​将石屑高效益地制备成优质机制砂的探讨

​将石屑高效益地制备成优质机制砂的探讨

郝志刚

（长沙深湘通用机器有限公司）

 

摘  要：本文主要阐述了企业在石屑干式制备机制砂中遇到的难题，详细介绍了突破此难题的关键性专利技术及最新工艺，并提出了对含泥、含水和含粉高的石屑进行干式高效洗涤，和对含泥高的物料进行反复碾压和揉搓的最新概念和实例。为企业采用石屑制备优质机制砂提供了新的技术及高端装备。另外首创性推出的小型工业实验制砂楼，可为广大投资者和生产商在项目开发前，即可通过小型工业可行性制砂实验，而确定机制砂项目的最佳的工艺技术和装备，由此事先获得投资项目的高效益的可靠保证。

关键词：石屑制砂  干式洗涤  反复碾压  揉搓  高端机制砂技术及装备  小型工业实验制砂楼

1  石屑制砂的重要性及现状

现代城市及基础建设需要大量的建筑用砂，原有的天然砂由于逐步枯竭及环保禁采，因此近年来大量的机制砂的需求逐年上升。机制砂原料的种类较多，原来以碎石为主，现在开始大量采用石屑制砂。此外，现在大量的固体废弃物的细粒物料也开始被利用作为机制砂的原料，例如矿山的废石尾矿在破碎过程中产生的石屑和排土场中的类似石屑（细粒物料），还有一些矿渣和建筑废弃物等等的类似于石屑的细颗粒物料。

传统机制砂行业中，一般将0～5mm（或0～7mm，0～10mm等）称为石屑，石屑干式制砂一直是困扰传统机制砂行业的一道难题。由于石屑含泥、含粉和含水份高，如果不能尽可能多的除去泥和过多的粉，将造成机制砂达不到起码的质量要求，当石屑中含水高时，又进一步增加了去泥，去粉的难度。而传统装备一般是采用筛分机，选粉机或是抽粉装置等分离设备来去除泥和粉，这对于含泥和含水份高的石屑来说，很难或效果很差。目前，很多企业就陷入了这一困境。另外，对于传统装备一般采用冲击破碎，对于细小并带有大量粉末的石屑来说，这种冲击力太小，对于石屑的针片状的外形改变较少。由此粒形不佳和粒级分布改变不大的石屑机制砂的售价也显然不高。

因此，目前采用石屑进行干式生产机制砂遇到了许多问题，甚至已成为了一个行业的难题。通过传统装备采用石屑原料制备出来的机制砂一般都存在以下的问题：1、机制砂成品含泥含粉较高不合格；2、针片状的粒形改变不大；3、实际产量可能只有合同的50%左右；4、对于硬质岩的石屑破碎机的易损件磨损大。这些问题的出现，使这些企业处于进退两难的局面。因此，必须重视前述难题，并由此找到解决难题的技术、工艺和装备尤显关键。

2  难题突破的途径

对于采用各种石屑原料进行干式制砂的难题，主要是含泥、含粉和含水份高，以及颗粒太小（依靠冲击力难于对针片状的小颗粒进行有效的破碎）。对于这种含泥和含水份高的各种细颗粒物料（或称为石屑）的处理首先是去泥，鉴于泥在这种石屑内的赋存状况不单是独立的泥粉，而且加上高水份的状况，单纯依靠传统装备中的选粉机、负压吸粉装置等根本不足以去除石屑内的泥，这样使得这种机制砂的亚甲蓝较高，而使其质量很难达标。这种含泥高的石屑必须依靠石屑之间和石屑与设备之间生产反复多次剧烈的冲击，碰撞和摩擦，并在受到许多次的碾压和搓揉后，才可能将各种赋存状态的泥变成单独的泥粉，然后在分选精度很高的分选机中将泥粉分离出来，并使小颗粒的石屑获得有效的破碎和整形。这样才可以获得亚甲蓝值低，粒形好和粒级分布合理的优质机制砂。

