機(jī)制砂石生產(chǎn)線的規(guī)范化設(shè)計(jì)

許文杰 巴太斌 李蕾蕾 張偉超

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

0 前言

砂石是混凝土、砂漿和相應(yīng)制品的主要原材料之一，包括天然砂石和機(jī)制砂石。由于天然砂石是短期內(nèi)不可再生的資源,隨著基本建設(shè)的日益發(fā)展，我國(guó)可開采天然砂石資源逐步減少，一些地區(qū)甚至出現(xiàn)無(wú)可開采砂石資源的情況。另外，過(guò)度開采天然砂石，對(duì)自然環(huán)境所造成的壓力日益增加，使用機(jī)制砂石替代天然砂石已成為我國(guó)建設(shè)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的機(jī)制砂石生產(chǎn)線一般規(guī)模偏小，認(rèn)為機(jī)制砂石生產(chǎn)簡(jiǎn)單不需要設(shè)計(jì)，沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，設(shè)施簡(jiǎn)陋，開采無(wú)序，資源浪費(fèi)，管理落后，環(huán)境惡劣，質(zhì)量較差，已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要。因此新型的機(jī)制砂石生產(chǎn)線應(yīng)運(yùn)而生，機(jī)制砂石生產(chǎn)線的規(guī)范化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。

1 機(jī)制砂石企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模

目前，我國(guó)機(jī)制砂石企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，稱謂不一，說(shuō)法混亂，有些按每小時(shí)生產(chǎn)能力、每天生產(chǎn)能力、每年生產(chǎn)能力計(jì)算,有些按單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力,有些按多條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力計(jì)算，給行業(yè)的技術(shù)統(tǒng)計(jì)管理帶來(lái)困難，亟需規(guī)范。根據(jù)我國(guó)《機(jī)制砂石行業(yè)準(zhǔn)入條件》討論稿規(guī)定，新建、改擴(kuò)建機(jī)制砂石生產(chǎn)企業(yè)單線生產(chǎn)能力不小于100萬(wàn)t/a,其中機(jī)制砂生產(chǎn)能力不小于30萬(wàn)t/a,單純生產(chǎn)機(jī)制砂的企業(yè)生產(chǎn)能力不小于50萬(wàn)t/a,為新建和改擴(kuò)建機(jī)制砂石生產(chǎn)設(shè)置了行業(yè)準(zhǔn)入的最低門檻。

由于企業(yè)所處的區(qū)域位置不同，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)條件不同，按照天生產(chǎn)能力、年生產(chǎn)能力計(jì)算規(guī)模，或者按多條計(jì)算規(guī)模，都很難統(tǒng)一。因此，建議以每小時(shí)單條生產(chǎn)線生產(chǎn)合格機(jī)制砂石產(chǎn)品的能力計(jì)算規(guī)模，建立統(tǒng)一基準(zhǔn)，考核企業(yè)運(yùn)行情況及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),便于行業(yè)管理和企業(yè)之間的比較與交流，促進(jìn)機(jī)制砂石生產(chǎn)企業(yè)及配套機(jī)械制造業(yè)的規(guī)范化和技術(shù)進(jìn)步。國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的機(jī)制砂石生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)模比較多的有 200 tph、300 tph、400 tph、500 tph、1 000 tph等,這些機(jī)制砂石生產(chǎn)線多數(shù)都是經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，為砂石行業(yè)的規(guī)范發(fā)展起到了引領(lǐng)作用。

機(jī)制砂石生產(chǎn)線的建設(shè)經(jīng)過(guò)有相關(guān)資質(zhì)的設(shè)計(jì)院進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)是科學(xué)發(fā)展觀的具體體現(xiàn)，是政府審批、監(jiān)管和驗(yàn)收的需要，也是企業(yè)發(fā)展的需要。項(xiàng)目設(shè)計(jì)不僅為國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策把關(guān)，而且為企業(yè)節(jié)約投資，穩(wěn)定生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。砂石生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)涉及到礦山、總圖、工藝、電氣自動(dòng)化、土建、給排水、暖通、環(huán)保、概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等設(shè)計(jì)專業(yè)。

1.1 確定合理的粗破位置

結(jié)合企業(yè)已有礦山或新購(gòu)礦山的礦源品質(zhì)情況，計(jì)劃開采年限要在15～20年；還應(yīng)考慮將砂石料廠布置在采石場(chǎng)附近,以便減少原料的運(yùn)輸距離，當(dāng)采石場(chǎng)和主要用戶相距較遠(yuǎn)時(shí)，宜將粗破布置在采石場(chǎng)，經(jīng)粗破后的中間料經(jīng)過(guò)輸送設(shè)備送至主廠區(qū)繼續(xù)加工制造。

