張大勇 段海瑞

(北京首鋼礦山建設(shè)工程有限責(zé)任公司)

“十三五”以來(lái)，相關(guān)部門陸續(xù)出臺(tái)政策，鼓勵(lì)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和尾礦綜合利用。固體廢棄物占用大量的土地資源，且企業(yè)每年環(huán)保綠化、排水治理、綜合管理等需要投入大量資金。在排土場(chǎng)固廢資源符合生產(chǎn)建材產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的前提下，為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，大量礦山企業(yè)對(duì)排土場(chǎng)的固廢資源進(jìn)行二次開發(fā)利用。因排土場(chǎng)固廢資源中通常含有一定量的土質(zhì)物，為保證砂石骨料產(chǎn)品質(zhì)量滿足建材產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)要求，產(chǎn)線中預(yù)先除土作業(yè)顯得尤為重要[1-3]。

1 除土的必要性

1.1 市場(chǎng)需求

建材產(chǎn)品含泥量過(guò)大會(huì)降低混凝土骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度，降低混凝土抗拉強(qiáng)度，對(duì)控制混凝土的裂縫不利；含泥量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致水泥與碎石間內(nèi)摩擦力減??；同時(shí)建筑砂含泥量過(guò)大會(huì)降低水泥漿對(duì)粗骨料的握裹力，降低混凝土的強(qiáng)度?；谏鲜鼋ú漠a(chǎn)品含泥量過(guò)大對(duì)建筑業(yè)的影響，市場(chǎng)對(duì)建材產(chǎn)品含泥量有著嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)要求。

1.2 產(chǎn)線作業(yè)率需求

砂石骨料生產(chǎn)線通常采用三段破碎—干法篩分—制砂工藝，其中制砂工藝分為干法制砂、濕法制砂兩種。北方排土場(chǎng)所在區(qū)域多缺少水資源及濕法制砂尾泥處理的高生產(chǎn)成本性，因此常見(jiàn)的骨料產(chǎn)線生產(chǎn)工藝多以三段破碎—干法篩分—干法制砂為主。露天采剝及物料倒運(yùn)堆存會(huì)導(dǎo)致固廢資源中含有不定量的土質(zhì)物，雨季時(shí)會(huì)以泥土的形式包裹在固廢資源的表面，此部分固廢資源進(jìn)入骨料產(chǎn)線篩分作業(yè)常會(huì)堵塞篩網(wǎng)，導(dǎo)致篩分作業(yè)篩分效率大大降低、產(chǎn)線處理量降低及骨料產(chǎn)品質(zhì)量不合格等情況發(fā)生。

2 除土作業(yè)篩分設(shè)備對(duì)比分析

預(yù)先除土作業(yè)是排土場(chǎng)固廢資源生產(chǎn)建材產(chǎn)品產(chǎn)線中極其重要的組成環(huán)節(jié)，預(yù)先除土篩分設(shè)備有固定格篩、圓振篩、微粉篩，其中最常見(jiàn)的為圓振篩，新型除土篩分設(shè)備為微粉篩。

以唐山京唐建材有限公司建材產(chǎn)線、首鋼裴莊生態(tài)恢復(fù)治理產(chǎn)線粗破除土作業(yè)為對(duì)象，對(duì)原振篩、微粉篩在除土作業(yè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行對(duì)比分析，兩產(chǎn)線除土篩分設(shè)備分別為圓振篩、微粉篩，基于兩條產(chǎn)線處理物料原礦性質(zhì)相似、工藝流程相同、設(shè)備工藝參數(shù)相近，故研究具有較強(qiáng)的說(shuō)服性。

2.1 圓振篩在除土作業(yè)中的應(yīng)用研究

唐山京唐建材有限公司處理原料為河北鋼鐵司家營(yíng)鐵礦排土場(chǎng)固廢資源，產(chǎn)線處理量為800 t/h，預(yù)先除土作業(yè)篩分設(shè)備為1臺(tái)圓振篩，篩機(jī)型號(hào)為2YKR3075。其粗破除土作業(yè)段工藝流程見(jiàn)圖1，排土場(chǎng)待處理原料粒級(jí)組成見(jiàn)表1。

圖1 粗破除土作業(yè)段工藝流程

表1 唐山京唐建材有限公司處理物料粒級(jí)組成

由表1可知，唐山京唐建材有限公司處理原料-10 mm粒級(jí)含量占比為27.56%，-0.5 mm粒級(jí)占比為11.66%，屬含土量較高的固廢資源。取圓振篩給礦、篩上、篩下物料測(cè)定其粒級(jí)組成，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 圓振篩篩分效率測(cè)定結(jié)果 %

由表2可知，在綜合篩給-10 mm含量為34.75%的情況下，圓振篩預(yù)先除土作業(yè)篩分效率為83.38%。

2.2 微粉篩在除土作業(yè)中的應(yīng)用研究

首鋼礦業(yè)裴莊生態(tài)恢復(fù)治理項(xiàng)目處理量為732 萬(wàn)t/a，預(yù)先除土作業(yè)篩分設(shè)備為2臺(tái)微粉篩，型號(hào)為2SRMS3090。其粗破除土作業(yè)段工藝流程見(jiàn)圖1，排土場(chǎng)待處理原料粒級(jí)組成見(jiàn)表3。

