砂石生產線及葉輪洗砂機的應用

王金亮

首鋼礦山機械制造廠，中國·河北 唐山 064404

1 引言

隨著社會的發展和科技的進步，礦石生產行業正在向多層次、多方向發展。主要是由于可再生資源不斷減少，生產成本不斷增加，給企業發展帶來一定的阻礙。企業為了生存和發展，開始了多種產品的經營形式，降低成本，增加收入。目前，很多企業開始將資源進行重復利用，進行篩選和剝離，產生新的產品，以達到增加收入的目的。產生了一個新的名詞“資源綜合再利用”。

制砂生產線一般也稱之為砂石生產線是一種生產建筑用砂和石料的專用生產線設備。砂石生產線是按照出料類型來定義的，生產出來的成品包括石料和人工砂，因此也稱砂石料生產線，相當于石料生產線和制砂生產線的結合。在筑路，建筑等的原料廠內，往往需要砂石料公有的生產線，砂石料生產線設備便能滿足石料和人工砂同時生產的要求。

根據中國大石河排土礦的性質，進行了簡易的洗砂生產線的設計。通過干選皮帶，將物料進行初步的分選，分出含鐵物料和非含鐵物料，皮帶機頭部的分礦漏斗，將含鐵物料輸送至磁選機進行鐵礦粉的分離。非含鐵物料進入圓筒篩，進行不同物料的分離，將分離出的含砂礦漿，輸送到葉輪洗砂機，進行淘洗和分離，符合粒度的砂子落地，廢礦漿回收到沉淀池。根據生產線的需求制作了葉輪洗砂機。

2 砂石生產線

2.1 綜述

砂石生產線是一種生產建筑用砂和石料的專用生產線設備，它比傳統制砂機節能50%。它可以把巖石、砂石，河卵石等物料制成符合建筑用砂要求的各種粒度，由砂石生產線制成的砂粒度均勻、耐壓強度高，遠比砂、普通錘式打砂機生產的砂更符合建筑要求，更能提高建筑質量。機械生產的砂石生產線設備具有性能可靠、設計合理、操作方便、工作效率高等特點。

2.2 發展歷程

中國成套砂石生產設備從最早的進口到自主研發生產，發展十分迅速。隨時砂石設備制造技術的透明化，生產成套砂石生產設備的廠家也逐漸增多。隨著科學技術的發展，新型砂石生產線在用戶的關注下茁壯成長，制砂機的生產技術改進是無庸置疑的。制砂機的結構從傳統的復雜低效率，轉變為結構簡單、生產效率顯著，每個部位的作用都不同。

2.3 生產流程

制砂生產線在工作過程中，大塊石料經料倉由振動給料機均勻地送進顎式破碎機進行粗碎，粗碎后的石料由膠帶輸送機送入圓錐破碎機（或反擊式破碎機）進行中碎，中碎后的石料由膠帶輸送機送進振動篩進行篩分，成品砂子（篩下物）由膠帶輸送機送至洗砂機清洗后再通過膠帶輸送機送至成品料堆；大顆粒石料（篩上物）由膠帶輸送機送至立式沖擊破碎機（制砂機）進行細碎，細碎后的石料由膠帶輸送機再次送進振動篩進行篩分，這樣形成閉路多次循環。

2.4 性能特點

制砂生產線自動化程度高、運行成本低、破碎率高、節能、產量大、污染少、維修簡便、生產出的機制砂符合國家建筑砂標準，產品粒度均勻、粒形好、級配合理。

砂石生產線，砂石設備除了對設備的開機停機及日常維護之外，幾乎不需要人工操作。其生產效率高，運行成本低，產量大，收益高，成品石子粒度均勻、粒形好，符合國家高速用料要求。

砂石生產線，砂石設備在工藝流程的設計中，由于各級破碎設備匹配合理，以及嚴謹的空間交叉布局，因此它具有占地面積小、投資經濟效益高、碎石料品質好、石粉產出率低等的特點。同時配有先進的電控操作系統，確保了整個流程出料通暢、運行可靠、操作方便、高效節能。

2.5 系統構成

2.5.1 給料系統

給料系統是向各段破碎機設備和篩分機送人原料，根據破碎篩分工藝流程。完成給料環節的設備有振動給料機或其他類型的給料設備。在砂石生產線中，一般都是使用針對給料機設備負責是石料的供應。

2.5.2 破碎系統

破碎系統是整套設備的心臟。它的工作是將各種礦石原料破碎成所需粒度的成品料，一條聯合砂石生產線可有多臺破碎機組成。這些破碎機械性能各異，共同完成石料的破碎工作。

2.5.3 篩分輸送系統

篩分輸送系統是將破碎后的礦石經篩分機械進行篩分。在砂石料復合生產線中，砂和石料是需要分開的，而且分級后的砂石料需要輸送到各自的場地。此過程使用的設備一般是直線振動篩或者其他的篩分機械設備。

3 大石河簡易洗砂生產線構成及設備選取

3.1 簡易洗砂生產線構成

根據圖1洗砂系統工藝圖可知，需要一條給料皮帶機進行物料的輸送，為此選用了帶寬B=1000的干選皮帶機，用于大塊礦石和細料的分選；該工藝圖還需要將小顆粒的砟子進行分選，選用了圓筒篩進行分選，篩上物直接落地，篩下物進入磁選機用于將含泥建筑砂與鐵精粉進行分離，鐵精粉通過水流進入精礦池，含泥建筑砂則通過礦槽底部的流管進入葉輪洗砂機，通過洗砂機的攪拌和淘洗，干凈的建筑砂直接落地，污泥則通過礦漿斗側面的溢流管進入沉淀池。

