砂石骨料生产系统的设计要点和生产工艺

砂石骨料是混凝土最基本的组成成分，每立方米混凝土中约需要1.5立方米的骨料。人工砂石骨料级配和质量都比较好，在基础设施建设中应用广泛。本文详细介绍人工砂石骨料加工系统及其选型设计。

人工砂石骨料加工系统主要有以下几个环节组成：毛料开采及运输、粗碎加工、中细碎加工、制砂加工、筛分与冲洗等。

一、料场的开采

(1)开采方案

通常情况下，料场都采取梯段作业，开采方案中需根据料场地形地质条件和拟采用的开挖设备类型和型号确定梯段高度、边坡坡比、马道宽度、支护防护形式等。

料场运输方案常考虑公路运输、竖(斜)井运输等形式。

公路运输要求地形和场地条件适合布置公路，一般运输线路长，生产运行期需投入的装运设备多，但生产管理简单，地质风险小，易于稳定生产。

竖(斜)井运输要求地质条件适合布置竖(斜)井，可减小运距，需投入的装运设备少，但应充分考虑竖(斜)井及相连接的平洞的防护措施和出现坍塌或石渣堵塞的处理措施，考虑爆破作业对其稳定的影响，必要时需降低爆破规模，生产管理复杂，地质风险大。

(2)爆破作业

料场爆破作业主要有：①毛料的大面积爆破作业，常采用钻孔爆破作业形式，但为了大规模生产，有时采用洞室爆破作业。为降低单响药量、从而降低地震波、空气冲击波等常采用排间(孔间)微差梯段爆破作业；②边坡处理爆破作业，常采用预裂爆破(大面积、大孔径)、光面爆破(局部、小孔径)等爆破作业形式，以降低对永久(临时)边坡的影响，利于边坡的安全稳定；③工作面(路面)平整作业，常采用手风钻钻孔爆破修整。

(3)边坡处理

边坡坡面施工前常在开挖范围外设顶部截排水沟，预裂爆破及小范围的光面爆破已成为料场边坡开挖中保持岩面平整、减小对基岩影响，从而利于边坡安全稳定的常用措施。聚能爆破等新爆破工艺因效果好、成本低等优势在预裂爆破中不断得到应用。高边坡设置马道(含安全、清扫马道)。坡面上局部松动体采用机械或人工除撬，根据地质情况确定土质边坡的植草、喷植、岩质边坡的锚索、锚筋桩、锚杆、(挂网)喷混凝土、浆砌石或混凝土回填等防护措施的应用。

二、破碎加工段

破碎加工是人工砂石骨料生产中最关键的一环，破碎的原理有挤压(层压)、扭曲(剪切)、冲击(打击、撞击)、研磨等多种力的作用或组合作用形式。破碎工艺的选择和破碎设备的选型与配置对人工砂石料系统的成败起着决定性的作用。采用粗碎、中碎、细碎三段破碎，根据设备加工情况和骨料的需求情况，有的破碎环节形成闭路循环加工，用于调整砂石料级配。

(1)粗碎加工

粗碎用于处理料场开采出来的毛料。广泛应用于粗碎的设备有旋回破碎机、颚式破碎机等。

旋回破碎机的优点是适用各种岩石类型，无需振动给料机给料，处理能力大，允许进料粒径大，破碎料粒径分布均匀粒形好，设备运行平稳可靠等。缺点是土建工程量大，机体高大、重量大，设备构造复杂，检修复杂、检修周期长，一般需配备起重设备配合检修，总体投资大等。

颚式破碎机的优点是设备结构简单、外型尺寸小，运行可靠、排料口调整方便，维修方便，土建工程量小，颚式破碎机运行一般配置振动给料机筛分给料，避免物料过破碎，但易卡料，生产稳定性可靠性差，处理能力较小，破碎产品粒形较差。

(2)中、细碎加工

中细碎加工设备常选用反击式破碎机、圆锥破碎机等，较少情况下也有采用颚式破碎机生产制砂原料。圆锥破碎机根据工作原理分有偏心式和惯性式破碎机，前者应用较广泛，根据液压缸数量分有单缸和多缸圆锥破碎机，后者应用较多。圆锥破碎机处理能力高，破碎比大，产品粒度均匀，适合于坚硬岩石破碎，但设备体积大、重量大，衬板消耗量大，设备价格高。

