機制砂石生產線的規范化設計

許文杰 巴太斌 李蕾蕾 張偉超

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

0 前言

砂石是混凝土、砂漿和相應制品的主要原材料之一，包括天然砂石和機制砂石。由于天然砂石是短期內不可再生的資源,隨著基本建設的日益發展，我國可開采天然砂石資源逐步減少，一些地區甚至出現無可開采砂石資源的情況。另外，過度開采天然砂石，對自然環境所造成的壓力日益增加，使用機制砂石替代天然砂石已成為我國建設行業可持續發展的一種趨勢。

傳統的機制砂石生產線一般規模偏小，認為機制砂石生產簡單不需要設計，沒有長遠規劃，設施簡陋，開采無序，資源浪費，管理落后，環境惡劣，質量較差，已經不能滿足發展的需要。因此新型的機制砂石生產線應運而生，機制砂石生產線的規范化設計勢在必行。

1 機制砂石企業生產規模

目前，我國機制砂石企業生產規模，稱謂不一，說法混亂，有些按每小時生產能力、每天生產能力、每年生產能力計算,有些按單條生產線的生產能力,有些按多條生產線的生產能力計算，給行業的技術統計管理帶來困難，亟需規范。根據我國《機制砂石行業準入條件》討論稿規定，新建、改擴建機制砂石生產企業單線生產能力不小于100萬t/a,其中機制砂生產能力不小于30萬t/a,單純生產機制砂的企業生產能力不小于50萬t/a,為新建和改擴建機制砂石生產設置了行業準入的最低門檻。

由于企業所處的區域位置不同，生產經營條件不同，按照天生產能力、年生產能力計算規模，或者按多條計算規模，都很難統一。因此，建議以每小時單條生產線生產合格機制砂石產品的能力計算規模，建立統一基準，考核企業運行情況及技術經濟指標,便于行業管理和企業之間的比較與交流，促進機制砂石生產企業及配套機械制造業的規范化和技術進步。國內已投產的機制砂石生產線的生產規模比較多的有 200 tph、300 tph、400 tph、500 tph、1 000 tph等,這些機制砂石生產線多數都是經過正規設計院設計的，為砂石行業的規范發展起到了引領作用。

機制砂石生產線的建設經過有相關資質的設計院進行項目設計是科學發展觀的具體體現，是政府審批、監管和驗收的需要，也是企業發展的需要。項目設計不僅為國家產業政策把關，而且為企業節約投資，穩定生產奠定良好的基礎。砂石生產線的設計涉及到礦山、總圖、工藝、電氣自動化、土建、給排水、暖通、環保、概算和技術經濟等設計專業。

1.1 確定合理的粗破位置

結合企業已有礦山或新購礦山的礦源品質情況，計劃開采年限要在15～20年；還應考慮將砂石料廠布置在采石場附近,以便減少原料的運輸距離，當采石場和主要用戶相距較遠時，宜將粗破布置在采石場，經粗破后的中間料經過輸送設備送至主廠區繼續加工制造。

1.2 廠址選擇

1）廠址必須避開爆破危險區，安全距離應符合有關規范的規定，距離爆破點應超200 m。

2）廠址宜靠近已有的交通運輸道路、水源、電源位置。

3）廠址應遠離城鎮或居民區。必須設置在城鎮或居民區時，應布置在主導風向的下風側，并保持必要的防護距離。

1.3 總平面設計

1）滿足工藝、運輸、防火、施工等有關規范或規定。

2）在滿足工藝要求的前提下，總平面布置盡量緊湊，節約用地，同時應留有設備運行與維護的空間。

3）充分利用現有地形進行豎向設計，以減少土石方工程量，使破碎后的物料能自流或半自流。

4）粗破位置宜靠近料場來料方向，成品料場接近運輸道路。

5）應避免在溶洞、滑坡、泥石流及填方地段布置破碎、篩分、制砂等重要車間，如必須在上述地段布置時應充分技術論證，并采取可靠的處理措施。

1.4 電氣自動化

電氣自動化設計應采用先進、可靠、自動化水平較高的DCS或PLC控制系統,以達到高效、節能、穩定生產、優化控制等目的，并盡可能減少操作崗位定員，降低生產成本。

1.5 建筑結構

土建設計在滿足生產要求的前提下，生產設備盡可能露天布置，最大限度節省土建工程造價。建筑設計應嚴格遵照國家現行的有關建筑設計規范及標準，注意車間的通風、散熱、隔聲減震，采取防火、防爆、防水、防潮等技術措施。

1.6 給排水及暖通

1）骨料生產線的用水主要考慮噴霧除塵用水、砂石水洗用水、生活用水、消防用水等幾個方面。排水系統采用雨水和生產、生活廢水分流制排水系統。

2）在國家規定的采暖區,設計應考慮集中采暖。

3）壓縮空氣站的設計能力，不僅考慮全廠各用氣點的用氣量總和，還要考慮到管道漏損及安全系數(1.2～1.3)等因素。

1.7 礦山開采

在礦山開采方面,通過分析礦山勘探資料，根據礦體情況，制定礦山開發利用方案，合理利用礦山資源，考慮復耕還林，避免不良地質災害，做到開發利用、保護生態、資源節約、環境友好。

