淺談砂石骨料工藝流程技改案例及影響因素

黃婷

摘 要：機(jī)制砂場(chǎng)的設(shè)備選型決定了機(jī)制砂及碎石等成品材料的生產(chǎn)率，而機(jī)制砂的選型又受到多方面的影響，如生產(chǎn)廠家、設(shè)備種類、設(shè)備規(guī)格型號(hào)、生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制等。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)制砂場(chǎng)的選型及技改經(jīng)驗(yàn)，分析設(shè)備選型的重要影響因素。

關(guān)鍵詞：機(jī)制砂；碎石場(chǎng)設(shè)備；機(jī)制砂設(shè)備；選型

中圖分類號(hào)：TV53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）01-0048-05

0 引言

人工初選后的母料石塊經(jīng)料倉(cāng)由振動(dòng)給料機(jī)均勻地送進(jìn)顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗碎，粗碎后的石料由膠帶輸送機(jī)送到反擊式破碎機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步破碎。細(xì)碎后的石料由膠帶輸送機(jī)送進(jìn)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩分出幾種不同規(guī)格的石子，滿足粒度要求的石子由成品膠帶輸送機(jī)送往成品料堆，不滿足粒度要求的石子由膠帶輸送機(jī)返料送到反擊式破碎機(jī)進(jìn)行再次破碎，形成閉路多次循環(huán)。砂石成品粒度可按照用戶的需求進(jìn)行組合和分級(jí)，同時(shí)為保護(hù)環(huán)境，要配備輔助的除塵設(shè)備。

1 砂石骨料生產(chǎn)線技改案例背景介紹

1.1 設(shè)備選型及要求

某砂石骨料生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設(shè)備包括ZSW-4911型號(hào)振動(dòng)給料機(jī)1臺(tái)、PE75106型號(hào)顎式破碎機(jī)1臺(tái)、PF-1315型號(hào)反擊式破碎機(jī)1臺(tái)、PL950型號(hào)制砂主機(jī)1臺(tái)、2YK2460型號(hào)振動(dòng)篩1套、4YK2460型號(hào)振動(dòng)篩1臺(tái)、1250 kVA變壓器1臺(tái)。設(shè)備配置詳見表1。

根據(jù)該項(xiàng)目施工生產(chǎn)需求，砂石骨料生產(chǎn)線全套設(shè)備設(shè)計(jì)要求有如下5點(diǎn)：①石料種類為石灰?guī)r，硬度不超過140 MPa）。②處理能力要達(dá)到200 t/h，機(jī)制砂100 t/h。③最大入料粒徑為700 mm。④允許入料含泥量≤10%。⑤出料粒徑為三石一砂。設(shè)備工藝流程如圖1。

在環(huán)保方面要求，主機(jī)設(shè)備要采用彩鋼瓦防護(hù)棚進(jìn)行防塵降噪處理，輸送防塵要采用輸送帶噴淋系統(tǒng)，污水處理要采用濃縮罐自動(dòng)藥粉沉降及壓濾機(jī)泥漿處理。處理后的清水要循環(huán)利用。壓濾機(jī)產(chǎn)生的泥餅可銷售處理。

1.2 技改前生產(chǎn)情況

砂石骨料生產(chǎn)線2018年8月中旬開始生產(chǎn)，8月份生產(chǎn)了AB料、機(jī)制砂、碎石，但生產(chǎn)時(shí)間短、生產(chǎn)量小。9月份進(jìn)入正式生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中，母巖主要有硅質(zhì)片巖、石灰?guī)r，石灰?guī)r硬度較小，硅質(zhì)片巖硬度較高，且自9月20日開始使用硅質(zhì)片巖生產(chǎn)。

原設(shè)計(jì)方案為砂石同出，理論產(chǎn)能為200 t/h，純出砂理論產(chǎn)能為100 t/h，但因現(xiàn)場(chǎng)洞渣硬且粘，巖性變化極大。設(shè)備安裝完成后，實(shí)際生產(chǎn)碎石量05籽（40 t/h），12籽（40 t/h），13籽（15 t/h），機(jī)制砂產(chǎn)量30 t/h。實(shí)際砂石同出產(chǎn)能為120～150 t/h，且不能滿足純制砂。實(shí)際產(chǎn)能與理論計(jì)算有一定差距。

