工程弃渣制备砂石骨料如何做？生产工艺流程及设备配置详解

工程弃渣制备砂石骨料如何做？生产工艺流程及设备配置详解

 

工程弃渣是指工程在建设过程中产生的废弃土石料和其他固体废弃物，如边坡深挖、隧道（洞）暗挖产生的废弃土石料等。大量工程弃渣得不到合理利用，处理困难，直接废弃严重影响工程区自然环境及生态平衡。

同时，建设工程的结构物等所需砂石骨料量很大，但往往因交通不便，外购砂石骨料运距较远，导致砂石骨料获取难度大且成本较高，与建设生态、绿色工程的要求不相适应。

在工程建设中，为解决工程弃渣处理困难和缓解砂石骨料供需矛盾，以“就地取材，变废为宝”为原则，充分利用满足要求的工程弃渣，如硬质岩开挖弃料制备砂石骨料，使两者之间平衡，从而提高资源综合利用和经济效益，对环境保护及可持续发展具有重要意义。

 

砂石骨料制备加工技术是决定工程弃渣能否成功利用的关键。其关键技术主要包括弃渣回采甄选、砂石骨料加工工艺、砂石加工系统选址与布置、废水处理、粉尘与噪声治理等。

01弃渣回采甄选

矿山开采的石材岩性单一，性能稳定，质量差异小，有利于保证其制备砂石骨料的质量，利用工程弃渣与开采矿山制备砂石骨料不同，工程弃渣具有以下不同特点：

（1）工程弃渣大都来自不同部位或单位，岩石特性会存在一定差异，其岩性、抗压强度、风化程度等的波动性加大了母材的差异性和复杂性，难以保证母材的质量及其稳定性。

（2）工程弃渣夹土等杂质较多。相比于矿山开采的石料，工程弃渣洁净度较低，弃渣的利用需采取适当的除杂去土措施。

（3）工程弃渣来源广，有明挖料、洞挖料或明挖与洞挖混合料。据调查统计，矿山开采的石料尺寸主要集中在400~1000mm，而隧道洞渣石料尺寸主要集中在200~650mm。

针对工程弃渣特点，若将工程弃渣全部混合堆放于渣场，势必造成母材的不均一和不稳定，性能波动更加显著，最终降低其制备砂石骨料的质量，因此需对弃渣进行初步甄别和分类，从源头上最大限度降低母材的质量波动。

02砂石骨料加工工艺

砂石骨料生产分为破碎、筛分、制砂等主要环节，其加工工艺设计理念为“多碎少磨、以破代磨、破磨结合”。根据加工料源的岩石性质、加工工艺重点进一步研究生产方法、破碎、筛分及制砂方式等。

2.1 生产方法

砂石骨料生产方法包括干法、湿法和干湿法结合3种。粗骨料生产宜采用湿法生产，但湿法生产带来废水处理等冗余工序，目前通常采用干法生产；细骨料通常采用干湿法结合或干法生产。

2.2 破碎

破碎是砂石骨料制备的核心。破碎段数的选择和破碎设备的配置需根据破碎岩石的岩性、硬度、给料粒径、需要的处理能力并结合其他因素综合分析确定。

对于难破碎、磨蚀性强的岩石，如玄武岩、花岗岩、流纹岩等，通常选用3段破碎，粗碎常选用颚式或旋回破碎机，中碎选用破碎比相对较大的中型圆锥破碎机，细碎选用短头型圆锥破碎机。

对于中等可碎或易碎岩石，如石灰岩、大理岩等，可采用2段或3段破碎，粗碎常选用破碎比较大的反击式或锤式破碎机，中、细碎选用反击式或圆锥破碎机。

选用反击式破碎机作为粗碎设备时，应进行粗骨料生产级配与使用级配的平衡复核；选用反击式破碎机作为中、细碎设备时，应进行破碎试验并根据试验成果核算各级粗骨料中的中径筛余。

破碎加工有开路、闭路和分段闭路3种形式，典型工艺流程见图1。

图1 破碎加工典型工艺流程
 

采用开路生产时，流程简单，无循环负荷量，车间布置较为简单，但级配调整灵活性差，平衡后可能有部分弃料；采用闭路生产时，骨料级配易调整，车间布置相对集中，但流程复杂，循环负荷量大，处理效率低；采用分段闭路生产时，骨料级配调节灵活，循环负荷量相对较小，但车间数量相对较多，运行管理相对复杂。

目前砂石加工系统通常采用分段闭路生产粗骨料，当采用立轴式破碎机（或制砂楼）制砂时，应与检查筛分构成闭路生产。

2.3 筛分

筛分是控制砂石骨料粒径的关键，原料经破碎后配置筛分设备进行筛分分级，目前常用的筛分设备有自定中心振动筛、重型振动筛、直线振动筛和高频筛等。

振动筛的配置应根据原料的含泥量、可洗性、所需处理能力、筛分原料的级配曲线等确定，在计算筛分处理能力时，应计入给料量的波动，多层筛应逐层计算，按最不利层选择型号并校核出料端的料层厚度，要求筛网出料端的料层厚度不大于筛孔尺寸的3~6倍（用于脱水时取小值）。

