干法制砂工艺加工机制砂核心技术

高速公路湖南永州至蓝山段（湘粤界）工程，地处西南重丘山岭区，线路长度145.146 km，全线桥梁90 座，隧道17 座，投资107.92 亿，混凝土用量260 万m3，用砂量140 万m3，沿线天然河砂资源非常紧缺，南段要从100 km 以外的广东连州供应河砂，北段要从双牌、道县供应河砂，平均运距在10 km以上，且也不能满足混凝土用砂的需求。永蓝高速公路位于石多砂少的重丘区，没有天然砂供应，而石灰石岩、砂岩等石质矿山相当丰富，人工生产加工机制 砂，不仅解决了混凝土用砂供应问题，节约了社会资源，带来了很大的经济效益和社会效益
 
       2 机制砂的使用范围
       适用于高速公路桥梁基础、下部结构、上部结构预梁、现浇梁混凝土，适用于隧道初喷、二衬混凝土，以及各种砌筑砂浆工程，可满足于包括高标号c60 及以下不同标号的混凝土。适用于山区高速公路砂源紧缺，运输线路较长，以及经过经济比较合算的所有工程混凝土。机制砂可选用石灰岩、砂岩、花岗岩，以及隧 道洞渣等,但优质机制砂最好选用石灰岩制砂，相对生产成本低，矿山多。
 
       3 干法生产机砂的优点
       3.1 矿山选择不受水资源的限制
       干法制砂不受水源和环境的限制，在水资源匮乏的地方也可以进行，减少水资源污染。
       3.2 级配易于控制
       干法生产只除去小于75μm 的颗粒，各种颗粒级配均匀，级配区线良好；湿法生产水洗除去75μm以下颗粒的同时，还洗走了150μm、300μm、甚至是600μm 的颗粒，级配得不到很好的控制，浪费了很多有用成分的石料。
      4 机制砂生产加工技术要点
      4.1 建厂时考虑砂石联合生产
      在工程应用中，碎石的用量占到砂用量的2倍以上，单独建立机制砂厂投入较大，供应数量有限，在经济上不太合算，在碎石生产加工系统的基础上，增加一套立轴 式冲击破碎机（制砂机）及一套粉尘取除装置，把经过颚式破碎机破碎的回笼料及部分不同粒径的石料进入制砂机，分离出不符合级配要求粒径的石粉形成机制砂。
      4.2 矿山选择重视风向
      对于覆盖土层较厚、夹层含泥较多、母岩强度较低、白云石含量较大，以及岩石分层成片状的矿山应避免就地建厂。矿山选择时要考虑风向及风速的影响，尽量选在 山坳荒地附近，风速较小，灰尘不宜大量飞向村庄、农田的方位。石山储量满足要求，强度越高越好，毛料石质母材强度不得低于80 mpa。为此，要经过地质钻探分析储量、强度、开采范围等。
      4.3 初破、二破场地利用台阶地形，场地有充足的储料能力
      设计合理的机械设备安装及石料堆放场地极为重要，根据地形条件、风向，顺山势走向分台阶布置设备。初碎宜布置在开采方向的最上台阶，二破、筛分设备布置在下一台阶，成品出料布置在最下面台阶，作到生产与岀料互不干扰，环保经济。
      4.4 用电线路设计充分考虑用电负荷
      石场生产用电量较大，通常一个生产能力在180～200 t/h 的砂石联产装置用电量有1 000 kv·a以上。设计变压器容量时一定要考虑所有设备同时启用时的富裕量，线路最好设计不小于50 mm2。
      4.5 除土装置不可缺少
      矿石毛料由装载机装入料仓，经振动给料机进入颚式破碎机，100 mm 以下的碎石及土块等由给料机粗选出不进入颚式破碎机，分选至喂料机下方料仓里，皮带机输送至装在溜槽上的振动筛上筛分，20 mm以下的石料基本为土，筛分为弃料，20 mm以上的碎石与初破后的石料直接进入过渡料仓，有效地防止土及杂质的混入。这样可以除去毛料中的泥块及夹土，碎石及机制砂的含泥量基本上得到很好的控 制。
      4.6 制砂石料档的选择
      经过加工碎石出来的几种石料，选择那档石料进入制砂机，是能否生产出合格的机制砂，提高产量至关重要的一步。石料经过反击破二次破碎的石屑，占总生产量的 30%左右，其中0.075 mm以下的石料占石屑量的25%左右。如果石屑再进入制砂机后，0.075 mm 以下的石粉更多，产生更多的废料，生产机制砂很不合算，选择反击破二次破碎的回笼料进入机制砂，可以生产出优质的机制砂。
      5 施工工艺流程
      5.1 施工工艺
      机制砂生产设备的组成，机制砂与碎石联产，初破、二破的机械设备与碎石生产设备相同，另外加一套制砂机及洗砂或筛分设备可生产机制砂。矿石毛料通过自卸汽 车运输至粗碎车间受料仓，由受料仓底下的棒条给料机喂料，毛料经棒条的振动作用，将小于100 mm 的毛料筛分至皮带机，再经振筛分离实现土石分离，石料回笼至破碎机，土料废弃，大于100 mm 的毛料进入颚式破碎机破碎进入初碎车间，初碎料通过皮带机运送至二破反击破碎，经振动筛分离出不同规格的碎石，筛上余料运送至立轴式冲击破，破碎成为石粉 含量超标的机制砂，再经水洗去除多余的石粉，生产出机制砂。
      5.2 施工工艺