根據(jù)GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)制砂檢測(cè)結(jié)果為級(jí)配不穩(wěn)定，不是最佳級(jí)配級(jí)別。

生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)整套制砂場(chǎng)設(shè)備頻繁出現(xiàn)問題：一是制砂主機(jī)反擊塊質(zhì)量差，為不含合金反擊塊，需3天更換一次。二是反擊塊更換難度大，更換反擊塊會(huì)耽誤半天工期。三是母材含水量高，造成制砂主機(jī)堵腔，制砂主機(jī)卡死迫停，每次只能停工清理主機(jī)腔，平均估計(jì)3天需清理一次。四是鄂破吃料過快，反擊破壓力過大，超出其自身處理能力，導(dǎo)致給料機(jī)喂料斷斷續(xù)續(xù)，總體產(chǎn)量不高。五是機(jī)制砂性能不穩(wěn)定，細(xì)度模數(shù)、石粉偏高。六是成品機(jī)制砂及碎石產(chǎn)量跟拌和站需求量不匹配，制砂主機(jī)產(chǎn)能過低，碎石產(chǎn)量供過于求。

2 三次技改過程梳理與總結(jié)

2.1 第一次技改

2.1.1 工藝流程技改

于9月中旬，設(shè)備加裝了一條從一級(jí)振動(dòng)篩至二級(jí)振動(dòng)篩的出料輸送皮帶，將1315反擊破中已形成的機(jī)制砂，提前從一級(jí)振動(dòng)篩的最后一層篩網(wǎng)接到二級(jí)振動(dòng)篩，進(jìn)行篩分，增加機(jī)制砂產(chǎn)量的同時(shí)，提前增加碎石產(chǎn)量。在穩(wěn)定機(jī)制砂的級(jí)配、細(xì)度模數(shù)及石粉含量等性能上，通過調(diào)節(jié)二級(jí)振動(dòng)篩機(jī)制砂篩網(wǎng)孔徑，按照機(jī)制砂級(jí)配要求，第一檔次為4.75 mm。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制砂篩網(wǎng)要求使用4.75 mm孔徑，但在實(shí)際生產(chǎn)中使用標(biāo)準(zhǔn)4.75 mm孔徑篩網(wǎng)，機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)3.1～3.4?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制砂篩網(wǎng)孔徑尺寸，并反復(fù)多次機(jī)制砂試驗(yàn)，最終將篩網(wǎng)孔徑尺寸限定在3.5 mm。機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)第一次技改后的工藝圖如圖2所示。

2.1.2性能提升對(duì)比

9月1日－19日使用石灰?guī)r生產(chǎn)，9月20日－10月6日使用硅質(zhì)片巖生產(chǎn)。本次技改于9月19日完成，實(shí)際因母巖從9月20日起，使用的硅質(zhì)片巖母料，機(jī)制砂在母巖為硬度較小的石灰?guī)r情況下，機(jī)制砂產(chǎn)能為46.3 t/h。在母巖為硬度較高的硅質(zhì)片巖情況下，機(jī)制砂產(chǎn)能為28.9 t/h，且設(shè)備已增加一級(jí)振動(dòng)篩至二級(jí)振動(dòng)篩的出料皮帶，如表2、表3所示。

整條生產(chǎn)線的平均產(chǎn)能為93.7 t/h，機(jī)制砂占比為39.3%。在母巖為硬度較小的石灰?guī)r情況下，整條生產(chǎn)線的產(chǎn)能為117.8 t/h，機(jī)制砂占比39.3%。在母巖為硬度較高的硅質(zhì)片巖情況下，整體生產(chǎn)線的產(chǎn)能為65.6 t/h，機(jī)制砂占比44.1%，且設(shè)備已增加一級(jí)振動(dòng)篩至二級(jí)振動(dòng)篩的出料皮帶。

