華南某砂石骨料加工工藝應用實踐

孫江先

（廣東市順興石場有限公司）

改革開放以來，我國城鎮化率由1949 年的10.84%提高到2020 年的63.89%［1］，期間建設了大量的建筑、道路、橋梁等基礎設施，隨著國家經濟的快速發展，砂石產品需求量也急劇增加。過去幾十年，砂石產品主要來源于江河湖泊，大量的砂石采挖對生態環境造成了破壞［2］，為了改善這一情況，使用花崗巖等礦石生產碎石骨料和機制砂成為了現今科學的解決辦法，機制砂石也將成為砂石行業的主力軍。

從現有數據來看，從2001—2018 年砂石骨料的需求量呈增長趨勢，2018年達到200 億t，占全球產量的50%［3］。從側面來看，砂石需求量的增加也反映了中國城市建設的加速。據估算，每平方米城市建筑需砂石約800 kg，每千米高速公路需砂石5.4～6.0 萬t，高速鐵路需砂石5.60～8.64 萬t［4］，從中國發展規劃及各省基礎設施建設規劃來看，砂石骨料作為基礎設施建設的最大宗基礎材料，其需求量在未來仍然存在上漲趨勢［5］。

當前機制砂石骨料主要通過破碎篩分天然花崗巖礦石得到，其生產過程中還可產出不同粒度等級的合格產品。天然花崗巖屬于酸性巖漿巖中的侵入巖，多為淺肉紅色、淺灰色、灰白色等，中粗粒、細粒結構，塊狀構造，也有一些為斑雜構造、球狀構造、似片麻狀構造等；主要礦物為石英、鉀長石和酸性斜長石，次要礦物為黑云母、角閃石，有時還含有少量輝石［6］，其具有抗壓強度高、穩定性好、防凍性好、硬度高、耐磨性好、耐久性好、壽命長等特點。隨著國內建筑生產規模的日漸擴大，對建筑用碎石骨料以及砂石產品的需求量也隨之增大，也對其生產流程的優化和產品質量標準提出了更高的要求。本文通過對原礦性質的研究，對生產過程中產生的粉料進行分段分選，優化產品類別，對原礦最大化賦值加工。

1 礦石性質

1.1 建筑用花崗巖

1.1.1 礦石類型

建筑用花崗巖構成礦體的礦石類型單一，為中細粒黑云母花崗巖，礦石呈灰白色、淺肉紅色，中細粒花崗結構、塊狀構造，礦物成分石英含量30%～35%，鉀長石含量40%～55%，斜長石含量15%～25%，黑云母含量3%～7%。

1.1.2 化學成分

根據礦區范圍儲量核實報告取樣進行礦石化學成分分析，結果見表1。

1.1.3 礦石抗壓強度

礦石飽和狀態下的單軸極限抗壓強度最大129.9 MPa，最小82.80 MPa，一般為85.6～104.8 MPa，平均95.44 MPa，屬硬質建筑用石料。

1.1.4 礦石放射性

該礦區礦石放射性內照射指數IRa（0.47～1.63）、外照射指數Iγ（0.898～2.458）變化較大，可作為A～C類建筑裝飾材料，其中以A類建筑材料為主。

1.2 采礦剝離物

剝離物是礦體上部的風（氧）化產物，由第四系坡殘積砂質黏性土和強風化花崗巖組成，厚度2.8～24.48 m。第四系砂質黏性土為花崗巖風化坡殘積土層，分布于礦山四周及地面表層，主要由淺黃色砂質黏性土組成，巖石已風化呈土狀，可見原巖結構；強風化花崗巖呈灰黃色，巖石已強烈風化呈半巖半土狀，云母、長石類礦物已基本風化為黏土礦物［1］。