1.2 廠址選擇

1）廠址必須避開爆破危險(xiǎn)區(qū)，安全距離應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，距離爆破點(diǎn)應(yīng)超200 m。

2）廠址宜靠近已有的交通運(yùn)輸?shù)缆贰⑺?、電源位置?/p>

3）廠址應(yīng)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)或居民區(qū)。必須設(shè)置在城鎮(zhèn)或居民區(qū)時(shí)，應(yīng)布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，并保持必要的防護(hù)距離。

1.3 總平面設(shè)計(jì)

1）滿足工藝、運(yùn)輸、防火、施工等有關(guān)規(guī)范或規(guī)定。

2）在滿足工藝要求的前提下，總平面布置盡量緊湊，節(jié)約用地，同時(shí)應(yīng)留有設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的空間。

3）充分利用現(xiàn)有地形進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)，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(chǎng)來(lái)料方向，成品料場(chǎng)接近運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

5）應(yīng)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(shí)應(yīng)充分技術(shù)論證，并采取可靠的處理措施。

1.4 電氣自動(dòng)化

電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)應(yīng)采用先進(jìn)、可靠、自動(dòng)化水平較高的DCS或PLC控制系統(tǒng),以達(dá)到高效、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制等目的，并盡可能減少操作崗位定員，降低生產(chǎn)成本。

1.5 建筑結(jié)構(gòu)

土建設(shè)計(jì)在滿足生產(chǎn)要求的前提下，生產(chǎn)設(shè)備盡可能露天布置，最大限度節(jié)省土建工程造價(jià)。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵照國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，注意車間的通風(fēng)、散熱、隔聲減震，采取防火、防爆、防水、防潮等技術(shù)措施。

1.6 給排水及暖通

1）骨料生產(chǎn)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(gè)方面。排水系統(tǒng)采用雨水和生產(chǎn)、生活廢水分流制排水系統(tǒng)。

2）在國(guó)家規(guī)定的采暖區(qū),設(shè)計(jì)應(yīng)考慮集中采暖。

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

1.7 礦山開采

在礦山開采方面,通過(guò)分析礦山勘探資料，根據(jù)礦體情況，制定礦山開發(fā)利用方案，合理利用礦山資源，考慮復(fù)耕還林，避免不良地質(zhì)災(zāi)害，做到開發(fā)利用、保護(hù)生態(tài)、資源節(jié)約、環(huán)境友好。

1.8 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)有很多人認(rèn)為是擺積木，這是一種簡(jiǎn)單的理解。工藝設(shè)計(jì)首先要確定生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)行工藝平衡計(jì)算，合理確定工藝設(shè)備能力、運(yùn)轉(zhuǎn)率；進(jìn)行物料平衡計(jì)算，合理確定各種物料的儲(chǔ)存方式和儲(chǔ)存期；根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中揚(yáng)塵的特點(diǎn)，確定除塵方案，進(jìn)行風(fēng)量計(jì)算，合理選擇除塵器。

分析礦石的含土量、硬度等特性，根據(jù)企業(yè)所在地區(qū)特點(diǎn)，通過(guò)方案比較，合理選擇除土、破碎、篩分、制砂、除塵、輸送等設(shè)備，工藝設(shè)計(jì)對(duì)全廠用電、用水、用氣進(jìn)行平衡，運(yùn)用系統(tǒng)理論，使機(jī)制砂石生產(chǎn)線每個(gè)環(huán)節(jié)的性能匹配達(dá)到最佳，使整個(gè)生產(chǎn)線優(yōu)質(zhì)高效的運(yùn)行。利用工程技術(shù)人員的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)特長(zhǎng)，選擇先進(jìn)可靠的設(shè)備，布置合理的生產(chǎn)工藝，采用DCS自動(dòng)化控制，嚴(yán)格控制生產(chǎn)噪音和粉塵，確保達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、精心計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，節(jié)約建設(shè)投資，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，大大提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和盈利能力。規(guī)范設(shè)計(jì)和建設(shè)的機(jī)制砂石生產(chǎn)線具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

2 水泥礦山的綜合利用

水泥企業(yè)發(fā)展機(jī)制砂石有著獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)，不僅能以其自身優(yōu)勢(shì)解決廢料利用、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題，也更加符合水泥企業(yè)推進(jìn)資源綜合利用的發(fā)展趨勢(shì)。

