機(jī)制砂中石粉控制方法探析

符海龍 高申杰 汪良強(qiáng)

摘要：我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展導(dǎo)致混凝土材料的消耗巨大，混凝土的原料砂石已限制開采，替代材料的機(jī)制砂石應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)制砂石中的石粉含量對后期混凝土和干混砂漿的影響非常大，所以必須嚴(yán)格控制其含量。本文探討通過對生產(chǎn)機(jī)制砂石的原料、制砂設(shè)備、選粉設(shè)備、篩分設(shè)備、取樣及測量方法等因素的控制，達(dá)到保證石粉含量最優(yōu)的目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂;石粉;原料;破碎;選粉;取樣;篩分

一、機(jī)制砂的應(yīng)用背景

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方興未艾，混凝土材料的消耗巨大。其中砂、石是混凝土的最重要原材料，同時(shí)也是消耗自然資源最大的材料。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，2013年我國建設(shè)用骨料總量約為110億噸。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，很多地區(qū)都出現(xiàn)了亂采亂挖天然砂石的情況，對我國的河道工程建設(shè)以及環(huán)境保護(hù)都有極大的危害。另外，我國經(jīng)過幾十年的開采，一些地區(qū)有限的天然砂石資源已經(jīng)用盡，價(jià)格不斷上漲， 直接影響了工程建設(shè)的進(jìn)展。面對這樣的狀況，國家已經(jīng)嚴(yán)格限制了天然砂的開采。

為了補(bǔ)充砂石市場的剛性需求，必須尋找新的資源來替代，機(jī)制砂成了建設(shè)用砂的首選。機(jī)制砂是指通過制砂機(jī)和其它附屬設(shè)備加工而成的砂，成品沒有天然砂那么圓潤規(guī)則，但可以根據(jù)不同工藝要求加工成不同等級和大小的專業(yè)工業(yè)用砂。

經(jīng)國務(wù)院同意，國家發(fā)改委會同工信部、公安部、財(cái)政部、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、水利部、商務(wù)部、應(yīng)急管理部、市場監(jiān)管總局、國家統(tǒng)計(jì)局、中國海警局、中國國家鐵路集團(tuán)有限公司等十五部門和單位，日前聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)砂石行業(yè)健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《意見》）。近半年來，有關(guān)砂石產(chǎn)業(yè)的政策出臺了很多，或?qū)⒋龠M(jìn)砂石行業(yè)的快速發(fā)展①。

二、機(jī)制砂的組分

機(jī)制砂主要有以下幾個(gè)要求：一是粒徑，該機(jī)制砂石主要指顆粒直徑在4.75mm的中細(xì)砂。二是粒型，該機(jī)制砂石外形要圓潤，最好是類圓型產(chǎn)品。三是級配，主要指的是機(jī)制砂石粒徑在0～0.16mm、0.16～0.32mm、0.32～0.63mm、0.63～1.18mm、1.18～2.36mm、2.36～4.75mm這六個(gè)區(qū)間內(nèi)的混合砂石中各區(qū)間質(zhì)量百分比最好要符合10%：15%：25%：25%：15%：10%這一黃金配比。四是含水率，機(jī)制砂石含水率要控制在2.0%以下。只有符合上述要求的機(jī)制砂石才能真正替代天然砂石，才能成為高品質(zhì)的工業(yè)用砂原料。

三、機(jī)制砂中石粉的危害

石粉顧名思義就是指石頭的粉狀顆粒，國家標(biāo)準(zhǔn)上主要指粒徑在0～0.075mm之間的粉粒。無論是生產(chǎn)混凝土用機(jī)制砂，還是生產(chǎn)干混砂漿用機(jī)制砂，對其石粉含量均有一定的要求。試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)機(jī)制砂中石粉含量為10%時(shí)，混凝土性能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)②。對于生產(chǎn)干混砂漿用機(jī)制砂，一般要求其石粉含量不大于6%較為合適。無論對混凝土或者干混砂漿來講，通過試驗(yàn)研究表明，機(jī)制砂含有適當(dāng)?shù)氖蹖炷潦怯幸娴?，石粉含量增加到一個(gè)極值后，混凝土的工作性、強(qiáng)度、耐久性逐漸減低③。所以必須嚴(yán)格控制機(jī)制砂中石粉的含量，才能保證混凝土和干混砂漿的品質(zhì)。

四、機(jī)制砂中石粉產(chǎn)生的原因及其控制方法

機(jī)制砂中的石粉的來源主要有兩個(gè)，一個(gè)是由石塊破碎成機(jī)制砂的過程中產(chǎn)生的石粉，一個(gè)是做為原料石里面含有的天然石粉。我們主要來探討由石塊破碎成機(jī)制砂的過程中產(chǎn)生的石粉，分析其產(chǎn)生原因及其含量控制方法。