3   深湘机制砂高端装备的工艺及设备

长沙深湘通用机器有限公司研究并开发的深湘机制砂高端装备的工艺及设备已达十几年，尤其是应用于火电厂的特种机制砂的装备，多年来已应用于国内外有一百多套，其优异的性能深受国内外用户的高度评价。这种特种机制砂的要求和生产难度明显高于建筑机制砂，例如其产品要求0-0.7mm，0-1mm，0-1.5mm（也有0-3mm）其不但要求细粉少，还严格要求其粒度分布要基本对应其技术要求，目前国内外的这一行业主要选用深湘的机制砂装备。深湘机制砂高端装备不但适用于石屑制砂，而且同样适用于硬质岩和软质岩（石灰石）的碎石制砂。

不但可以将软质岩和硬质岩的碎石制备成优质机制砂，而且采用石屑原料制备的机制砂的质量仍为优质机制砂。深湘机制砂高端装备为什么能够将含泥、含水和含粉高的石屑加工成优质机制砂？这主要与其系统中的主要设备的独特性能有关。其主要设备的工作原理和结构都属于原始创新的技术，与国内外的传统设备完全不同。

深湘机制砂装备及工艺技术完全由长沙深湘通用机器有限公司独立研创，已获得几十项国际专利和国家发明专利，并获含金量很高的省部级科技进步一等奖和二等奖。下面简介装备中的三种核心主机：

3.1   核心主机之一 ——高效干式砂石清洗机

高效干式清洗砂石机是深湘机制砂装备系统中用于干式清洗的方式去除砂石中含有的泥和粉，不使用任何清洗水，而是采用高速气体进行干式洗涤。其工作过程是将含有水份及泥和粉的石屑（0～5mm,或0～10mm）给入高效干式砂石清洗机，在机内被分散的石屑受到高速气体的剧烈的冲刷和冲击，石屑颗粒之间也发生互相的擦洗和碰撞，从而造成绝大部分的泥和粉从砂粒中被清洗和剥离，分离后的泥和粉被大量气体带出机外由收尘装置收集。被大致清洗后的石屑继续在深湘机制砂装备的工艺系统中被粉碎，在粉碎过程中残余的泥土颗粒受到粉碎和更剧烈地括擦与剥离，在后续的气体多级选砂机中砂和泥粉再一次获得彻底的清洗和分离。

图1  高效干式砂石清洗机

3.2  核心主机之二 ——柱磨机

柱磨机是深湘机制砂装备的系统中应用范围最广的粉碎机，是目前国内外唯一可以生产出高品质的机制砂同时又针对硬质岩具有高耐磨特征的高端装备。其基本结构和工作原理由长沙深湘机器公司独创。一百多台套的柱磨机及系统的制砂装备多年以来一直应用于生产机制砂（以电厂居多）并享誉国内外。柱磨机是一种立式辊压粉碎机，采用连续反复的料层辊压的粉碎原理，对于含泥高的石屑（或软质岩硬质岩的碎石）给入机内后，在加压的辊轮和立式环锥形衬板之间受到从上至下的反复辊压、反复搓揉，可使各种赋存状况的泥土变为粉末，并使针片状颗粒（或碎石）被改变为接近多边立方体，同时新产生的细粉很少。粉碎后的机制砂的粒型好，粒级分布十分合理，一次出机的成品率高（一般为70%以上），其碾压原理又使得其磨损极低（对于石灰石物料的易损件寿命可达3年）。

