水泥廠建設年產300萬噸骨料生產線工藝設計

黃明夫

江西省建筑材料工業科學研究設計院，江西 南昌 330001

0 前言

因為全國禁止非法采砂的范圍越來越廣，處罰力度越來越大，砂石的供應存在不足，隨著經濟建設的飛速發展，帶來了土木建筑業的空前活躍，道路、橋梁、鐵路、機場、水工建筑、近岸結構、城市建設、通訊等基礎設施的建設，使得建筑材料在量上達到了歷史上的最高水平［1］。其中占混凝土體積70%以上的砂石料要開山采礦，挖掘河床，每年建筑用砂石約為30 多億噸［2］。

砂石是依附于天然石礦資源的產業，過去幾十年里，是以傳統的粗放式的發展為主，近年來逐漸轉為工業化大規模生產。在起步階段，砂石骨料需求量小，供應充足。所用砂石多為天然形成的自然資源，以人工開采為主，設備簡單，發展緩慢。進入天然砂石實現機械化開采階段，市場需求量大，供應充足，但自然資源儲量已顯不足。機制砂石開始發展，市場供應以天然砂石為主，機制砂石為輔［3］。產業仍是粗放式的發展。始于2011 年的產業轉型升級階段，以機制砂石骨料為主，以天然砂石為輔。市場需求量大，部分區域自然資源枯竭，供應緊張。機制砂石骨料快速發展，行業的政策、技術標準規范等逐漸完善，市場得到了一定的規范。市場逐步細分，面向高性能、耐久性混凝土骨料的比重不斷增加，環境保護得到了高度重視［4］。

1 原料資源及供應情況

現在以某江西贛州某水泥廠建設骨料生產線為例，該水泥廠自有礦山為骨料原料主要來源，為石灰石礦山，生產的石灰石僅用于供應公司生產普通硅酸鹽水泥熟料，不對外銷售。石灰石礦區保有儲量1.39 億噸，礦山服務年限為57 年。礦石成分見表1：

表1 石灰石礦主要化學成分 質量分數/%

石灰巖抗壓強度：垂直于層理方向時，抗壓強度為80MPa；平行于層理方向時，抗壓強度為70～80MPa。石灰巖摩氏硬度在3左右。

2 生產工藝

2.1 建設規模、產品品種及主要技術指標

項目要求年生產建筑骨料300 萬t，機制砂120 萬t，石粉15萬t，機制砂臺時產量2×100t/h。石灰石骨料品種：0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～31.5mm四個骨料品種，其顆粒級配及性能指標符合國家GB/T14685-2011《建設用卵石、碎石》標準。

2.2 工藝設計要點

2.2.1 破碎系統

一級破碎采用單段錘式破碎機，進料粒度≤1000mm，出料粒度≤31.5mm占70%，破碎能力：1000t/h；二級破碎采用反擊破碎機用于破碎一級破碎回料，進料粒度≤800mm，出料粒度≤31.5mm 90%，破碎能力：600t/h。該破碎工藝流程可以實現高破碎比、粒度成型好、工藝流程簡單及高效節能等特點。一級單段錘式破碎機進料斗上方處設集中收塵系統和噴霧降塵系統。一級及二級破碎機設集中收塵系統。

2.2.2 篩分及輸送系統

該項目采用石灰石礦區水泥用灰巖廢石作為原料，原料中的山皮土（泥）和巖隙土（泥）含量較高，必須采取除泥（土）工藝。

2.3 生產線主機選擇和工藝流程

利用自有石灰石礦山配套建設砂石骨料生產線采用的錘式破碎機+反擊式破碎機方案的主機設備見表2，全廠工藝流程見圖1。

圖1 骨料破碎車間工藝流程圖

表2 主機設備規格一覽表

2.4 生產線工藝流程簡述

（1）石灰石經單段錘式破碎機（或重錘反擊破碎機）料斗，由棒條給料機喂入一級單段錘式破碎機（或重錘反擊破碎機），石灰石料斗可單邊進料，棒條給料機泥料斗下設兩路，可根據原料含泥量情況選擇漏料進入除泥篩分系統或破碎機出料皮帶輸送機。

