碎解機械廠家，充分了解該機具的性能。
 
         （二）、感想
          想要制造高性能混凝土，首要之務(wù)需要有優(yōu)良的砂石作基礎(chǔ)，所謂優(yōu)良砂石為：(1)質(zhì)地堅硬低吸水率，不變質(zhì)。(2)粒度級配良好。(3)粒型圓滑。其中的(2)(3)項完全須由良好的砂石制造工藝，才可完成。
 
          以目前西南地區(qū)的砂石狀況還有很多須要改進(jìn)之處，尤其大部份砂石產(chǎn)制業(yè)者皆未能充份掌握砂石生產(chǎn)的技術(shù)，故生產(chǎn)設(shè)備過于簡化而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量低下。使應(yīng)用端 必須花費較高的成本來達(dá)成規(guī)范的要求，浪費了國家資源；另有部份廠家將砂石產(chǎn)制流程復(fù)雜化，投入龐大的設(shè)置及營運成本，也未必有很好的效果，十分可惜。如 何規(guī)劃一個完整的砂石生產(chǎn)流程的技術(shù)，是目前從事砂石碎解業(yè)者必修的課題。 求過于供，是砂石進(jìn)步的絆腳石，唯有改變市場的競爭機制才會有長足的進(jìn)步，有遠(yuǎn)見的砂石業(yè)者現(xiàn)在正是把握機會的好時機。
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