随着天然砂资源的枯竭和政府管控力度加大,机制砂代替天然砂是必然趋势,同时砂石矿山开采也向着规范化和集约化发展,砂石加工工艺技术日趋成熟。选择合理的制砂工艺及设备,才能有效保障砂石料产量与质量。
从20世纪60年代以来我国经历的主要制砂方式包括:棒磨机制砂、立轴式冲击破碎机制砂、棒磨机与立轴式冲击破碎机联合制砂、2级立轴式冲击破碎机联合制砂(常速立轴式冲击破碎机单独制砂,高速立轴式冲击破碎机整形配合调节),以及最新的塔式制砂楼系统制砂等。
棒磨机制砂适宜湿法生产,立轴破碎机和塔式制砂楼系统适宜干法生产。对于硬度特别高的岩石,通常采用棒磨机与立轴式冲击破碎机联合制砂;易碎岩石或中等可碎岩石通常采用2级立轴式冲击破碎机或塔楼式制砂系统。
1.棒磨机制砂棒磨机是早期砂石加工系统的主要制砂方式,软硬岩石均适用,目前一般用于调节砂的石粉含量和细度模数,不作为主要制砂设备。
优点:结构简单、操作方便、设备可靠、可全开路生产,无需配套检查筛分,大大简化工艺流程;产品粒形好,粒度分布均匀,细度模数可调,质量良好稳定。
缺点:噪声大、单位能耗高、钢棒耗量与耗水量大,需配置污水处理设施,运行成本高,如三峡工程下岸溪砂石加工系统加工原料斑状花岗岩,单台棒磨机制砂量25-35t/h,每生产1t砂钢棒消耗量0.5-0.9kg,需水量1.0-1.5t,细砂流失达30%-35%;进料粒径小,一般小于25mm。
2.立轴式冲击破碎机制砂目前国内很多工程采用立轴冲击式破碎机作为制砂的主要生产设备,生产效率高、砂粒粒形好、运行成本低、土建及安装工程量小,能对中小石进行整形。破碎腔形无论是“石打石”还是“石打铁”,其生产工艺均采用“进料—破碎—筛分—返回(或进仓)”。
立轴冲击破制砂工艺
一般当原料为难碎岩石、磨蚀性较强时,宜选用“石打石”立轴式冲击破碎机;原料为中等可碎或易碎岩石、磨蚀中等或较弱时,宜选用“石打铁”立轴式冲击破碎机。
优点:处理能力大,噪声小,单位能耗低。
缺点:砂细度模数和石粉含量等参数不易调节和控制,如采用于法生产,石粉含量普遍偏高,如原料易碎,砂石粉含量一般偏高,细度模数偏低,若原料中等可碎或难碎则正好相反;级配不合理,粗颗粒偏多,需与检查筛分构成闭路循环生产。
3.棒磨机与立轴冲击破碎机联合制砂为了解决立轴式冲击破碎机制砂工艺中,中径砂含量偏少以及提高产量等问题,可采用立轴式冲击破碎机与棒磨机联合的制砂工艺,其工艺流程如下:
石料经立轴冲击式破碎机破碎后,进入筛分机分级,>5mm的石料全部返回转料仓,5~2.5mm的石料进入棒磨机破碎、经螺旋分级机后与<2.5mm的石料混合进入成品仓。
棒磨机与立轴冲击破制砂工艺
优点:可根据原料变化灵活调节砂的细度模数和石粉含量,保证成品砂质量。
缺点:工艺流程较复杂、设备品种多,保留了棒磨机及其不足之处。
4.二级立轴式冲击破碎机联合制砂两种速度组合的立轴式冲击破碎机制砂工艺流程见下图:
2级冲击破制砂工艺
石料由转料仓经给料机、胶带机送入立轴式冲击破碎机破碎,经破碎后进入筛分机分级,然后大于5mm的石料返回转料仓,5~2.5mm的石料送入高速立轴式冲击破碎机再破碎,经再破碎的石料与小于2.5mm的石料混合后进人成品仓。
该联合制砂工艺多用于干法、半干法生产,可提高成品砂产量与质量,实现“以破代磨”工艺。
优点:解决了棒磨机制砂运行成本高、产能低等问题。
缺点:流程比较复杂。
5.塔楼式制砂系统塔楼式制砂系统是最新的制砂方式,也是未来的发展趋势。制砂楼采用全封闭结构,完全与外界隔绝,噪声低、无排放;采用了空气筛,比一般制砂设备分级精度更细更准确,分离合格砂与石粉。
砂石加工系统工艺及设备选择应根据系统规模和形式、周边环境等情况进行合理规划,并满足技术先进、施工方便、运行可靠、经济良好、安全环保等要求。
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