近年来,随着国家建设的高速发展,建设用砂石量越来越大,优质的天然砂石资源几近枯竭,机制砂石骨料的使用越来越广泛。与此同时,随着工程技术的不断进步,对砂石产品的质量要求也在不断提高。
按照国家标准,衡量砂石骨料产品质量的指标众多,如颗粒级配﹑含泥量和泥块含量﹑针片状颗粒含量﹑石粉量﹑硫化物和硫酸盐含量﹑坚固性﹑强度(抗压强度和 压碎指标)﹑表观密度﹑连续级配松散堆积空隙率﹑吸水性﹑碱集料反应等。在这些指标中,除了前四个指标可以通过优化生产线的设计来提高产品质量,其余指标 主要取决于矿石原料的特性,矿石原料一旦确定,这些指标也随之确定,不可改变。
传统的砂石骨料生产线一般规模较小,不考虑长远规划,设备简陋,产品质量差,环境破坏严重,已经远远不能满足行业发展的需要。因此,砂石骨料生产线的优化 设计迫在眉睫。砂石骨料生产线也将如同水泥生产线一样,项目建设需由具备相关资质的专业设计院进行设计,这也将成为行业发展的必然趋势。
1 砂石骨料生产线的规范化设计
1.1 砂石骨料生产线规模的规范化
目前,我国砂石骨料企业生产规模的称谓不一,说法混乱,有些按小时产品生产能力计,有些按日产品生产能力计,有些按年产品生产能力计；有些按单条生产线产 品生产能力计,有些按多条生产线合并产品生产能力计；也有个别企业按照消耗矿石原料能力计。这些都给砂石行业的统计管理带来很大困难,亟需规范化,建立统 一的生产规模称谓标准。
企业所处的区域位置及生产经营条件不同,其工作班制不同；市场需求不同,对产品的定义也不同(有些将除石粉外的物料叫产品,有些将5 mm 以上的叫产品)；如果不建立统一的称谓标准,企业间将无法横向比较,行业也无法准确地进行统计管理,因此,建议生产线以粗破与中细破之间的中间料棚或输送 为界限,以界限后每小时单条生产线的产品生产能力(包括石粉在内的所有产品)来计生产规模,建立统一的基准,便于行业管理和企业之间的比较与交流,进而促 进砂石生产企业及配套机械制造企业的规范化和技术进步。
按照上述称谓建议,国内已投产的砂石骨料生产线生产规模比较常见的有300 tph﹑400 tph﹑500tph﹑600 tph﹑ 750t ph﹑ 1 000 tph﹑1 200 tph﹑2×400tph﹑2×500 tph﹑3×500 tph 等。这些砂石骨料生产线多数都是经过正规设计院设计的,为砂石行业的规范化发展起到了引领作用。
1.2 砂石骨料装备水平的规范化
目前,国内生产砂石骨料的设备企业众多,设备形式各异,同规格装备的产量标志参差不齐,技术指标各不相同,设备外形尺寸及地脚尺寸都不相同。这些给建设单 位(业主)对设备的选择带来麻烦,给设计单位的设计选型造成不便。设备投入运行后备品备件更换,必须找原供货商,其他地方的供应商生产的备品备件不能使 用。不易采购。建议通过行业引导﹑协会组织﹑企业和科研设计人员参与,规范设备规格及产量标志,制定砂石行业装备规范标准,宣传贯彻,共同遵守,以便于设 备制造企业之间比较与交流,便于行业的统计管理,也为设计单位﹑建设单位选型带来方便。
2 砂石骨料生产线的模块化设计
砂石骨料生产线的设计与水泥生产线的设计相同,涉及到矿山﹑总图﹑工艺﹑电气自动化﹑土建﹑给排水﹑暖通等各个专业。水泥生产可简单概括为两磨一烧,砂石 骨料生产可简单概括为破碎分选。相对水泥生产工艺流程而言,砂石生产的工艺流程较为简单,砂石骨料生产过程基本上是物理变化,但是对于一个生产线而言,要 求设备先进可靠,自动化控制有效,附属设施合理配套,保障生产系统性能匹配,稳定运行,优化系统参数,降低运行成本。无论项目大小这些要求都是相同的。一 个工程项目的设计,涉及到许多专业,由于建设项目不同﹑设计人员不同﹑技术方案不同,每个项目都要重新设计。工程设计环节花费了大量的人力物力,也延长了 工程建设周期。因此,砂石骨料生产线的模块化设计对提高设计单位工作效率及设计质量可以起到积极的推进作用。原料特性及当地产品的市场需求基本上决定了砂 石骨料生产线的主机设备形式。在主机设备形
式基本确定后,根据不同的生产线规模,可以选择不同工段的设备配置形式,然后将各种规模不同设备配置的工艺设计做成模块,以备设计时选用,进而满足后续各设计提高效率和满足不同建设企业的需求。
破碎设备根据破碎原理不同可分为两大类:挤压式破碎机和冲击式破碎机。 根据原料特性选择不同的破碎设备形式。当原料较硬﹑磨蚀性指数较高时,适宜选择挤压式破碎机(如旋回破碎机﹑颚式破碎机﹑圆锥破碎机等)。挤压式破碎机生 产的产品粉状料较少,粒型较冲击式破碎机差些。当原料较硬﹑磨蚀性指数中等偏低时,适宜选择冲击式破碎机(如反击式破碎机﹑立轴破碎机﹑重锤反击式破碎机 等)。冲击式破碎机生产的产品粉状料较多﹑粒型较好。无论选择哪一种破碎机,都需结合当地粉状料产品的市场需求,综合合理地选择。