從整體產(chǎn)能對(duì)應(yīng)機(jī)制砂的產(chǎn)能以及占比可以看出，機(jī)制砂占比在39.3%～44.1%，說明整條生產(chǎn)線通過母巖量越高，制砂量越高。在增加一級(jí)振動(dòng)篩至二級(jí)振動(dòng)篩的出料皮帶后，將經(jīng)過反擊破打磨生成的機(jī)制砂直接出砂，減少了進(jìn)入制砂機(jī)的含粉量，可以提高制砂機(jī)的成砂率。根據(jù)GB/T 14684-2011標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)結(jié)果顯示，機(jī)制砂為中砂，細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定在2.7～3.0，MB值為1.4，泥塊含量為1.3%～1.5%，石粉含量為10%～12%，不能滿足質(zhì)量要求。

2.1.3第一次技改總結(jié)

第一次技改減少了機(jī)制砂從一級(jí)振動(dòng)篩到制砂機(jī)再到二級(jí)振動(dòng)篩的一道工序，直接進(jìn)入二級(jí)成品篩進(jìn)行篩分處理成成品料，使得進(jìn)入制砂機(jī)的原料皆為碎石進(jìn)行制砂。

2.2 第二次技改

2.2.1 工藝流程技改

2018年9月30日，根據(jù)碎石場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的原因進(jìn)行分析匯報(bào)，在母材同為硅質(zhì)片巖，其他設(shè)備不變的情況下，新增一臺(tái)1214反擊破，增加一條輸送帶，將一級(jí)振動(dòng)篩中大于31.5 mm預(yù)返回1315反擊破的碎料輸送至1214反擊破。一是可以減輕1315反擊破負(fù)載，增加喂料機(jī)及鄂破的進(jìn)料速度，二是可以將大于31.5 mm的碎石輸送至1214反擊破，增加中轉(zhuǎn)倉(cāng)進(jìn)料速度，加大制砂主機(jī)工作效率。技改后生產(chǎn)工藝流程圖如圖3。

2.2.2 性能提升對(duì)比

本次技改前，返回1315反擊破的回料約為45 t/h，結(jié)合最終產(chǎn)砂比例35%，將回料轉(zhuǎn)至1214后可增加15.75 t/h的制砂量，減少1315返料后，1315反擊破亦可增加15.75 t/h 的制砂量 ，即從理論上來(lái)說，若新增一臺(tái)1214反擊破，制砂場(chǎng)約可增加15～30 t/h的制砂產(chǎn)量 。

經(jīng)本次增加一臺(tái)1214設(shè)備后，母材同為硅質(zhì)片巖材質(zhì)，生產(chǎn)碎石量05籽：50 t/h，12籽：50 t/h，13籽：15 t/h，砂：55 t/h，切實(shí)達(dá)到了預(yù)估的制砂產(chǎn)量，較技改之前提高了15 t/h。

2018年10月6日，本次技改完成。增加1214反擊破生產(chǎn)線后，因?yàn)闇p少了返回1315反擊破的回料，因此減少了1315反擊破及制砂主機(jī)的配件磨損，降低了易損件更換頻率，根據(jù)制砂場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際維修采購(gòu)統(tǒng)計(jì)，延長(zhǎng)了易損件更換周期。

2.2.3 第二次技改總結(jié)

第二次進(jìn)行技改作業(yè)在原生產(chǎn)線反擊破1315的處理能力范圍之內(nèi)，增加一臺(tái)反擊破1214輔助生產(chǎn)，增加一道生產(chǎn)加工工序，提高了整條生產(chǎn)線產(chǎn)能，質(zhì)量問題沒有得到改善。

2.3 第三次技改

2.3.1 工藝流程技改

因制砂場(chǎng)供應(yīng)量達(dá)不到項(xiàng)目部生產(chǎn)需求，查找原因?yàn)橹粕爸鳈C(jī)選型不適用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)且碎石產(chǎn)量，供過于求，場(chǎng)內(nèi)堆積過多?？紤]更換制砂主機(jī)及采用成品碎石回制砂機(jī)制砂：一是制砂生產(chǎn)效率達(dá)不到采購(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)量100 t/h要求。二是生產(chǎn)流程達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)提出的可以只生產(chǎn)砂，且生產(chǎn)出來(lái)碎石量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制砂量，無(wú)法達(dá)到利益最大化。三是現(xiàn)場(chǎng)反擊破實(shí)際為1214改進(jìn)版，非廠家報(bào)價(jià)提供的1315型，反擊破生產(chǎn)率低，導(dǎo)致鄂破長(zhǎng)期要生產(chǎn)幾分鐘，關(guān)機(jī)幾分鐘，達(dá)不到設(shè)計(jì)的處理量200 t/h要求。