一般来讲，破碎工艺有如下几种形式：a．粗碎和中碎开路生产；b．粗碎和中碎开路生产，细碎采用闭路生产；c．粗碎开路，中细碎均闭路生产。

第一种工艺的优点是无循环负荷，土建量小，设备配置相对较少，缺点是生产控制困难；

第二种工艺的优点是循环负荷轻，缺点是系统布置较为复杂，生产控制较为困难；

第三种工艺的优点是系统生产控制简单，中细碎协调作业可满足工程建设各个时期不同级配骨料的生产要求，系统布置灵活，缺点是系统土建量大、设备配置相对较多，部分物料需返回筛分破碎，循环负荷高。

(3)机制砂加工

常用机制砂加工设备有冲击式破碎机、棒磨机，工程应用中还有超细碎圆锥破碎机，如GPY系列单缸圆锥破碎机和多缸圆锥破碎机。棒磨机最为常用，设备结构简单、操作方便、工作可靠，但机体庞大、重量大。冲击式破碎机体积小、重量小，根据腔型常分为石打石、石打铁两类，石打石常用于硬岩制砂、石打铁常用于软岩制砂，石打铁产粉率高于石打石腔型（制砂机“石打石”和“石打铁”还分不清？选不对破碎方式，直接影响生产！）。

目前常用的制砂工艺有：a．冲击式破碎机加棒磨机联合制砂；b．棒磨机单独制砂；c．冲击式破碎机物料不分级单独制砂；d．冲击式破碎机物料分级制砂等。

三、筛分和冲洗

由于人工砂石加工需要分级加工破碎，同时由于料源岩石含泥和杂质的影响，人工砂石加工系统一般都需要设计筛分和冲洗工艺。主要设备有：筛分给料类(常用设备为粗碎用重型振动给料机)及筛分分级类。筛分分级设备有圆振筛、直线筛、水平三轴筛等，广泛应用于粗细骨料分级，一般均可实施干湿筛分作业。三轴振动筛在近年得到推广应用，采用三轴强迫同步的振动方式，可以实施圆振动、直线振动或椭圆振动的转换，不易堵塞，筛分效率较高

环境保护

人工砂石加工系统在生产过程中一般都会产生较多的废水、废渣、粉尘，需要进行有效的处理才能满足环境保护的要求，目前有的工程已基本实现零排放。

(1)用水工艺

目前水电工程实践中的用水工艺有干式生产、湿式生产和半干式生产。干式生产由于对料源含泥和其它杂质要求程度高，需配合完善的高效除尘系统，因而产品质量不易保证，环境保护(主要是空气污染、不符合职业健康要求方面)压力大。

湿式生产由于有去泥、降尘、提高筛分效率等优点，在常态混凝土工程中广泛应用，但也带来了砂的水力分级过程中小粒径粒级物料的流失、含水物料破碎作业时成品率降低、成品砂的脱水困难、综合成品率低和生产废水处理复杂等弊端。

半干式生产由于有用水点灵活、可综合干式生产、湿式生产的优点等特点，近年来被各工程广泛应用。

（河道采砂遭禁止，机制砂迎来新机遇。干法制砂VS湿法制砂，谁优谁劣？如何选择？

(2) 除尘装置

目前在水利水电工程中应用的除尘设备和工艺主要为密闭除尘、布袋除尘器、脉冲除尘器、静电除尘器等，结合系统工艺，分别有各自的应用范围，一般除尘效果均能满足要求，若能将成本控制在工程承受范围内，均有不错的应用前景。另外，利用干化池进行重力沉淀作污泥或细砂的分离处理，由于投资省、运行管理简单、成本低，在地形条件较好的工程中仍然广泛应用。在成品砂含泥质量指标满足质量要求的情况下，工程实践中干化池回收料，刮泥机、压滤机、除尘装置回收料添加进入系统生产环节成为成品砂的组成部分，达到改善砂的级配组成、提高石粉含量的目的的做法在各工程也有较多应用。

电气控制

在系统电气控制方面，PLC控制、工业电视和计算机自动控制方面，近年来都得到了长足发展，尤其是计算机自动控制技术，可有效提高设备的生产能力，减少设备事故，减轻工人的劳动强度，实现资源的合理化配置，降低生产运行成本。

在保证骨料产品质量的前提下，人工砂石料加工系统具有较强的成品料级配调节能力，保证不同施工时段骨料耗用级配的平衡；同时降低加工成本。