按照不同的生产线规模,可以将生产线各主要车间(如粗破车间﹑中破车间﹑细破车间﹑筛分车间﹑制砂车间﹑砂石水洗车间﹑储存发运车间等)普遍使用的设计做成模块,以便设计调用,也便于生产线配置统一化。
粗破车间可做成三种模块:旋回式破碎机模块,适宜配置2×500 tph 及其以上大规模生产线； 颚式破碎机模块,适宜配置900 tph 及其以下小规模生产线；重锤反击式破碎机模块,可配置各种规模生产线。
中细破车间可做成三种模块:反击式破碎机模块﹑圆锥式破碎机模块和重锤反击式破碎机模块。
筛分车间﹑制砂车间﹑砂石水洗车间可做成普遍使用的模块:圆振动筛模块﹑立轴式制砂机模块﹑螺旋式洗砂机模块。
储存发运车间可以做成堆棚及皮带机自动装车模块﹑堆棚及地廊自动装车模块﹑储库及散装模块。
有了以上普遍使用的各种模块,对于设计单位提高效率和质量﹑建设单位缩短工期等起到了积极的推进作用。
3 砂石骨料生产线的智能化设计
砂石骨料生产线智能化控制系统,可分为设备运行状态智能化监控和生产线运行状态智能化监控。以智能传感技术和滑动参数平衡模糊控制技术为核心,通过对大型 砂石骨料生产线的设备主机及物料在线监测等环节的信息化设计,实现生产线参数自动匹配﹑效率自动寻优,并且在设计中采用先进﹑可靠的dcs 或plc 自动化控制系统,将生产线建成高效﹑节能﹑稳定生产的智能化生产线,尽可能减少操作岗位,降低生产成本,满足各类客户的需求。
智能化生产线包括:智能化设备主机(喂料机﹑破碎机)﹑物料在线检测系统﹑通信网络﹑调度系统等。智能化设备主机和物料在线检测系统等构成了生产线的信息 采集单元和执行单元。调度系统作为智能化生产线的大脑,根据通信网络传来的信息采集单元将采到的信息进行模型处理,作出决策,并将命令通过通信网络传递到 执行单元,以合理的方式完成智能化生产线的调度,保证生产线在最佳状态运行,使生产企业的效益尽可能最优。
在智能化设计中,除了生产线之间的连锁智能控制,物料的进出厂智能化控制也十分必要。进出厂汽车衡考虑设计成自动执勤汽车衡,配置计算机房和摄像头,通过 运输人员打卡方式省去执勤人员的配置。在产品储存及发运中,每种料堆下除设置合适的出料装车设备外,至少应设置一台计量秤,使每种物料可以通过计量秤配比 后成为合理级配的砂石混合料外销,满足客户对不同级配砂石骨料的需求。
4 砂石骨料生产线的环保化设计
4.1 矿山环境生态化
前几年,随着砂石行业的快速发展,砂石生产企业大多忙于追求经济效益,对生态环境的保护未引起足够重视,造成矿山开采之后出现沟壑遍地﹑污水横流等景象。 2010 年下半年,各地开始对砂石矿山资源进行整合,“砂石—水泥—混凝土”的生产模式逐渐得到各水泥企业的认同。水泥企业建设砂石骨料生产线大幅度提高了水泥行 业矿山资源利用率,增加了企业新的赢利点,而且在生态环境恢复中起到了良好的带头作用, 在开采前请专业人员设计,采取资源综合利用﹑矿山复垦﹑粉尘治理﹑噪声控制等措施使矿山开采尽可能成为绿色生态矿山。
4.2 生产工艺环保化
环境保护是一个持久的话题,任何生产线﹑任何行业都应该将环境保护作为第一要题来引起重视。砂石骨料生产线设计必须注重环保化设计,它对环境的污染主要是 生产过程中产生的粉尘﹑噪声和废水。砂石骨料生产线设计时要严格遵守国家和地方的环保法规,做到环保设施与工程设计﹑施工﹑投产“三同时”,确保各种污染 因子的排放达到国家规定的排放标准,使周围环境不受影响或降到最低污染程度。砂石骨料的生产一般采取如下环境保护措施:
1)防尘及收尘措施
设计中一般采取以防为主﹑防治结合的方针,在中细碎以前的各工艺环节上尽量减少扬尘,使用密闭性能好的输送和给料设备。在设备连接的料管设计时注意料管形 状﹑角度等,并尽量降低落差。在所有粉尘排放点均采用收尘效率高﹑技术可靠的高效收尘器。保证粉尘排放浓度低于20 mg/nm3,符合国家标准。中间料及含土废料储存采用封闭堆棚﹑喷雾除尘和封闭储库的形式,以减少粉尘对周围环境的影响。
2)噪声控制
对噪声的控制从设备选型上尽量选择噪声低的设备,并将噪声源设备布置于封闭厂房内,同时采取车间外绿化遮挡噪声传播。
3)废水处理及泥料排放
废水主要为生活废水和洗砂废水。生活废水经化粪池进行预处理后和其他污水汇入厂区污水处理站进行处理,处理后达到中水回用标准后,回用于生产线用水或道路 洒水。湿法生产中筛洗产生的废水经砂石水洗及废水泥料处理系统处理后作为生产用水循环使用,污泥处理后的泥饼和预筛分产生的废土用于矿山复垦垫层,达到废 水泥料的零排放。
砂石骨料生产线的设计规范化﹑模块化﹑智能化﹑环保化将会最大程度地实现资源开发合法化,资源利用高效化,生产作业清洁化,生产安全标准化,工程项目生态化,内外关系和谐化,使企业不仅具有良好的经济效益,而且具有良好的环境效益和社会效益。
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