浅谈砂石骨料加工系统工艺流程设计方法

浅谈砂石骨料加工系统工艺流程设计方法
摘要：对天然砂石料和人工骨料生产系统介绍了常规的设计步骤和流程设计方法，对各设计步骤中的工作内容和需要注意的问题进行了比较详尽的说明。

关键词：流程设计工艺流程流程计算设备选型
1 前言
砂石生产系统分为天然砂石生产系统和人工骨料生产系统。

天然砂石生产工艺流程一般由超径石处理车间和筛洗车间组成，当需要用人工骨料补充或调整天然骨料级配时则需增设破碎车间和（或）制砂车间。

人工骨料生产工艺流程一般由粗碎车间、中细碎车间和制砂车间组成。

两种砂石生产流程设计方法和步骤有相同之处又有所区别。

2 设计步骤
砂石生产系统流程设计主要步骤：
确定产品要求—→初选料场—→确定生产规模—→平衡计算（天然砂石）—→拟定初步工艺流程和初选设备—→流程计算—→优化工艺流程和设备选型—→加工系统平面布置—→调整系统内胶带机数量
3流程设计方法
3.1 确定产品要求
统计需要砂石系统生产的各种材料，包括混凝土、砂浆、垫层料、反滤料的数量，分析各种材料的骨料级配，计算出系统需产出的成品骨料总量和各级配骨料数量、级配比例。

3.2 初选料场
综合分析各个料场的质量指标、储量、覆盖层情况、开采条件、运输道路等，初步确定选用某一个料场或某几个料场。

3.3 确定生产规模
3.3.1 工作班制
天然骨料的超径石处理或人工骨料粗碎车间的工作班制与料场的开采班制相同，筛洗和中细碎车间一般采用两班制，制砂车间一般采用三班制。

3.3.2 加工厂的生产规模
一般以砂石骨料高峰时段的月平均需求量作为系统的月生产规模，月生产能力单位计为t/月，应考虑10%～15%裕度，取值精确至10。

根据级配需求比例、系统月生产能力和各车间工作班制计算出各车间的生产能力。

3.4 天然砂石料平衡计算
平衡计算仅针对天然砂石料。

首先根据料场砂石储量资料计算出各个料场各级配砂石含量和储量，再分别和需用量对比，若砂石总量满足，以储量相对欠缺的某种骨料作为控制级配进行平衡计算，计算出料场总开采量、超径石弃料量和级配弃料量。

若单个料场均能满足，一般首先选用弃料率最小的料场。

若单个料场储量不足，先选择天然级配和需求级配差最小的料场全部开采，再选用级配差较小的料场补足开采总量，以此类推；最后根据选定料场的开采量进行总体平衡计算。

根据平衡计算结果判断料场总储量不足或某一级配料不足，则需采取破碎工艺补充人工骨料；若平衡计算后总储量满足但弃料率较大，应进行经济比较后确定是否增加破碎工艺调整级配。

采用破碎工艺的天然砂石料需增加流程计算。

3.5 拟定初步工艺流程和初选设备
3.5.1 拟定初步流程
3.5.1.1 天然砂石料
根据料场情况结合平衡计算结果确定初步流程，仅采用基本筛洗工艺时，基本流程见图1。

经平衡计算结果判断需采取破碎工艺补充人工碎石料或调整级配的基本工艺流程见图2。

当超径石作弃料处理时图2中取消粗碎破碎机，当超径石粒径满足中细碎破碎机进料口要求时也可取消粗碎破碎机。

采用哪一级或几级多余的砾石破碎调整级配应经过平衡计算，确定采用一段破碎（中碎或细碎）还是两段破碎。

当天然砂石料的含砂量不足或天然砂级配不好，应采用富余的骨料制砂补充或调整级配。

可在图2的中细碎后增加一道制砂车间，处理40mm以下的料，产出的砂与天然砂混合进入洗砂车间。

图1天然料基本筛洗工艺流程图2调整级配的天然料工艺流程
3.5.1.2 人工砂石料
人工砂石料一般采用粗碎、中碎、细碎、超细碎、棒磨制砂几道工艺，基本流程见图3。

图3人工砂石料基本工艺流程
3.5.2 初选设备
3.5.2.1 破碎设备
粗碎破碎机：一般选用颚式破碎机，其结构简单，工作可靠，进料口尺寸大，排料口开度容易调整，能破碎各种硬度岩石。