2.4 制砂

制砂是砂石骨料制备的关键。从20世纪60年代以来我国经历的主要制砂方式包括：棒磨机制砂、立轴式冲击破碎机制砂、棒磨机与立轴式冲击破碎机联合制砂、2级立轴式冲击破碎机联合制砂（常速立轴式冲击破碎机单独制砂，高速立轴式冲击破碎机整形配合调节），以及最新使用的塔式制砂楼系统制砂等，典型工艺流程见图2。

图2 制砂典型工艺流程
 

（1）棒磨机制砂软硬岩石均适用，是早期砂石加工系统的主要制砂方式，目前一般用于调节砂的石粉含量和细度模数，不作为主要制砂设备。

（2）立轴式冲击破碎机制砂：一般当原料为难碎岩石、磨蚀性较强时，宜选用“石打石”立轴式冲击破碎机；原料为中等可碎或易碎岩石、磨蚀中等或较弱时，宜选用“石打铁”立轴式冲击破碎机。

优点：处理能力大，噪声小，单位能耗低。缺点：砂细度模数和石粉含量等参数不易调节和控制，如采用干法生产，石粉含量普遍偏高，如原料易碎，砂石粉含量一般偏高，细度模数偏低，若原料中等可碎或难碎则正好相反；级配不合理，粗颗粒偏多，需与检查筛分构成闭路循环生产。

（3）棒磨机与立轴式冲击破碎机联合制砂是目前普遍采用的制砂方式。

优点：可根据原料变化灵活调节砂的细度模数和石粉含量，保证成品砂质量。缺点：工艺流程较复杂、设备品种多，保留了棒磨机及其不足之处。

（4）2级立轴式冲击破碎机联合制砂也是目前普遍采用的制砂方式。

优点：解决了棒磨机制砂运行成本高、产能低等问题。缺点：流程复杂。

（5）塔式制砂楼系统是最新使用的制砂方式，也是未来制砂方式发展趋势。该制砂楼采用全封闭结构，完全与外界隔绝，噪声低、无排放；采用了空气筛，比一般制砂设备分级精度更细更准确，分离合格砂与石粉。

03砂石加工系统选址与布置

砂石加工系统形式主要有固定式和移动式2种，目前大中型系统普遍采用固定式，对于线性工程（如铁路、公路等）等的小型砂石加工系统宜采用移动式。

移动式砂石加工系统采用模块式组装，将破碎、筛分和制砂等工艺环节由相关设备组合成一体，能够随料源工作面的推进而移动并进行现场破碎，且缩短了各流程间的运输距离。砂石加工系统布置应根据系统规模和形式、生产工艺、周边环境等情况进行合理规划，并满足技术先进、施工方便、运行可靠、经济良好、安全环保等要求。

04废水处理

目前砂石加工系统废水处理通常采用沉淀与固液分离相结合的方式，即先将一部分粗颗粒沉淀分离，细颗粒通过浓缩后再利用机械方式进行脱水。这样既可保证废水处理系统的正常运行，又控制了成本。

05粉尘与噪声治理

砂石加工系统粉尘主要来源于破碎、筛分分级、物料转送和输料斜槽等环节。一般采取洒水喷雾降尘、生物纳米技术抑尘和除尘设备收尘相结合的处理方式。

砂石加工系统产生噪声的环节主要有：破碎机运转、破碎岩石、筛分机运转、筛分石料、卸料溜槽与漏斗等。控制噪声的主要措施有降低声源级和控制噪声外泄强度，如选择低噪设备，降低噪声强度；选择合适的降噪材料，减弱噪声；使用隔音材料，阻断传播途径或在传播过程中减弱噪声强度；使用噪声个体防护器材。

06质量控制

砂石骨料常见的质量问题有：砂石骨料分离、混杂、污染、软弱颗粒含量超标等，粗骨料二次破碎、超逊径、裹粉、针片状等，细骨料含水率、细度模数和石粉含量等控制问题。为保证砂石骨料质量，主要从母材质量控制、生产过程控制和成品检查验收3个方面加强质量控制。如母材方面，从源头优选弃渣，对弃渣进行晾晒，并强化渣场排水系统等。

工程建设开挖料常常作为废渣丢弃，既占用土地资源又影响环境。利用工程弃渣制备砂石骨料，合理选择砂石骨料加工工艺和设备等，既消耗了工程弃渣，又解决了工程建设用砂石骨料的难题，实现工程弃渣资源化利用，是建设绿色工程的必然趋势。

来源：砂石行业​观察