表3 首鋼礦業(yè)裴莊生態(tài)恢復(fù)治理項(xiàng)目處理物料粒級(jí)組成

由表3可知，首鋼礦業(yè)裴莊生態(tài)恢復(fù)治理項(xiàng)目處理原料-10 mm含量占比為30.94%，-0.5 mm占比為13.56%，屬含土量較高的固廢資源。取微粉篩給礦、篩上、篩下物料，測(cè)定其粒級(jí)組成，計(jì)算其篩分效率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 微粉篩篩分效率測(cè)定結(jié)果 %

由表4可知，在綜合篩給-10 mm含量為41.23%的情況下，微粉篩預(yù)先除土作業(yè)篩分效率為91.30%。

通過(guò)試驗(yàn)比對(duì)可知：在單臺(tái)設(shè)備給礦量相當(dāng)、篩機(jī)型號(hào)相當(dāng)?shù)那闆r下，微粉篩篩給-10 mm含量41.23%，圓振篩篩給-10 mm含量為34.75%,微粉篩篩分效率為91.30%，圓振篩篩分效率為83.38%。試驗(yàn)表明，在利用排土場(chǎng)固廢資源生產(chǎn)建筑砂石料的預(yù)先除土作業(yè)中，使用微粉篩較圓振篩篩分效率更高，篩分效果顯著。

3 設(shè)備原理分析

圓振篩因其篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形或橢圓形而得名，圓振篩振動(dòng)器只有一個(gè)軸，所以又稱為單軸篩，其截面示意見(jiàn)圖2。圓振篩工作原理為：裝有篩網(wǎng)的篩箱由彈簧支撐或懸掛，籍激振力自由振動(dòng)。主軸的軸承安裝在篩箱上，主軸由皮帶輪驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。主軸與皮帶輪連接時(shí)，皮帶輪所開孔的中心在偏心塊所在位置的對(duì)方，并非幾何中心，主軸偏離皮帶輪中心偏心距為A/2位置，所以不論篩箱與主軸的運(yùn)動(dòng)處于任何位置，皮帶輪的中心始終保持與振動(dòng)中心重合[4-5]。

圖2 圓振篩截面示意

微粉篩是直線篩的一種，其主體篩框與圓振篩相同，這種篩子的兩根軸旋轉(zhuǎn)方向相反，并裝有相同偏心距的偏心塊。如圖3所示，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸上偏心塊的相位角一樣，產(chǎn)生的慣性力X軸方向的分力促使篩面沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，Y方向的力互相抵消。因此，篩子只在X方向運(yùn)動(dòng)，故該類篩子稱之為直線篩。微粉篩是基于直線篩的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研制，直線篩一般有一個(gè)振動(dòng)質(zhì)體，由激振器+激振梁+側(cè)板+固定梁組成，微粉篩除擁有直線篩固有振動(dòng)質(zhì)體外，還有浮動(dòng)框+浮動(dòng)梁組成的第二振動(dòng)質(zhì)體(圖4)。微粉篩在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，固有振動(dòng)質(zhì)體與第二振動(dòng)質(zhì)體屬主動(dòng)從動(dòng)關(guān)系，二者所產(chǎn)生的振幅不同，故安裝在固定梁、浮動(dòng)梁上的振彈篩網(wǎng)交替的拉緊與松弛，物料在篩面產(chǎn)生前進(jìn)彈跳運(yùn)動(dòng)，有效避免物料黏附篩網(wǎng)并堵塞篩網(wǎng)。

圖3 直線篩雙軸振動(dòng)器工作原理

圖4 微粉篩截面?zhèn)纫暿疽?/p>

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)未來(lái)利用固廢資源生產(chǎn)建材產(chǎn)品是建材業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)，露天采剝及物料倒運(yùn)堆存會(huì)導(dǎo)致固廢資源中含有不定量的土質(zhì)物，土質(zhì)物含量對(duì)建材產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)線作業(yè)率有較大的不利影響，故利用排土場(chǎng)固廢資源生產(chǎn)建材產(chǎn)品預(yù)先除土作業(yè)必不可少。

(2)預(yù)先除土作業(yè)常用篩分設(shè)備為圓振篩，新型篩分設(shè)備為微粉篩。兩種設(shè)備研究對(duì)比表明：在單臺(tái)設(shè)備給礦量相當(dāng)、篩機(jī)型號(hào)相當(dāng)、處理物料性質(zhì)類似的情況下，使用微粉篩較圓振篩篩分效率更高。

(3)設(shè)備運(yùn)行原理研究表明：圓振篩篩網(wǎng)與篩框做同步運(yùn)動(dòng)，除此外不再受其他機(jī)械力作用；微粉篩在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，篩網(wǎng)與篩框做同步運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還受浮動(dòng)框+浮動(dòng)梁組成的第二振動(dòng)質(zhì)體機(jī)械力的作用，篩網(wǎng)交替的拉緊與松弛，導(dǎo)致物料在篩面可產(chǎn)生前進(jìn)彈跳運(yùn)動(dòng)，有效避免物料黏附篩網(wǎng)并堵塞篩網(wǎng)，可有效保障骨料產(chǎn)線作業(yè)率及產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。