1.8 生產工藝

生產工藝設計有很多人認為是擺積木，這是一種簡單的理解。工藝設計首先要確定生產規模，進行工藝平衡計算，合理確定工藝設備能力、運轉率；進行物料平衡計算，合理確定各種物料的儲存方式和儲存期；根據生產過程中揚塵的特點，確定除塵方案，進行風量計算，合理選擇除塵器。

分析礦石的含土量、硬度等特性，根據企業所在地區特點，通過方案比較，合理選擇除土、破碎、篩分、制砂、除塵、輸送等設備，工藝設計對全廠用電、用水、用氣進行平衡，運用系統理論，使機制砂石生產線每個環節的性能匹配達到最佳，使整個生產線優質高效的運行。利用工程技術人員的建設經驗和技術特長，選擇先進可靠的設備，布置合理的生產工藝，采用DCS自動化控制，嚴格控制生產噪音和粉塵，確保達到環保標準，通過優化設計、精心計算和技術經濟分析，節約建設投資，降低生產成本，提高產品質量，項目建成投產后，大大提高了企業的市場競爭能力和盈利能力。規范設計和建設的機制砂石生產線具有良好的經濟效益、環境效益和社會效益。

2 水泥礦山的綜合利用

水泥企業發展機制砂石有著獨特的資源優勢，不僅能以其自身優勢解決廢料利用、資源浪費和環境污染等問題，也更加符合水泥企業推進資源綜合利用的發展趨勢。

從當前來看，我國砂石行業集中度低，尤其是在2010年以前，砂石生產企業主要以小業主為主，生產流程不規范,也不注意對生態環境的保護，造成礦山開采之后溝壑遍地、污水橫流的景象。2010年下半年各地開始對砂石礦山資源進行整合，“砂石—水泥—混凝土”的生產模式逐漸得到各水泥企業的認同，水泥企業建設機制砂石生產線不僅有著巨大的市場需求，而且可以提高水泥行業礦山資源利用率，增加新的贏利點，前景一片大好。

3 環境保護和節能降耗

機制砂石生產線產生的污染主要是粉塵和噪聲，設計要嚴格遵守國家和地方的環保法規，做到環保設施與工程設計、施工、投產“三同時”，確保各種污染因子的排放達到國家規定的排放標準，使周圍環境不受影響或降到最低污染程度。

3.1 粉塵

在機制砂石生產中，物料破碎、篩分、輸送過程中產生的粉塵，一般稱為有組織揚塵，露天堆場、汽車運輸引起的二次揚塵，一般稱為無組織揚塵。

為了有效地控制粉塵的排放量，減少其對周圍環境的影響，設計中采取以防為主的方針，從工藝設計上盡量減少生產中的揚塵環節，選擇揚塵少的設備，粉狀物料采用密閉式輸送，對于帶式輸送機輸送的物料盡量降低物料落差，加強密閉，減少粉塵外逸；粉狀物料儲存采用密閉圓庫。廠內物料的裝卸倒運等無組織揚塵,考慮噴水增濕或其它措施，減少揚塵。有組織揚塵點，均設置了高效的袋式收塵器,經收塵處理后排放的廢氣含塵濃度低于30 mg/Nm3，達到了歐洲排放標準。

3.2 噪聲

機制砂石生產線的高噪聲源主要有破碎機、振動篩產生的機械性噪聲和空氣壓縮機發出的空氣動力性噪聲等。源強一般為85～115 dB(A)。對噪聲的控制從設備選型上盡量選擇噪聲低的設備或加裝消聲器，以降低設備的噪聲。此外在噪聲傳播途徑上采取措施加以控制。強噪聲源車間均采用封閉式廠房,同時采取車間外綠化,以其屏蔽作用使噪聲受到不同程度的隔絕,使傳至車間50 m外的噪聲值均低于50 dB(A)。達到國家廠界噪聲控制標準要求。

3.3 綠化

對工程項目因地制宜地進行綠化設計，在道路兩側種植行道樹及綠籬，車間周圍空地盡量種植草皮及四季花卉，充分美化環境并與整個廠區綠化協調統一，綠化系數控制在15%左右，并把綠化投資列入工程概算。

3.4 節能降耗

設計中遵照國家節約能源的相關規定，做到節約和合理利用能源，工藝、土建、電氣等各專業采用的節能措施相互協調，充分發揮節能效益，使工程項目的整體節能效果最佳。設計中采用新型節能的設備和技術，棄用淘汰落后產品。

4 結語

通過規范化設計的新型機制砂石生產企業，資源開發合法化，資源利用高效化，生產作業清潔化，生產安全標準化，工程項目生態化，內外關系和諧化，不僅使企業具有良好的經濟效益，而且具有良好的環境效益和社會效益。

目前中國機制砂石行業正處在朝陽時期，產用量居世界第一，據統計，近兩年砂石每年測算用量高達100億噸，直接年產值3 000億元，帶動運輸業產值2 350億元，總產值5 350億元。河南建筑材料研究設計院有限公司是建材行業的甲級設計院，近幾年來完成了天瑞水泥、金隅水泥、華新水泥、遼陽嘉藝等大型水泥企業集團300 t/h、500 t/h、1 000 t/h機制砂石生產線建設的設計工作,項目建成投產后，效果良好。我們愿意與各界精英一道，為砂石行業的發展，為實現砂石人的夢想，共同努力。