高速立冲配合立轴破制砂工艺探讨乔雁彬李超燕

高速立冲配合立轴破制砂工艺探讨乔雁彬李超燕

乔雁彬李超燕

中国葛洲坝集团第一工程有限公司湖北宜昌443000

摘要：文章通过对人工砂加工及发展趋势、立冲设备特性方面的分析，对制砂工艺、成品砂质量控制、工艺优缺点进行了简要概述，以供参考。

关键词：高速立冲人工砂工艺

1、概述

工程实施中砂石骨料是其主要的施工材料，特别在在大型工程实施中砂石骨料的供应将直接对工程进度、质量造成直接影响，一度认为砂石骨料是工程建设的“粮食”。砂石骨料加工系统生产运行中细骨料生产是一个关键环节，也是体现加工系统合理性的重要依据；如何做好细骨料的生产加工对生产系统的生产成品、成品物料的质量控制，主体工程混凝土质量的保证都有决定性影响。

以往工程实施中细骨料主要通过开采河道或湖泊中天然砂经水洗筛分后用于工程施工，但随工程建设的逐步展开、环境保护意识的不断提高，人工砂生产已经逐步替代了天然砂开采，为保护“青山绿水”创造了必要的条件。

2、人工砂加工及发展趋势

（1）人工砂加工

在大型工程建设施工中，通常设置配套的砂石骨料加工系统。起初在系统中配置棒磨机进行人工砂生产，但其棒磨机单机处理能力小、维护复杂且生产能耗非常高；后来引进立轴冲击式破碎机进行人工砂生产，但立轴冲击式破碎机由于设备生产原理限制，产出的人工砂中两端含量偏高，中间颗粒较少，导致成品砂曲线不圆滑，且细度模数偏高。

后来在系统配置中人们充分考虑棒磨机和立轴冲击式破碎机的生产特点，在工程实施中采用棒磨机配合立轴冲击式破碎机制砂的生产工艺；采用该工艺制砂虽然相对降低了成品砂生产成本，但没有根本性解决棒磨机运行中能耗高、操作要求高、维护复杂以及生产能力低的根本性问题，且棒磨机生产中必须采用水位运行介质，出上述不利因素以外还会增加系统生产用水量、废水处理量，辅助设备必须配置如洗砂机、脱水筛等，且成品砂中因水洗处理后含水率变化波动大、不易脱水等问题对混凝土生产质量存在一定的影响。

随着科技水平的不断提高，制砂生产设备也在完善和改进，以目前立轴冲击式破碎机制砂的主流生产工艺，辅助可以对其出砂质量调整的其他设备来替代棒磨机。经过多个工程实践显示，高速立冲可以替代棒磨机达到人工砂生产及质量控制的目的。

（2）发展趋势

通过棒磨机配合立轴破制砂工艺目前已经达到较为成熟的水平，且在国内大型工程中经常使用，但该方式在生产运行过程中往往出现棒磨机故障率高、立轴破成砂质量不稳定的缺陷。

若采用高速立冲替代棒磨机有效避免了设备故障率高的缺陷，且高速立冲具有整机性强、运行成本低以及设备检修维护方便等特点；两者有效结合使用工艺完善后可大大提高成品砂产量，保证成品砂质量以及质量的稳定性。该工艺成熟应用可提高人工砂生产能力，在民用系统中可有效利用弃料部分，在大型工程中可降低系统人工砂生产成本及提高人工砂质量和稳定性。高速立冲设备的先进性可替代传统的棒磨机。

高速立冲替代棒磨机，最大限节省水资源，可降低系统人工砂生产成本；对公司砂石加工业务发展意义重大。

3、立冲设备特性

立轴冲击式破碎机主要是通过腔内转子体将物料进行加速，之后延切线方向甩出与周围衬板或周边落料碰撞方式使物料破碎产生细骨料；通常情况下立轴冲击式破碎机出厂时运行线速度在62m/s——65m/s之间；由于该设备破碎碰撞式特点，在形成的细骨料（＜5mm）中3—5mm区间物料占比较大、0.316—3mm区间段物料比例相对较小，产生的人工砂细度模数通常情况在3.0—3.4之间；若直接加大设备转速及线速度，则导致在破碎物料中形成大量的石粉。