       6 机制砂设备的选型
       碎石生产加工设备，毛料经山体爆破开采，棒条式喂料机给料，初破颚式破碎机，二破反击破碎机，振动筛筛分，立轴式冲击破碎机，轮斗式、螺旋式洗砂机或分选机，以生碎石生产能力200 t/h，机制砂150 t/h,其设备配置如表1 所列。
表1 机具设备表

      7 质量控制
      7.1 工程质量控制标准
      （1）执行交通运输部“材料节约与循环利用专项行动计划推广”的《机制砂在混凝土中应用技术指南》。机制砂中石粉含量经亚甲蓝法试验判定mb 值符合要求，泥块含量符合要求（见表2）。机制砂中的有害物质、压碎值等其它技术指标与天然砂要求相同。

      ⅰ级宜用于强度等级大于或等于c60 混凝土，ⅱ级宜用于强度等级c35～c55 及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土，ⅲ级宜用于强度等级小于或等于c30 混凝土。
      （2）细度模数波动值不得超过0.3，石粉含量波动不超过2%。机制砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75 mm、0.6 mm 筛档外，可以略有超出，但超出总量应不大于5%。机制砂的颗粒级配区划分见表3 所列。
       7.2 质量保证措施
      （1）石料进入喂料口时采用棒条送料器除土，以防生产出的机制砂含泥量超标，从源头上解决
 
 

       含泥量的问题。
      （2）堆料场地硬化，防止装料时泥土混入机制砂。
      （3）机制砂皮带机顶部喷水雾，使经过选粉机出来的石粉含量满足要求的机制砂中的小颗粒粉料沾附在大颗粒上，防止下落时不同粒径的石料产生离析，或采用串筒，减少堆高的方法减少离析。
      （4）加工生产机制砂的碎石采用反击破碎机回笼石料，避免机制砂压碎指标偏低的情况，同时控制其含泥量。
      （5）采用干法生产时测定风机送风量，经调试运行正常后固定风量，使生产出的机制砂石粉含量控制在相对稳定的状态。采用湿法生产时，测定用水流量及洗砂机 的倾角，在洗去石粉的同时，避免较大颗粒的砂被洗掉，造成级配不符合要求。采用筛网筛除石粉时，用不同孔径的筛网及不同面积的网片混合安装，经多次筛分调 试石粉的含量，固定筛网尺寸及面积，确保生产出合格的机制砂。
      （6）机制砂生产配备相应的试验设备，至少每周测一次石粉含量及含泥量指标，严格控制出场质量，避免运送到工地出现不合格。
 
      在相同配合比条件下，机制砂混凝土与河砂混凝土的坍落度差别不大（设计坍落度140~160 mm），粘聚性好于河砂混凝土，机制砂混凝土的7 d 强度大于河砂混凝土10%以上，外观漂亮，颜色均匀一致，其它各项性能优于河砂。机制砂干法制砂的生产加工艺简单实用，减少对水资源的污染，有利于保护环 境，机制砂级配容易控制，降低生产成本，符合建筑行业高效低碳生产的要求，建议大范围推广应用。

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