郝志剛

（長沙深湘通用機(jī)器有限公司）

近年來，城市及基礎(chǔ)建設(shè)需要大量的建筑用砂，原來主要依靠天然河砂，但隨著天然河砂資源的枯竭和環(huán)境保護(hù)的日趨加強(qiáng)，建筑用砂已長期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。目前，國家15 個(gè)部委已發(fā)文鼓勵金屬礦山企業(yè)積極利用廢石尾礦加工制備砂石，這對于金屬礦山資源的綜合利用和新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展是極好的發(fā)展機(jī)遇［1-5］。但目前在利用廢石尾礦干式制備機(jī)制砂時(shí)遇到了諸多難題，嚴(yán)重影響了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益。

1 金屬礦山廢石尾礦干式制砂存在的難題

金屬礦山廢石尾礦生產(chǎn)機(jī)制砂一般采用0～5 mm 或0～10 mm 的小顆粒，在傳統(tǒng)機(jī)制砂行業(yè)中一般稱該種顆粒為石屑。但采用金屬礦山廢石尾礦進(jìn)行干式制備機(jī)制砂存在兩個(gè)難題。

（1）利用含泥、含粉和含水高的石屑難以生產(chǎn)合格的機(jī)制砂。由于石屑含泥、含粉和含水高，如不能盡可能多的除去泥和粉，將致使機(jī)制砂質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。當(dāng)石屑中含水高時(shí)，又進(jìn)一步增加了去泥、去粉的難度。傳統(tǒng)機(jī)制砂裝備一般采用篩分機(jī)、選粉機(jī)或抽粉裝置等分離設(shè)備去除泥和粉，這對含泥、含水高的石屑來說，很難或根本無法處理。另外，傳統(tǒng)裝備一般采用沖擊破碎，對于細(xì)小并帶有大量粉末的石屑來說，其沖擊力太小，對于石屑針片狀的外形改變較少。粒形不佳和粒級分布改變不大的石屑機(jī)制砂的售價(jià)較低。

（2）利用硬質(zhì)巖難以生產(chǎn)合格的機(jī)制砂。硬質(zhì)巖一般是指花崗巖、石英、鵝卵石等，同時(shí)包括抗壓強(qiáng)度高和硬度大的金屬礦山廢石及尾礦。采用硬質(zhì)巖干式生產(chǎn)機(jī)制砂，一是其硬度大，致使細(xì)粒破碎機(jī)的磨損很大，從而難于正常使用；二是硬質(zhì)巖的抗壓強(qiáng)度大，難于破碎，產(chǎn)量很低。同時(shí)，利用硬質(zhì)巖生產(chǎn)出來的機(jī)制砂質(zhì)量較低，其粒級分布不合理，且粒形以針片狀為主。

2 解決措施

（1）對于含泥、含粉和含水高的石屑單純依靠傳統(tǒng)的選粉機(jī)、負(fù)壓吸粉裝置等裝備無法獲得質(zhì)量合格的機(jī)制砂。該種石屑必須依靠石屑間和石屑與設(shè)備間產(chǎn)生的反復(fù)多次地沖擊、碰撞和摩擦，并在多次碾壓和搓揉后，才能將各種賦存狀態(tài)的泥變成單獨(dú)的泥粉，并利用分選精度較高的分選機(jī)將其中的泥粉分離出來。這樣才能獲得粒形好，且粒級分布合理的優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。對于石屑顆粒較小無法獲得有效破碎的問題，通過選擇合適的破碎機(jī)即可解決。

（2）對于硬度高和抗壓強(qiáng)度高的石屑，要解決破碎機(jī)磨損大和產(chǎn)量小的問題，應(yīng)選擇耐磨性高，且對小顆粒破碎性好的破碎機(jī)來處理。

3 深湘機(jī)制砂裝備

長沙深湘通用機(jī)器有限公司研發(fā)的高效干式清洗砂石機(jī)、柱磨機(jī)、高效多級選砂機(jī)不但適用于軟質(zhì)巖（石灰石）的碎石制砂，而且適用于硬質(zhì)巖的碎石制砂，且均可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。

3.1 高效干式砂石清洗機(jī)

高效干式砂石清洗機(jī)（圖1）采用高速氣體進(jìn)行干式洗滌去除砂石中含有的泥和粉，不使用任何清洗水。其工作原理是將含有一定水分、泥和粉的石屑給入高效干式清洗砂石機(jī)，在機(jī)內(nèi)被分散的石屑受到高速氣體劇烈地沖刷和沖擊，石屑顆粒間發(fā)生互相擦洗和碰撞，從而使絕大部分的泥和粉從砂粒中被清洗和剝離出來，分離后的泥和粉被大量氣體帶出機(jī)外由收塵裝置收集；被大致清洗后的石屑繼續(xù)在機(jī)中被粉碎，在粉碎過程中殘余的泥土顆粒受到劇烈地刮擦與剝離，利用高速氣體對多級選砂機(jī)中的砂和泥粉再一次進(jìn)行清洗和分離。