2 工藝流程研究

2.1 碎石加工工藝

根據礦山生產計劃，建筑用花崗巖年供礦量為380 萬m3，最大供料粒度1 000 mm；采礦剝離物年供礦量38 萬m3，最大供料粒度600 mm。現花崗巖加工生產線采用四段一閉路破碎工藝流程，將1 000 mm礦石破碎至30 mm后，經篩分得20～30 mm 碎石、10～20 mm碎石、5～10 mm石米、0～5 mm石粉，其中石粉及泥粉可作為機制砂加工生產原料，破碎加工工藝流程見圖1。

優化后的破碎加工流程中，中碎后增加泥粉篩分預先篩分細粒物料，后續破碎篩分過程物料粒度控制穩定，無粗細物料混雜，產品質量提高。其次預先篩分出的泥粉與后續破碎篩分過程中產生的石粉及泥粉既可作為成品銷售，同時也可作為高品質機制砂加工生產原料，可有效拓展礦石在分選加工過程中的利用途徑。選出的各粒級碎石產品粒徑均勻，無粉化副產物，建筑用安全性與強度均得到提升。加工系統產品方案見表2，且產品方案可根據市場需求做出相應調整。

預先篩出細粒泥粉后既提高了各粒級碎石品質，又降低了破碎篩分處理量，實現了節能達產的目標。四段一閉路生產工藝流程在保證各粒級碎石產品質量穩定的同時，得到了4 種不同粒度的碎石骨料，產品針對性得到提升。

2.2 機制砂加工工藝

現機制砂加工生產線分黃石線和制砂線兩部分。

（1）黃石線的原料為采礦剝離物，經汽車運輸至破碎緩沖料倉后進行預先篩分。篩上大塊碎石破碎后與篩下物料匯合經皮帶運輸機輸送至泥粉篩分機，得到3 種物料，篩上物料（+50 mm）經皮帶運輸機輸送至石料堆堆存，篩下物料主要為泥粉，經皮帶運輸機輸送至泥粉堆場堆存，篩中物料主要為小塊碎石，運輸送入制砂線進行進一步加工。

（2）制砂線的原料為花崗巖破碎加工生產線產出的石粉、泥粉及黃石線產出的小塊碎石，經給料設備輸送至高頻篩進行篩分，篩上+5 mm物料經皮帶運輸機輸送至破碎機，破碎后經皮帶運輸機送至高頻篩篩分，形成閉路循環，保證機制砂粒度合格，無大塊碎石。篩下-5 mm細砂進行水洗，所得砂經脫水處理后形成成品砂，含細砂水回收細砂后的不含砂污水進入池沉淀濃密，濃密后清水循環利用，沉淀物通過壓濾機壓泥形成泥餅，濾液進入清水池循環利用，做到污水零排放。機制砂加工工藝流程見圖2。機制砂生產工藝指標見表3。

由圖2、表3可知，閉路破碎使機制砂生產過程中無大塊物料產生，可保證粒度合格，而剝離物泥化率較高，系統獨立分選后再進制砂系統有利于脫除其高含量的泥化物，提升機制砂質量，其次分選出的泥粉與尾泥可作為陶瓷用原料。通過該工藝流程，破碎加工過程中不產生任何廢棄副產品，實現了資源利用最大化。

3 結語

（1）利用花崗巖生產碎石骨料用于建筑工程是目前較為普遍的開發利用方式，通過優化不同的工藝流程可得到既能滿足生產要求，又能夠降低能耗的碎石骨料與機制砂產品。

（2）由于剝離物具有較高的含泥量，將原礦與剝離物分開選別，既可降低碎石骨料生產設備的負荷率，又可保證產品質量。剝離物分選時產生的泥粉與尾泥也得到了價值化利用。

（3）碎石骨料加工生產采用四段一閉路流程，中碎后脫泥篩分，有效降低了碎石產品含泥量，后續篩分流程設備效率增大，產品穩定性提高。預先篩分出的泥粉料與后續流程篩分出的石粉料可為機制砂提供原料，大大提高了礦石利用率。