2018年11月13，將生產(chǎn)線內(nèi)的制砂主機(jī)更換為純制砂主機(jī)，第三次技改后流程圖如圖4。

2.3.2 性能提升對(duì)比

因隧道出渣量有限，將12籽及13籽全部返回生產(chǎn)線重新生產(chǎn)，只收05籽與機(jī)制砂的成品，因此在母巖同為硅質(zhì)片巖的生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)碎石量05籽達(dá)到60 t/h，機(jī)制砂產(chǎn)量達(dá)到65～70 t/h。新制砂主機(jī)的易損件較原制砂主機(jī)更耐磨，具體體現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

一是原制砂主機(jī)易損件更換周期為半個(gè)月，更換制砂主機(jī)后，新制砂主機(jī)反擊塊更換周期為二個(gè)月左右，并且整套設(shè)備的反擊塊數(shù)量減少。制砂主機(jī)拋料頭、分料錐等其他易損件，更換周期也相應(yīng)從原來(lái)的一個(gè)月延長(zhǎng)至兩個(gè)月，大大降低了維修配件款及維修人工。

二是原制砂主機(jī)生產(chǎn)含水量高的母材時(shí)，制砂主機(jī)易堵腔，導(dǎo)致卡死迫停。更換制砂主機(jī)后，新制砂主機(jī)可生產(chǎn)含水量高的母材，因此只需半個(gè)月清理一次主機(jī)腔，減少了維修時(shí)間，增加產(chǎn)能。

2.3.3 第三次技改總結(jié)

第三次技改之后，根據(jù)GB/T 14684-2011標(biāo)準(zhǔn)，送檢結(jié)果所有機(jī)制砂均合格。機(jī)制砂為中砂，細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0，級(jí)配區(qū)屬為II區(qū)，MB值為1.2，石粉含量為4.7%～7.0%，泥塊含量為0.1%～0.5%，其他檢測(cè)均合格，符合混凝土生產(chǎn)質(zhì)量要求。

2.4 三次技改成本分析

第一次技改成本10萬(wàn)元左右。第二次技改新購(gòu)安裝一套1214反擊破，需要的設(shè)備及其他各項(xiàng)費(fèi)用合計(jì)為30萬(wàn)左右，如表4所示。第三次技改為更換V11145的制砂主機(jī)，成本費(fèi)用由生產(chǎn)廠家免費(fèi)提供。

據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，新購(gòu)一套產(chǎn)能達(dá)到200 t/h的砂石生產(chǎn)線，成本在1 000萬(wàn)以上，經(jīng)3次技改，花費(fèi)40多萬(wàn)元成本將一套300多萬(wàn)原處理能力為200 t/h的生產(chǎn)線提質(zhì)創(chuàng)效達(dá)到產(chǎn)能200 t/h，節(jié)約生產(chǎn)成本600多萬(wàn)元。三次技術(shù)改造成功為機(jī)制砂生產(chǎn)線提質(zhì)創(chuàng)效。

3 生產(chǎn)工藝規(guī)劃流程及影響因素總結(jié)

3.1 影響因素總結(jié)

建立一條高效的機(jī)制砂生產(chǎn)線，必須做好充分的實(shí)地考察?？疾旌矛F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地大小、水源、母巖母料大小、材質(zhì)等。如場(chǎng)地很小，則盡可能選擇少的設(shè)備型號(hào)種類，相應(yīng)的工藝流程也會(huì)縮短，生產(chǎn)砂石成品種類也會(huì)受限。在做場(chǎng)地規(guī)劃的時(shí)候，盡可能選擇開闊且水源充足的地方。場(chǎng)地開闊便于砂石骨料的工藝流程細(xì)化，且便于砂石骨料運(yùn)輸車輛的裝卸與調(diào)劑。洞渣的種類是需要試驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證的，只有確定好洞渣種類，才能更科學(xué)的選擇破碎設(shè)備。場(chǎng)地附近有棄渣場(chǎng)或者填埋區(qū)，能更節(jié)約泥餅等廢料的運(yùn)輸費(fèi)用，就近廢物利用，也是一種保護(hù)環(huán)境。