3.2 柱磨機(jī)

柱磨機(jī)因具有高耐磨特征，是機(jī)制砂生產(chǎn)中應(yīng)用范圍最廣的粉碎機(jī)。柱磨機(jī)（圖2）是一種立式輥壓粉碎機(jī)，采用連續(xù)反復(fù)料層輥壓的粉碎原理，含泥高的石屑、廢石或尾礦給入機(jī)內(nèi)后，在加壓的輥輪和立式環(huán)錐形襯板間受到從上至下的反復(fù)輥壓、反復(fù)搓揉，可使各種賦存狀況的泥土變?yōu)榉勰?，并使針片狀顆粒被改變?yōu)榻噙吜⒎襟w，同時(shí)新產(chǎn)生的細(xì)粉很少。粉碎后石屑的泥粉被剝離，粒型好，粒級分布合理，一次出機(jī)的成品率高（一般為70%以上）且磨損極低（對于石灰石物料的易損件壽命可達(dá)3 a）。

3.3 高效多級選砂機(jī)

傳統(tǒng)的篩分機(jī)在生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)，一般存在分離效率較低（40%～60%）、易堵塞、粉塵和噪音大、篩網(wǎng)更換頻率高等問題。高效多級選砂機(jī)（圖3）可用于粗細(xì)砂石的有效分離，其分離效率無論物料的粗細(xì)均可達(dá)80%～90%，即使物料含有一定的水分也能正常分離；其控粉能力強(qiáng)，一般可將機(jī)制砂的含粉量控制在2%以內(nèi)；同時(shí)帶有部分清洗功能，利用高速高壓氣體對破碎后的物料進(jìn)行再次的沖擊、摩擦和沖刷等，使部分仍未分離的泥粉再一次被清洗，并分選出合格的機(jī)制砂成品。由于高效多級選砂機(jī)機(jī)內(nèi)無篩板并加裝有超耐磨材料，其易損件壽命極長，一般使用5 a 以上也無須更換；另外由于物料是在密閉的機(jī)內(nèi)和管道內(nèi)運(yùn)行，工作時(shí)無粉塵產(chǎn)生，且噪音較低。

3.4 小型工業(yè)試驗(yàn)制砂樓

小型工業(yè)試驗(yàn)制砂樓（圖4）配置了整套制砂設(shè)備，系統(tǒng)制備能力為2～10 t/h，該套裝置可連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，可將各種物料制備成優(yōu)質(zhì)的機(jī)制砂。其生產(chǎn)工藝和設(shè)備可根據(jù)物料的不同和用戶要求，進(jìn)行多種工藝和制砂設(shè)備的變換，可用于各種石屑或固體廢棄物、各種軟硬質(zhì)巖碎石的機(jī)制砂制備可行性工業(yè)試驗(yàn)研究。

利用小型工業(yè)試驗(yàn)制砂樓進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)后，可獲得采用不同型號制砂設(shè)備生產(chǎn)機(jī)制砂的產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)、機(jī)制砂噸電耗指標(biāo)、易損件磨損壽命周期、機(jī)制砂成品率或成砂率等生產(chǎn)數(shù)據(jù)。其中質(zhì)量指標(biāo)包括機(jī)制砂的粒形、粒級分布數(shù)據(jù)及分布曲線、亞甲藍(lán)數(shù)據(jù)，以及與標(biāo)準(zhǔn)河砂同等配比情況下混凝土的抗壓強(qiáng)度的對比值的大小，可為投資者和生產(chǎn)商提前評估項(xiàng)目的真實(shí)經(jīng)濟(jì)效益、投資回報(bào)率和可行性，以保證投資。