從當(dāng)前來(lái)看，我國(guó)砂石行業(yè)集中度低，尤其是在2010年以前，砂石生產(chǎn)企業(yè)主要以小業(yè)主為主，生產(chǎn)流程不規(guī)范,也不注意對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，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(duì)砂石礦山資源進(jìn)行整合，“砂石—水泥—混凝土”的生產(chǎn)模式逐漸得到各水泥企業(yè)的認(rèn)同，水泥企業(yè)建設(shè)機(jī)制砂石生產(chǎn)線不僅有著巨大的市場(chǎng)需求，而且可以提高水泥行業(yè)礦山資源利用率，增加新的贏利點(diǎn)，前景一片大好。

3 環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗

機(jī)制砂石生產(chǎn)線產(chǎn)生的污染主要是粉塵和噪聲，設(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方的環(huán)保法規(guī)，做到環(huán)保設(shè)施與工程設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)“三同時(shí)”，確保各種污染因子的排放達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，使周圍環(huán)境不受影響或降到最低污染程度。

3.1 粉塵

在機(jī)制砂石生產(chǎn)中，物料破碎、篩分、輸送過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，一般稱為有組織揚(yáng)塵，露天堆場(chǎng)、汽車運(yùn)輸引起的二次揚(yáng)塵，一般稱為無(wú)組織揚(yáng)塵。

為了有效地控制粉塵的排放量，減少其對(duì)周圍環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)中采取以防為主的方針，從工藝設(shè)計(jì)上盡量減少生產(chǎn)中的揚(yáng)塵環(huán)節(jié)，選擇揚(yáng)塵少的設(shè)備，粉狀物料采用密閉式輸送，對(duì)于帶式輸送機(jī)輸送的物料盡量降低物料落差，加強(qiáng)密閉，減少粉塵外逸；粉狀物料儲(chǔ)存采用密閉圓庫(kù)。廠內(nèi)物料的裝卸倒運(yùn)等無(wú)組織揚(yáng)塵,考慮噴水增濕或其它措施，減少揚(yáng)塵。有組織揚(yáng)塵點(diǎn)，均設(shè)置了高效的袋式收塵器,經(jīng)收塵處理后排放的廢氣含塵濃度低于30 mg/Nm3，達(dá)到了歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 噪聲

機(jī)制砂石生產(chǎn)線的高噪聲源主要有破碎機(jī)、振動(dòng)篩產(chǎn)生的機(jī)械性噪聲和空氣壓縮機(jī)發(fā)出的空氣動(dòng)力性噪聲等。源強(qiáng)一般為85～115 dB(A)。對(duì)噪聲的控制從設(shè)備選型上盡量選擇噪聲低的設(shè)備或加裝消聲器，以降低設(shè)備的噪聲。此外在噪聲傳播途徑上采取措施加以控制。強(qiáng)噪聲源車間均采用封閉式廠房,同時(shí)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(dá)到國(guó)家廠界噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 綠化

對(duì)工程項(xiàng)目因地制宜地進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)，在道路兩側(cè)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(huán)境并與整個(gè)廠區(qū)綠化協(xié)調(diào)統(tǒng)一，綠化系數(shù)控制在15%左右，并把綠化投資列入工程概算。

3.4 節(jié)能降耗

設(shè)計(jì)中遵照國(guó)家節(jié)約能源的相關(guān)規(guī)定，做到節(jié)約和合理利用能源，工藝、土建、電氣等各專業(yè)采用的節(jié)能措施相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮節(jié)能效益，使工程項(xiàng)目的整體節(jié)能效果最佳。設(shè)計(jì)中采用新型節(jié)能的設(shè)備和技術(shù)，棄用淘汰落后產(chǎn)品。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)規(guī)范化設(shè)計(jì)的新型機(jī)制砂石生產(chǎn)企業(yè)，資源開發(fā)合法化，資源利用高效化，生產(chǎn)作業(yè)清潔化，生產(chǎn)安全標(biāo)準(zhǔn)化，工程項(xiàng)目生態(tài)化，內(nèi)外關(guān)系和諧化，不僅使企業(yè)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

目前中國(guó)機(jī)制砂石行業(yè)正處在朝陽(yáng)時(shí)期，產(chǎn)用量居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年砂石每年測(cè)算用量高達(dá)100億噸，直接年產(chǎn)值3 000億元，帶動(dòng)運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)值2 350億元，總產(chǎn)值5 350億元。河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司是建材行業(yè)的甲級(jí)設(shè)計(jì)院，近幾年來(lái)完成了天瑞水泥、金隅水泥、華新水泥、遼陽(yáng)嘉藝等大型水泥企業(yè)集團(tuán)300 t/h、500 t/h、1 000 t/h機(jī)制砂石生產(chǎn)線建設(shè)的設(shè)計(jì)工作,項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，效果良好。我們?cè)敢馀c各界精英一道，為砂石行業(yè)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)砂石人的夢(mèng)想，共同努力。