同時(shí)要充分了解所有設(shè)備的規(guī)格型號(hào)及性能，科學(xué)計(jì)算和考慮輸入母料規(guī)格，產(chǎn)出骨料型號(hào)、輸入母料最大能力及最大處理能力、產(chǎn)量等。在設(shè)備選型上，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)設(shè)備的處理能力與出料能力，每一臺(tái)設(shè)備處理設(shè)備的時(shí)間與能力不同，因此每一個(gè)工藝流程內(nèi)的設(shè)備給料能力與通過能力需要能夠銜接上。比如喂料機(jī)（給料）的處理能力在500 t/h，輸送至鄂破（一級(jí)破碎）的皮帶輸送機(jī)則不能低于500 t/h，否則會(huì)造成皮帶來(lái)不及輸送，喂料機(jī)堵塞的情況。在經(jīng)濟(jì)許可的條件下，盡可能選擇大于生產(chǎn)要求150%的設(shè)備型號(hào)，以防止突發(fā)加大生產(chǎn)量。且長(zhǎng)期備存砂石骨料，以防設(shè)備故障，導(dǎo)致砂石骨料的生產(chǎn)跟不上，從而影響項(xiàng)目施工進(jìn)度。也要減少因其他不可控原因造成達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)率，需要更換或增加設(shè)備造成經(jīng)濟(jì)成本損失及安裝時(shí)間成本損失。

不同生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)的設(shè)備優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)都各不相同，要善于對(duì)比找出每個(gè)廠家性能更好地設(shè)備。設(shè)備在使用過的單位中，需要故障率低，好評(píng)率高，易損件更換率低，維修費(fèi)用少，設(shè)備使用率高等。

3.2 生產(chǎn)線工藝流程總結(jié)

充分確定好以上條件后，根據(jù)現(xiàn)有要求，即可設(shè)計(jì)一條符合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求的生產(chǎn)線。一般的砂石骨料生產(chǎn)線參考如下：給料（原材料入倉(cāng)）→一級(jí)破碎→二級(jí)破碎→一級(jí)篩分→制砂整形→二級(jí)篩分→濕法模塊（含污水處理循環(huán)利用等）。

為防止喂料機(jī)和一級(jí)破碎機(jī)之間因生產(chǎn)功率無(wú)法銜接，造成設(shè)備堵塞、設(shè)備損壞情況，可在一級(jí)破碎破碎前加一個(gè)中間料倉(cāng)。一級(jí)破碎其實(shí)是一個(gè)預(yù)篩分的環(huán)節(jié)，喂料機(jī)出料大于80 mm的，則進(jìn)入一級(jí)破碎機(jī)，小于80 mm的則可以直接進(jìn)入二級(jí)破碎機(jī)，相當(dāng)于節(jié)約一部分骨料的一步工藝流程，增加生產(chǎn)率。經(jīng)二級(jí)破碎機(jī)出料進(jìn)入一級(jí)篩分，其中可篩分出部門符合規(guī)格的機(jī)制砂和合格骨料，其余骨料繼續(xù)進(jìn)入制砂機(jī)，得到機(jī)制砂、級(jí)配碎石及石粉的混合物。經(jīng)二級(jí)篩分后，可篩出所有合格骨料。再讓機(jī)制砂進(jìn)入濕法模塊，洗去石粉及泥粉，即可得到合格的機(jī)制砂。污水進(jìn)入污水處理循環(huán)系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

采購(gòu)安裝一條砂石骨料生產(chǎn)線，一般需要先通過施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地大小、現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境和洞渣等，先選擇一條工藝流程，再通過現(xiàn)場(chǎng)考察供應(yīng)商別的場(chǎng)地的設(shè)備性能、維修率、服務(wù)態(tài)度等確定優(yōu)秀的供應(yīng)商，通過招投標(biāo)選擇最優(yōu)供應(yīng)商和最優(yōu)規(guī)格型號(hào)，優(yōu)化工藝流程，最后安裝調(diào)試驗(yàn)收合格后投入生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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