（2）一級破碎和二級破碎后物料由皮帶機一路送入建筑骨料一級篩分系統，經一級篩分后的粗料及除泥篩分系統的粗料經皮帶機輸送至二級反擊破碎機破碎，一級單段錘式破碎機（或重錘反擊破碎機）進料斗上方處設集中收塵系統和噴霧降塵系統，一級及二級破碎機設集中收塵系統。一段破碎、二段破碎工藝流程見圖2 所示：

（3）由棒條給料機篦縫漏出的含泥料經皮帶機送入除泥篩分系統，該系統設置一臺雙層振動篩，篩孔50/20mm，經篩分后粒徑大于20mm的骨料由皮帶機送回二級回料反擊破碎機破碎，粒徑小于20mm 的含泥料送入堆棚中儲存。除泥篩分設集中收塵系統。

（4）一級及二級破碎后的物料經皮帶機送入一級篩分系統，該篩分系統設置兩臺雙層振動篩，篩孔31.5/20mm，經篩分后粒徑＞31.5mm 的骨料（及粒徑20～31.5mm 的骨料滯銷時一起）由皮帶機送回二級反擊破碎機破碎；粒徑＜31.5mm的物料由皮帶機送入二級篩分系統。一級篩分系統設集中收塵系統。

圖2 一段破碎、二段破碎剖面流程圖

（5）0～31.5mm 未分級物料經皮帶機送入二級篩分系統，該系統設置二臺三層振動篩，篩孔20/10/5mm，經篩分后粒徑5～10mm、10～20mm、20～31.5mm的骨料分別由各自皮帶機送入Φ12m 成品圓庫儲存，0～5 及5～10mm 的骨料可以直接由皮帶輸送機送入機制砂系統，儲存在庫內5～10mm 的骨料富余部分也可以由皮帶輸送機及提升機送入機制砂系統緩沖倉。二級篩分系統設集中收塵系統。

（6）0～5、5～10 的骨料由皮帶輸送機送入V 型選粉機，分選出的大于1.18～5mm 的顆粒進入制砂機，動態選粉機分選出0.075～1.18mm細砂由提升機送入機制砂成品庫儲存，旋風分離器分選出的0～0.075mm 細粉由FU 鏈式輸送機送入成品粉倉；經制砂機破碎后的物料由皮帶輸送機及提升機輸送至無動力V型選粉機，＞0.075mm 物料進入直線振動篩，經篩分后＞5mm的顆粒進入制砂機，3～5mm 物料一部分作為成品砂由提升機輸送至成品砂庫，另一部分進入制砂機，＜3mm 成品砂也由提升機輸送至成品砂庫。制砂系統設集中收塵系統，V 型選粉機＜0.075mm 極微粉及其他落料點揚塵，統一集中收塵，收塵器回灰經重錘翻板閥至成品粉倉。

（7）機制砂成品、粉料儲存及庫底散裝發運。儲存在Φ12×26m 圓庫內的機制砂成品經螺旋閘閥、氣動扇形閥輸送至拌濕機，經加水攪拌均勻后的濕砂由散裝機送至散裝汽車，經地中衡計量后出廠。儲存在Φ8×15m 圓庫內的粉料一路經螺旋閘閥、流量控制閥、散裝機送至粉料散裝汽車。成品粉料散裝系統設集中收塵系統，收塵器回灰經重錘翻板閥至成品粉倉。

3 結語

砂石骨料生產線的設計及建設應以項目建設條件和原料檢測數據為基礎，并充分了解相關設備特性并進行項目前期整體規劃；工藝流程設計應遵循“多篩少破”的原則并采用具備操作和調控手段的破碎篩分設備，合理分配破碎比，實現全流程生產的流暢性和靈活性［5］。