图2  柱磨机

3.3  核心主机之三——高效多级选砂机

高效多级选砂机是深湘机制砂高端装备中用于砂石粗细分离的设备，完全采用气体进行粗细粒的分选，这完全打破了目前国内外各行业采用的筛分机分离粗细颗粒的常规工艺和方法。筛分机一般存在着分离效率较低（一般60%左右），当筛分粒度太小或物料水份高时筛网容易堵塞、筛分时粉尘和噪音大，筛网1～两个月后需更换等。而深湘公司独立研发的高效多级选砂机的分离效率可达80%～90%（无论物料的粗细），即使含一定的水份也能正常分离。其控粉能力强，一般可将机制砂的含粉量控制在2%以内。给入物料后高效多级选砂机选出泥粉，并分选出合格的机制砂产品。由于机内无筛板并加装有超耐磨的材料，因此易损件寿命极长（使用超过五年也无须更换易损件）；另外由于物料是在密闭的机内和管道内运行，因此工作时无粉尘和噪音较低。

图3  高效多级选砂机

4  深湘机制砂装备的特点

长沙深湘通用机器有限公司独立研发的深湘机制砂装备在采用石屑，或软质岩和硬质岩的碎石制备机制砂时，均具备下述特征：

1. 深湘机制砂装备可将各种石屑、软质岩和硬质岩的碎石都制备成优质机制砂。在混凝土同等配比的条件下，比优质河砂的抗压强度还高20～30％。

2. 由于深湘机制砂装备生产的机制砂具有粒型好，尤其是其粒级分布可达到国家标准中较理想的分布曲线，其质量高于优质河砂，因此其售价可显著高于几十元/吨的普通机制砂。

3.对比传统设备的实际产量实际只有合同产量的50%左右，深湘机制砂装备的实际产量一般≥合同产量，因此其实际产能可达传统设备的200%左右。

4.由于深湘机制砂工艺系统中新产生的细粉极少（一般为2%-5%，传统装备一般为百分之十几，）和选砂机的分选精度高，采用石屑制砂的成砂率一般为80%-90%（传统设备一般为40%-60%）；采用碎石制砂的成砂率一般可达100％（传统设备的成砂率一般为80％左右）。

5.节能降耗的性能优越。比传统装备节电40%左右，主机易损件消耗节省50％以上。

6.由于系统中的核心主机的柱磨机对金属矿石中的金属矿物具备独有的单体解离的效果，因此对金属矿山的废石及尾矿的碎石制成的机制砂进行选矿处理可获得高回收率和高品位的粗精矿。

5  应用情况

深湘机制砂高端装备进入机制砂行业已达十几年，一直应用于火电厂的特种机制砂（以碎石制砂为主）。并在国内外此一领域内其技术性能和市场一直由深湘机制砂高端装备高度领先和占有，国内外此类设备与之根本不具备可比性，目前运行于国内外一百多套机制砂装备均运行完好并获广泛好评，并由此获得省部级科技进步一等奖和二等奖。

5.1  石屑机制砂应用案例（1）

陕西某砂石公司的石屑机制砂项目

本项目为年产500万吨砂石骨料，其中石屑制砂产能要求350t/h。其岩石为白云岩，抗压强度平均110MPA，石屑细度模数3.5左右，亚甲蓝为4～6，细粉含量平均为14%，含水率≤4%。

该公司购入一套合同的生产能力为350t/h的深湘机制砂楼，投入运行后，其石屑的处理能力最大近400t/h，合格机制砂的产量最大为350t/h，亚甲蓝值为0.8-1，细度模数为2.4-2.6，机制砂的石粉含量6%（干筛，其石粉含量最低可控制为1%），机制砂的成砂率为89%，系统生产时新生的细粉＜3%。

表1  陕西某砂石公司石屑与机制砂对比表

5.2  石屑制砂案例（2）

湖北某砂石公司的石屑机制砂项目

本项目为时产180t/h的石屑制砂项目，其岩石为石灰石，石屑原料的亚甲蓝为4左右，石粉含量为16%左右，水份最大时为4%。运行后的产量达标，机制砂的亚甲蓝值为1-1.3，石粉含量为6%左右。