小型工業(yè)試驗(yàn)制砂樓的特點(diǎn)：①可將各種石屑、軟質(zhì)巖、硬質(zhì)巖的碎石制備成優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂，在混凝土同等配比條件下，比優(yōu)質(zhì)河砂的抗壓強(qiáng)度高20%～30%；②生產(chǎn)出的機(jī)制砂粒型好，其粒級分布達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中較理想的分布曲線，質(zhì)量高于優(yōu)質(zhì)河砂，售價(jià)高；③實(shí)際產(chǎn)量高，實(shí)際產(chǎn)能可達(dá)傳統(tǒng)設(shè)備的200%左右；④選砂機(jī)的分選精度高，新產(chǎn)生的細(xì)粉極少（一般為2%～5%），采用石屑或細(xì)粒的廢石及尾礦制砂的成砂率一般為80%～90%（傳統(tǒng)設(shè)備一般為40%～60%）；采用碎石制砂的成砂率一般可達(dá)100%（傳統(tǒng)設(shè)備的成砂率一般為80%左右）；⑤節(jié)能降耗性能優(yōu)越，比傳統(tǒng)裝備節(jié)電40%左右，主機(jī)易損件消耗節(jié)省50%以上；⑥系統(tǒng)中的核心主機(jī)柱磨機(jī)對金屬礦石具備獨(dú)有的單體解離效果，因此對金屬礦山的廢石及尾礦制成的機(jī)制砂進(jìn)行選礦處理可獲得高品位的粗精礦。

4 設(shè)備應(yīng)用案例

4.1 陜西某砂石公司石屑機(jī)制砂項(xiàng)目

陜西某砂石公司利用白云巖生產(chǎn)砂石骨料500萬t/a，其中石屑制砂產(chǎn)能要求350 t/h。白云巖抗壓強(qiáng)度平均為110 MPa，石屑細(xì)度模數(shù)為3.5 左右，亞甲藍(lán)值為4～6，細(xì)粉含量平均為14%，含水率≤4%。

該公司購入一套生產(chǎn)能力為350 t/h 的深湘機(jī)制砂樓，投入運(yùn)行后，石屑處理能力最大為400 t/h，合格機(jī)制砂產(chǎn)量最大為350 t/h，亞甲藍(lán)值為0.8～1，細(xì)度模數(shù)為2.4～2.6，機(jī)制砂的石粉含量為6%（干篩，其石粉含量最低可控制為1%），機(jī)制砂成砂率為89%，系統(tǒng)生產(chǎn)新生細(xì)粉含量＜3%。陜西某砂石公司石屑與機(jī)制砂對比見表1。

由表1可知，石屑制砂樓生產(chǎn)出來的精品機(jī)制砂完全符合國標(biāo)二區(qū)的曲線要求；亞甲藍(lán)系數(shù)由原來的4～6 降低到了0.8，完全符合機(jī)制砂國標(biāo)二區(qū)對亞甲藍(lán)系數(shù)≤1.4 的要求；細(xì)度模數(shù)由原來的3.5 降低到了2.57，完全符合機(jī)制砂國標(biāo)二區(qū)對細(xì)度模數(shù)（2.3～3.0）的要求。

4.2 湖北某砂石公司石屑機(jī)制砂工業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目

湖北某砂石公司利用石灰石石屑生產(chǎn)機(jī)制，產(chǎn)量為180 t/h，石屑原料亞甲藍(lán)值約為4，石粉含量約為16%，水份含量最大為4%。項(xiàng)目運(yùn)行后產(chǎn)量達(dá)標(biāo)，機(jī)制砂的亞甲藍(lán)值為1～1.3，石粉含量約為6%。

2018 年1 月4 日，該公司對石屑制砂樓進(jìn)行驗(yàn)收，在成品皮帶上隨機(jī)取樣3kg，按照標(biāo)準(zhǔn)篩分流程篩分，篩分結(jié)果見表2。

注：亞甲藍(lán)系數(shù)為1，細(xì)度模數(shù)為2.8。

由表2可知，隨機(jī)樣品篩分測試的亞甲藍(lán)值為1，細(xì)度模數(shù)為2.8，滿足合同要求；測試的粒度曲線分布完全符合機(jī)制砂國標(biāo)二區(qū)要求。

5 結(jié)語

（1）金屬礦山利用廢石尾礦石屑（0～5 mm或0～10 mm）采用傳統(tǒng)機(jī)制砂設(shè)備生產(chǎn)機(jī)制砂，主要存在采用高含泥、含粉和含水石屑難以生產(chǎn)合格機(jī)制砂和采用硬質(zhì)巖難以生產(chǎn)合格機(jī)制砂的難題。長沙深湘通用機(jī)器有限公司研發(fā)的高效干式砂石清洗機(jī)、柱磨機(jī)、高效多級選砂機(jī)在利用廢石尾礦生產(chǎn)機(jī)制砂方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可利用高含泥、含粉和含水石屑或硬質(zhì)巖生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。

（2）小型工業(yè)試驗(yàn)制砂樓可進(jìn)行多種工藝和制砂設(shè)備的變換，可用于各種石屑或固體廢棄物、各種軟硬質(zhì)巖碎石的機(jī)制砂制備可行性工業(yè)試驗(yàn)研究，可為投資者選擇最佳的機(jī)制砂制備工藝及設(shè)備，為企業(yè)的投資創(chuàng)效提供可靠保證。