圖1 洗砂系統工藝圖

3.2 設備選取

需要干選物料粒度為0~10mm，所需的最終產品為建筑砂和磁精粉，干礦石和粗礦石占比非常小，整個系統中不需要進行物料的破碎，只需進行水選和水洗即可。整個系統的物料處理量為200t/h。根據計算，選取了帶寬B=1000的干選皮帶、TS2050型圓筒篩、1030型磁選機和3018型葉輪洗砂機。干選皮帶及磁選機參數如表1、表2所示。

表1 干選皮帶參數

表2 磁選機參數表

該系統投入使用后，達到了預期的目的，取得了一定的經濟效益。當時，只是為了盡快的投入生產，為未做密封和保溫設施。由于是水選砂，為了后期冬季的正常運行，還需加入保溫保暖設備設施的投入和建設。

4 洗砂機

4.1 洗砂機的種類

洗砂機又叫洗砂機，主要用于砂類產品的去除雜質（如粉塵）的機器，因較多使用水洗的方法，故稱為洗砂機。其中，因為一般是對機制砂（由石料破碎而成），所以也被稱為洗石機。因外觀和原理不同，也分為螺旋洗砂機、滾筒洗砂機、葉輪洗砂機，振動洗砂機等。

4.2 洗砂機的應用范圍

洗砂機廣泛應用于建筑工地、砂石廠（砂石廠）、水電站混凝土大壩工地等行業。洗砂機具有洗凈度高、結構合理、處理量大、功耗小、砂子流失少（洗砂過程中）等特點。

4.3 葉輪洗砂機與螺旋洗砂機的比較

制砂生產線中常使用的洗砂機就是螺旋洗砂機和葉輪洗砂機。這兩種洗砂機各有各的優勢：

①螺旋洗砂機的洗凈度遠遠不如葉輪洗砂機。螺旋洗砂機是通過螺旋槳轉動產生的推力把砂子等原材料推出洗槽的，而葉輪洗砂機則是通過三角帶帶動減速機，減速機齒輪減速后帶動葉輪緩慢轉動，砂石等陶瓷原材料通過高壓水流沖洗入洗槽，在葉輪的帶動下翻滾，使砂石等原材料相互研磨，除去覆蓋砂石表面的雜質的同時，也破壞了包裹砂石表面的水汽層，及時將雜質和比重小的異物從溢流口排出，從而保證清洗效果。

②螺旋洗砂機的產量是一定的，而葉輪洗砂機的產量是可調節的，葉輪洗砂機可通過調節上料斗料門的大小來改變上料的多少，從而調節產量的大小。

③螺旋洗砂機一開始密封性很好，但是長時間的使用磨損之后，過程中砂子流失少，而且傳動裝置的與水和污泥為隔開，造成軸承部位已損壞，設備故障率高，葉輪洗砂機的傳動裝置與水和污泥完全隔開，大大降低了其設備故障率。

4.4 葉輪洗砂機設計

根據生產洗砂系統的需求我廠進行了洗砂機的設計和制作。通過前面的分析及工藝中要求洗砂量為100t/h，經過計算和資料的查找，我廠設計部門最終確定選用XSD3018型葉輪洗沙機做為大石河洗砂系統的生產設備。其設備葉輪直徑為3m，葉輪寬度1.8m，為雙層葉輪，每層16個葉片，共形成32個隔倉。

4.5 XSD3018型葉輪洗砂機的特點

①XSD3018型葉輪洗砂機傳動裝置主要由電機、減速機、大小齒輪、皮帶輪、皮帶等組成。電機通過皮帶輪和皮帶帶動減速機高速軸，安裝在減速機低速軸上的小齒輪通過與安裝在葉輪軸上的大齒輪嚙合，帶動葉輪旋轉。此種傳動方式結構緊湊，通過選用6極電機、皮帶輪和齒輪傳動的介入，有效避免了大速比和大型號減速機的選取，降低了減速機的采購費用，同時利用小速比的減速機有利于傳動效率的提高。

②XSD3018型葉輪洗砂機葉輪裝置主要葉輪、篩網、軸、軸承及軸承座等組成。葉輪是由槽鋼、鋼板、鋼管等拼接而成的更結構輪式骨架；在葉輪底部鋪設的是八字形篩，篩板采用條縫篩，通過螺栓和壓板固定在葉輪上。軸承安裝有大型法蘭，以止口定位的形式，通過螺栓與葉輪上的法蘭進行連接。法蘭能夠有效的防止水和污物深入軸承內。軸承采用雙列調心輥子軸承有效的保證安裝時的同軸度的把握。軸承蓋與軸的密封采用油封和迷宮兩種密封組合的形式，有效提高防塵的作用。采用八字形篩和條縫篩有效的提高了控水的作用，提高了清洗效率。

4.6 使用效果

XSD3018型葉輪洗沙機投入使用后，效果良好，達到了出砂的目的，物料粒度均勻、清洗效果良好，產量穩定。

5 結語

通過查閱資料和對洗砂系統設計及洗砂機的設計，對砂石生產有了初步的認識和深入的了解，為以后的設計工作積累了寶貴的數據經驗。