1、原料原因及其控制方法

⑴、原料硬度太低

原料石硬度太低導(dǎo)致其更容易破碎成細(xì)小顆粒，所以這種原料石破碎后的石粉較多。其石粉產(chǎn)量控制方法：一是降低破碎速度（破碎主軸轉(zhuǎn)速），二是更換硬度較大的原料石。

⑵、原料粒徑太小

每一種破碎設(shè)備都有一個(gè)最佳的破碎比（原料石直徑與破碎成品砂直徑之比），如果原料石粒徑太?。ń咏扑楹蟮某善飞傲剑┑脑?，就容易破碎出更多的石粉料。其石粉產(chǎn)量控制方法：一是按一定比例摻入較大粒徑的原料石，二是全部更換粒徑較大的原料石。

⑶、原料含土太多

土硬度很低，一旦進(jìn)入制砂機(jī)后馬上就會破碎成粉料，它對后期混凝土和干混砂漿的品質(zhì)影響非常大，必須嚴(yán)格控制。其石粉產(chǎn)量控制方法：一是嚴(yán)格控制進(jìn)廠原料石質(zhì)量，二是全部更換含土量較少的原料石。

⑷、原料含水量太大

原料石含水量過高會導(dǎo)致石粉粘在成品砂上，在脫粉過程中難以除去，造成在檢測時(shí)石粉含量偏高。其石粉產(chǎn)量控制方法：一是嚴(yán)格控制進(jìn)廠原料石含水率，二是對含水較多的原料石進(jìn)行除水（例如攤開晾曬）作業(yè)，三是摻入大比例的含水較少的原料石進(jìn)行混合使用，四是對這些原料石全部更換成含水較少的原料石。

⑸、原料內(nèi)含原料粉量過大

外購進(jìn)廠的原料石中屬于石料廠的下腳料性質(zhì)，原料石質(zhì)量不好，含有較多的灰粉成分。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要做好檢測，嚴(yán)格控制進(jìn)廠原料石含粉量。

2、破碎原因及其控制方法

⑴ 破碎設(shè)備選擇不對

破碎設(shè)備種類較多，目前分為粗、中、細(xì)破三個(gè)階段，最后細(xì)破階段使用的設(shè)備主要有立軸沖擊式破碎機(jī)、臥軸反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、球磨機(jī)等。各種設(shè)備產(chǎn)石粉量均有不同，要根據(jù)機(jī)制砂的用途選擇合適的破碎設(shè)備。破碎設(shè)備選擇不合理，得到的機(jī)制砂粒型有可能達(dá)不到使用要求，甚至出現(xiàn)石粉含量異常偏高現(xiàn)象。

⑵、破碎速度太大

每種原料石均有一個(gè)最佳破碎能，而每種破碎設(shè)備也均有一個(gè)最大的主軸破碎轉(zhuǎn)速，主軸轉(zhuǎn)速過高會造成破碎能過大，破碎后的成品機(jī)制砂中石粉含量偏多，主軸轉(zhuǎn)速過低會造成破碎能過小，破碎后機(jī)制砂產(chǎn)量不足。其石粉產(chǎn)量控制方法就是針對不同的原料石調(diào)整破碎設(shè)備合理的主軸轉(zhuǎn)速和破碎能，以達(dá)到最小能源消耗、最大合格機(jī)制砂產(chǎn)量和最小石粉產(chǎn)出的目的。

3、選粉原因及其控制方法

⑴、選粉設(shè)備選擇不對

不同的選粉設(shè)備的選粉能力均有差別，選擇合理能力的選粉設(shè)備可以降低機(jī)制砂中石粉含量。

⑵、選粉風(fēng)機(jī)頻率選擇太低

目前的選粉設(shè)備基本都是風(fēng)選原理，都是利用離心見機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)選粉。離心風(fēng)機(jī)的頻率對選粉風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)壓和風(fēng)量均有較大影響，選粉風(fēng)機(jī)頻率設(shè)計(jì)太低會造成石粉大量留在機(jī)制砂中，難以選出。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要根據(jù)機(jī)制砂中石粉含量要求不停試驗(yàn)后得到最佳的風(fēng)機(jī)頻率。

⑶、除塵器濾袋總表面積過小

選粉設(shè)備如果使用除塵器進(jìn)行選粉的話，除塵器面積濾袋總表面積過小會造成除塵器負(fù)載過大，加劇濾袋堵塞程度，降低透過濾袋的選粉風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速，石粉也難以從機(jī)制砂中選出。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要根據(jù)機(jī)制砂產(chǎn)量和石粉含量要求設(shè)計(jì)選擇合理面積的除塵器。