中、细碎破碎机：一般选用圆锥破碎机，其工作可靠，磨损轻，扬尘少，不易过粉碎，能破碎各种硬度岩石。

中等硬度岩石也可选用反击式破碎机，其破碎比大，产量高，结构简单。

3.5.2.2 制砂设备
一般选用立轴冲击式破碎机和棒磨机联合制砂。

立轴冲击式破碎机处理能力大，产砂率高，干、湿两种方式均可，能耗低，但所产砂细度模数一般大于3.0。

棒磨机生产人工砂，产品粒形好、粒度分布均匀、级配有规律、细度模数易于控制、质量稳定，但处理能力和产量一般不大，只能用湿法生产。

因此一般采用立轴破和棒磨机联合制砂，能扬长避短、优劣互补。

3.5.2.3 破碎分段标准
选用破碎机时，应遵从破碎机的性能进行分段，其分段标准如表1所示。

表1破碎分段标准
破碎分段进料粒径（mm）出料粒径（mm）
粗碎1100～350 350～100
中碎350～80 100～20
细碎80～50 20～5
3.5.2.4 筛分设备
用于混合料分级一般选用圆振动筛，单一级配料脱水一般选用直线振动筛。

圆振动筛可选择1～3层筛，最多可选用4层筛，但4层筛的底层筛效率较低，应慎重选用。

3.5.2.5 分级脱水设备
一般选用螺旋分级机或斗轮式洗砂机，兼有洗砂和脱水功能。

3.5.2.6 给料设备
一般粗碎车间或粒径大于300mm的料选用具有给料和预筛分功能的振动喂料机，粒径300mm以下的缓存料仓选用惯性振动给料机或往复式给料机。

3.5.2.7 物料输送设备
物料输送设备一般选用带式输送机，一般选择带宽500～1200mm的胶带机，布置中要注意最大坡度不宜超过16°。

3.5.2.8 污水处理
一般说来，采用湿法生产砂石骨料时，生产中会产生大量的污水，污水中主要是泥砂等固体悬浮物。

一般可采用自然沉淀和加药快速沉淀两种方式。

采用自然沉淀方法时，需要有较大容量的沉淀池，其容量应大于系统72小时的用水量。

采用加药快速沉淀方法时，可参照工业废水处理工艺设计。

3.6 流程计算
根据系统生产规模（小时处理能力）、产品级配比例、拟定的工艺流程和初选的设备特性进行流程计算。

一般粗碎的进料粒度600～800mm，产出粒度≤200mm，如最终产品最大粒径为150mm时以≤150mm为宜。

中碎进料粒径一般80～200mm，细碎进料粒径一般40～80mm，超细碎进料粒径一般5～40mm，棒磨机一般处理超细碎后的混合料，处理粒径3～20mm。

计算时根据破碎机的不同排料口的产品粒度分布曲线，结合工艺流程逐级计算，每一作业的流程量应平衡，即：进入量=流出量，各级成品产出不小于需求强度（t/h）且满足级配比例要求。

若某一级处理量明显不合理，应调整其上一级的排料口或下一级的进料口。

3.7 优化工艺流程、设备选型
根据流程计算结果调整优化工艺流程并完成设备选型。

破碎、筛洗设备负荷系数，粗碎车间一般取0.65～0.75，筛洗和中细碎车间一般取0.75～0.85，制砂车间一般取0.6～0.7。

流程计算出的各车间处理量除以设备负荷系数可得需要的设备处理能力，从而确定设备型号和数量，同一车间选用一种型号。

胶带机应根据输送量、平面布置长度和坡度、物料粒径进行选型。

3.8 厂址选择和平面布置
3.8.1 厂址选择
砂石加工厂厂址一般应尽量靠近主料场集中设厂，尽量靠近运输干线，便于供水供电，远离居民生活区，避免噪音扰民，地基条件较好且地面高出当地20年一遇洪水位。

3.8.2 平面布置
砂石加工厂平面布置时应充分利用地形，特别是利用场地高差缩短胶带输送机并尽可能减小减少胶带机爬坡；安装重型和强烈振动设备的建筑物（破碎、棒磨、筛分车间）应布置在地质条件较好的地段；适当将系统分成几个相对独立的单元，各单元直接设置中间调节料仓；有条件的尽量与拌和系统共用成品料仓，减少骨料运输环节，有特别要求时，要考虑设计遮阳棚或遮雨棚。

3.9 产品出厂
成品砂石料出厂主要由两种方式：廊道胶带机直接输送出厂和装载机装车出厂。

廊道胶带机方式主要适用于紧邻混凝土拌和厂、规模大生产周期长的砂石系统，反之一般采用装载机装车方式。

4 结语
本文介绍的砂石生产系统设计步骤和流程设计方法仅针对一般情况，由于加工原料条件和产品要求不尽相同，流程设计方法也不可一概而论，应具体问题具体分析，并与时俱进，根据不断出现的新设备性能调整砂石生产工艺流程。

参考文献
[1] 水利水电部水利水电建设总局编.水利水电工程施工组织设计手册第四卷：辅助企业[M].第一版，北京：中国水利水电出版社，1997
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。