高速立冲主要针对原材料为3—5mm区间物料再细碎过程来考虑，由于原材料颗粒较小、质量相对轻，为提高加速后动能，高速立冲云心线速度可达85m/s，相对立冲提高了运行转速，增加了物料破碎比例；同时由于来料质量相对较小，产生粉尘的几率大大减小，可以很好的弥补常规立冲制砂中将3—5mm区间物料再细碎来补充0.316—3mm区间段物料。

4、制砂工艺说明

（1）制砂工序

立轴冲击式破碎机制砂原材料采用净筛选的成品碎石粗骨料，通常情况下选用粒径为＞5mm、＜40mm的混合料；原材料经立轴冲击式破碎机破碎后进入筛分机筛分分级，其中＞5mm物料返回循环进入立轴冲击式破碎机，原则上＜5mm以下的均为细骨料，但考虑到成品砂质量，在筛分过程中将＜5mm物料分级形成3—5mm部分和＜3mm部分，并根据成品砂质量情况控制3—5mm部分的搀兑比例；多余的3—5mm物料再进入高速立冲再细碎后与其他部分产出的人工砂混合后形成成品人工砂。

（2）工艺保证

制砂原材料采用5—40mm混合料有利于提高立轴冲击式破碎机破碎效率及产出细骨料中质量；原材料通常情况下使用5—20mm小石和20—40mm中石搀兑形成，且根据原材料岩性情况及生产工艺参数选择合适的掺配比例，以保证立轴冲击式破碎机成砂率达到30%以上（＜5mm物料）。

制砂原材料中含水率对立轴冲击式破碎机生产效率存在制约性，且直接影响成砂率和成砂质量，通常情况下控制原材料中含水率小于2%或者含水率大于10%；若原材料中含水率在2—10%区间范围内，往往会导致立轴冲击式破碎机“糊腔”、分级筛分机筛网堵孔现象。

（3）工艺特点

高速立冲辅助制砂工艺结合立轴冲击式破碎机制砂的特点，对成品砂质量做到了很好的调节作用；原则上课考虑将3—5mm区间物料进入高速立冲再细碎，但在实际生产中可合理选择3mm以上粒级物料的筛分孔径，如采用3*15mm、3*75mm等长孔径筛网，或者根据成品砂级配曲线选择适宜的再细碎物料区间再细碎处理；高速立冲充分利用了线速度大而加速物料质量小的结合，再细碎过程避免了大量石粉的形成。

5、成品砂质量控制

成品砂生产过程中与加工工艺关系最为关键的包括细度模数、成品砂曲线的合理性、含水率这三个指标；采用棒磨机制砂中含水率往往会产生较大的波动，且在混凝土正常生产过程中可能会因原材料上料而导致水灰比出现偏差，从而影响混凝土质量。高速立冲制砂可选择干筛工艺，避免了含水率波动的可能性，细度模数在系统工艺试验阶段可以通过调整设备参数基本锁定在规范范围内，系统生产过程中相对波动较小，若由于原材料岩性影响二过程中石粉含量波动时，可在成品砂生产的最后环节加设一个风选程序就可有效控制；采用高速立冲制砂中可以根据立轴破出砂中级配曲线情况，合理选择进入高速立冲的物料粒径区间、进料比例来调节成品砂最终结果。

6、工艺优缺点分析

采用高速立冲制砂工艺与以往工程实施中制砂工艺相比较，各有利弊，但综合可虑分析，其高速立冲辅助制砂可以较好的节约能耗、提高生产效率。

棒磨机制砂以及棒磨机辅助制砂生产工艺中钢棒磨损大、棒磨机用电功率高且棒磨机生产能力低；并且棒磨机生产中需要加水作为生产介质，导致成品砂中含水率波动大，且生产废水排量大大增加；但棒磨机制成砂质量稳定、品质好。高速立冲辅助制砂相对棒磨机磨损小，虽然抛料头、分料盘更换频繁，但相钢棒比较成本很低，电耗特别低，两个设备处理能力相同的条件下，其棒磨机单机功率为220kw，而高速立冲单台功率仅为90kw；高速立冲制砂可采用干法生产避免了成品砂中含水问题、降低了砂石系统废水产生量，但高速立冲辅助制砂可能存在粉尘问题。

7、结束语

按照目前科学技术水平发展方向，考虑节能降耗以及环境保护等综合因素考虑，高速立冲辅助制砂更有优势，通过对设备参数的不断完善将可以达到完全替换棒磨机制砂工艺，特别在大型工程中将是一个比较好的制砂选择方向。