⑷、供氣管路過細(xì)或漏氣

選粉設(shè)備如果使用除塵器進(jìn)行選粉的話，保證濾袋進(jìn)行消灰使用的高壓空氣壓力和風(fēng)量必須足夠，供氣管路過細(xì)或漏氣會造成濾袋的消灰不徹底，造成濾袋透氣不暢，降低透過濾袋的選粉風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速，石粉也難以從機(jī)制砂中選出。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要盡量加大供氣管路，同時(shí)經(jīng)常檢查，減少漏氣現(xiàn)象發(fā)生。

⑸、空壓機(jī)太小或進(jìn)氣口堵塞

除塵器進(jìn)濾袋進(jìn)行消灰使用的高壓空氣壓力和風(fēng)量必須足夠，空壓機(jī)太小或進(jìn)氣口堵塞也會造成濾袋的消灰不徹底，石粉也難以從機(jī)制砂中選出。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要盡量選用較大排量的空壓機(jī)，同時(shí)經(jīng)常檢查，防止其進(jìn)氣口堵塞。

4、篩分原因及其控制方法

⑴、多層篩網(wǎng)配合不對

多層篩網(wǎng)配合不合理的話，會造成篩網(wǎng)的篩分效率下降，進(jìn)入篩網(wǎng)的物料難以篩透，合格機(jī)制砂會再次進(jìn)入制砂機(jī)中二次破碎導(dǎo)致石粉含量增多。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要根據(jù)機(jī)制砂粒徑要求，配置合理的多層篩網(wǎng)。

⑵、篩網(wǎng)堵孔

如果原料石較潮濕或者篩網(wǎng)使用時(shí)間過長會造成篩網(wǎng)的部分網(wǎng)眼堵塞，進(jìn)入篩網(wǎng)的物料難以篩透，合格機(jī)制砂會再次進(jìn)入制砂機(jī)中二次破碎導(dǎo)致石粉含量增多。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要經(jīng)常檢查篩網(wǎng)情況，防止堵眼現(xiàn)象發(fā)生。

⑶、篩網(wǎng)孔型選擇

篩網(wǎng)孔型如果與制砂機(jī)生產(chǎn)出來的砂型不配的話，也會造成篩網(wǎng)的部分網(wǎng)眼容易堵塞，合格機(jī)制砂會再次進(jìn)入制砂機(jī)中二次破碎導(dǎo)致石粉含量增多。其石粉產(chǎn)量控制方法就是要全理孔型的篩網(wǎng)延長篩網(wǎng)的使用時(shí)間。

⑷ 進(jìn)篩料太集中

如果進(jìn)入篩網(wǎng)的原料石太集中沒有均勻攤開的話，會導(dǎo)致篩網(wǎng)上物料太厚，出現(xiàn)難以篩透現(xiàn)象，合格機(jī)制砂會再次進(jìn)入制砂機(jī)中二次破碎導(dǎo)致石粉含量增多。其石粉產(chǎn)量控制方法就是盡量均勻攤開攤薄進(jìn)入篩分機(jī)的物料。

5、樣品原因及其控制方法

成品機(jī)制砂皮帶機(jī)上出現(xiàn)精細(xì)分離的離析現(xiàn)象，取樣時(shí)沒有全皮帶機(jī)斷面取樣，導(dǎo)致樣砂沒有取全從而不能如實(shí)反應(yīng)機(jī)制砂的實(shí)際情況，或者取好的樣品檢測前沒有進(jìn)行充分混合從而導(dǎo)致樣品失真，上述兩種現(xiàn)象在檢測過程中有可能出現(xiàn)石粉含量過高的現(xiàn)象發(fā)生。所以取樣時(shí)要求必須全皮帶機(jī)斷面取樣，而且要至少三次取樣，多次取樣后將所有取樣在攪拌裝置內(nèi)充分混合，然后再取適當(dāng)質(zhì)量的樣本進(jìn)行石粉檢測工作。

6、測量原因及其控制方法

如果稱量取樣的電子稱等的準(zhǔn)確度有問題導(dǎo)致稱量結(jié)果不準(zhǔn)確，其計(jì)算結(jié)果也不能如實(shí)反應(yīng)機(jī)制成品砂的實(shí)際情況，在檢測過程中有可能出現(xiàn)石粉含量鍽高的現(xiàn)象發(fā)生。所以要求測量用的電子稱要經(jīng)常性的用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)，盡可能地保證電子稱的精確度。

引用文章：

[1]范小強(qiáng). 機(jī)制砂石或?qū)⒂瓉硇掳l(fā)展[N]. 中國礦業(yè)報(bào)，2020-04-27（004）.

[2]彭仁琛.淺析機(jī)制砂中石粉含量對混凝土性能的影響[J].福建建材，2020（01）：22-24.

[3]權(quán)瑞.機(jī)制砂中石粉含量對不同強(qiáng)度等級混凝土性能的研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，31（S2）：216-218.