图4   测试报告

6  优质机制砂制备的可行性试验——深湘小型工业实验制砂楼

长沙深湘通用机器有限公司现已研发了一套小型机制砂工业型的实验制砂楼。该生产实验楼配置了整套制砂设备，该套工业型装置采用连续生产运行，可将各种物料制备成优质的机制砂。用户只须提供两吨以上的物料即可获得全套生产数据和经济指标。其生产工艺和设备可根据物料不同和用户的不同要求，进行多种工艺和制砂设备的变换。其系统制备能力为2～10t/h，可为国内用户的各种石屑（包括各种固体废弃物的石屑），和各种软质岩和硬质岩的碎石，进行制备机制砂的可行性工业试验。由此工业试验后，可获得的机制砂的质量、采用具体型号后的真实产量、每吨机制砂的电耗指标、易损件的磨损寿命周期、机制砂的成品率或成砂率等生产数据指标。其中质量指标里包括机制砂的粒形、粒级分布数据和分布曲线、亚甲蓝数据，以及与标准河砂同等配比情况下混凝土的抗压强度的对比值的大小。这种机制砂的小型工业试验楼在国内外是一种首创，它可以为投资者和生产商在投资前即可真实地获得后续投资的项目真实的经济价值、和具体的经济效益、投资回报率、和可行性，杜绝投资的失败、失误和偏差。通过这种小型工业实验楼的连续生产运行，可高吻合性地体现投资项目的实际生产运行，从而可由此选择出最佳的制砂工艺和装备，并可由此获得高效益投资的保证。

图5  小型工业实验制砂楼

7  综述

目前一些企业在采用传统的机制砂设备对石屑原料制备机制砂时，遇到了机制砂含泥粉高，亚甲蓝高和实际产能很低等问题。

针对这些问题，本文提供了两项成熟的最新概念的专利技术及设备：1、高效干式砂石清洗机采用高压高速的气体对石屑原料进行剧烈冲击、互相擦洗和摩擦的干式高效的清洗或洗涤。2、柱磨机采用高速旋转的多个碾辊对物料的料层进行反复的碾压破碎和揉搓，可使物料中的泥块等变成单独的泥粉，并使机制砂的颗粒的粒形和粒级分布更佳。

为了让众多投资机制砂项目的企业免除投资风险，和获取更高的投资回报率。本文还为国内外的砂石行业推出了首套小型工业实验制砂楼。该工业实验制砂楼可为用户不同的制砂原料（含各种石屑、各种碎石）选择最佳的制砂工艺和制砂设备。在很短的时间内通过该工业制砂实验楼进行可行性试验，从而为用户在投资前即可获得真实可靠的各项生产指标及经营数据，可为投资者选择最佳的机制砂制备工艺及设备，并为企业投资机制砂项目获得最高效益提供了切实可行的保证。

Study on how to make stone chips into high-quality mechanical sand efficiently

Hao Zhigang

(Changsha Shenxiang General Machinery Co., Ltd)

Summary: This article mainly expounds the difficult problems encountered by enterprises in dry-making stone chips into mechanical sand, it introduces in detail the key patent technology and the latest technology to break through these difficult problems. It puts forward the latest concepts and instances on dry and efficient washing of stone chips containing mud, water and powder, on repeated rolling compaction and kneading of materials with high mud content. It provides new technology and high-end equipment for enterprises to make high-quality mechanical sand with stone chips. In addition, the pioneering small industrial experimental sand making building can be used by investors and manufacturers to determine the best process technology and equipment of the mechanical sand project through the small industrial feasible sand-making experiment before the development of the project. Thus it can obtain high beneficial and reliable guarantee of the invested project in advance.

Key words: Stone chips into sand, Dry washing, Repeated rolling compaction, Kneading, High-end mechanical sand technology and equipment, Small industrial experimental sand-making building

Core equipment:  ZSJ Sand Crusher, ZMJ Sand Crusher, High-efficient Seperator, High-efficient Sand/Mud Washer

来源：长沙深湘通用机器有限公司