砂粉级配调节机关键技术研究分析

李小平 林国桥

摘要：由于全国多数地区已采取限制或禁止河砂的采挖，为了满足基建混凝土用砂的需求，本研究提出了一种新型砂粉级配调节机，根据现场制砂条件，应用环保智能碎石制砂机、新型数控反击式制砂机，通过调节转子转速、调节板锤与反击衬板间隙、调节隔栅条数、调节供料量、调节筛网、调节成品返回率，调节改变成品砂粒度，实现机制砂粒度可调可控。

关键词：混凝土用砂;级配;调节机;可调可控

1. 目的意义

由于基建混凝土用砂的急剧增加，河砂越来越少，为了保护环境，多数地区已采取限制或禁止河砂的采挖。基建混凝土用砂只能依靠石料制砂，但由于现有机制砂普遍采用锤式破碎机、对滚破碎机等运用锤击、碾压、挤压的模式制砂。所制的成品砂普遍存在几个问题包括：

①粉料超标;

②针片状超标;

③砂粉分离，皮带输送机将机制砂粉送至成品料堆时，颗粒较大的砂粒往往下行至成品料堆的下层，颗粒较小的粉料堆积在成品料堆的上层;

④粒度Φ0.16～2.5mm中间段砂量偏少;连续级配达不到要求，影响混凝土强度和基建工程质量，可能会造成通车不久的新修公路损坏或现有楼房遇六级以上地震倒塌的现象。

为了克服现有技术的上述缺点，本项目提出了一种新型砂粉级配调节机，根据现场制砂条件，应用环保智能碎石制砂机、新型数控反击式制砂机，通过调节转子转速、调节板锤与反击衬板间隙、调节隔栅条数、调节供料量、调节筛网、调节成品返回率，调节改变成品砂粒度，实现机制砂粒度可调可控;应用砂粉级配调节机，既能实现砂粉分离、抽走多余粉尘，调节成品砂的含粉量，又能避免颗粒砂流失;同时进行成品砂粉增湿混搅，使所需留下的粉与砂粘为一体，避免砂粉分离，实现砂粉配比均匀合理，实现机制砂含粉率可调可控，使机制砂成品符合BG/T14684-2001的连续级配要求，有效解决砂粉级配不达标的问题，确保混凝土强度和基建工程质量。当进料粒度小于20mm的石灰石制砂时，应用6板锤新型数控反击式制砂机;当进料粒度大于20mm、小于40mm的石灰石（小于15mm的鹅卵石）制砂时，应用4板锤环保智能碎石制砂机或应用4板锤新型数控反击式制砂机;当进料粒度大于40mm小于80mm的石灰石（大于15mm小于30mm的鹅卵石）制砂时，应用3板锤环保智能碎石制砂机进行机制砂;全面满足用户不同硬度、不同粒度原石料，不同粒度、不同含粉率成品砂，制砂的个性化要求。

2.市场预测

机制砂的级配对新拌混凝土的工作性影响很大，也影响硬化混凝土的许多性能，如强度、变形性能、热学性能等等，也会影响混凝土的生产成本。较好的集料级配可以在较少的用水量的条件制备出工作性好的混凝土混合料，并能保证成型时不离析，得到均匀密实的混凝土。既保证了混凝土工程的施工质量，改善了混凝土的性能，又降低了混凝土的成本。市场上没有同类产品，是本公司首创。随着国家城镇化建设、新农村建设，特别是国家实施“一带一路”战略，将有大批基础建设工程需要碎石、制砂生产线设备。同时，国内现有约10万套传统人工操作模式的碎石、制砂生产线，应该进行环保智能控制系统的升级改造，市场需求具大，将给我们带来巨大商机。

3.发展趋势

在机制砂石生产中，由于料源岩性的地域性、砂石工艺的多样性，生产操作不规范性，导致机制砂在颗粒级配方面的形式上千差万别，主要表现为：机制砂颗粒超径比例过高，机制砂细度模数偏大或偏小，级配不连续或0.6-2.36的颗粒偏少，颗粒级配稳定性较差等问题，加上混凝土或砂浆施工方面的要求的不同，给机制砂的使用带来一定的负面影响，不利于机制砂的广泛推广，也给机制砂企业造成较大的困惑，想尽各种办法对机制砂的颗粒级配进行优化调整和控制，希望机制砂的级配能够实现有效的调整控制成为机制砂石企业和砂石企业共同的目标。根据试验和生产实践，市场上级配调节机一般可以通过工艺流程、破碎机类型、料源级配、筛子及筛网尺寸、细颗粒及石粉分离等几个方进行级配调整。

4.系统分析

下面对生产中对机制砂颗粒级配产生影响的主要因素和如何进行级配调整进行系统分析：

（1）工艺流程及破碎主机的影响，目前机制砂生产的工艺流程非常的多，主要是这几种：

1）辊破碎机+筛分;

2）反击式破碎机+筛分机械;

3）立轴破碎机+棒磨机+筛分机械;

4）立轴式破碎机+筛分机械+砂石粉分离（空气筛）等;

虽然各种工艺流程都能够生产出机制砂，但基本上难以落入二区中砂，目前从行业发展来看，立轴破碎机或反击破碎机容易让机制砂级配达到要求。特别是辊式破碎机或圆锥破碎机直接生产机制砂粒形也较差，针片状特别多，只能勉强使用，使用时要对混凝土砂浆配方进行必要的调整以满足使用要求。

（2）料源的影响

料源岩性及其级配主要生产机制砂的重要因素，岩石可碎性不好，岩石出现风化或软岩（强度小于30MPa），含泥量较大且生产中不能较好的剔除，容易造成细颗粒特别，颗粒级配完全不符合国家标准要求，混凝土性能和成本均受到较大的影响，比如一种风化花岗岩，风化等级为强，抗压强度小于40Mpa;破碎后0.6mm以下的颗粒占到60%以上，细颗粒严重偏高，虽然落入了二区，但细度模数只有1.9，不适合混凝土直接使用; 破碎機的料源也对机制砂级配产生影响，如果用立轴式冲击破碎机制砂，料源中5mm以下的太多，也难以达到较好的效果，一般在生产中，5mm以下的颗粒不应超过20%，第一容易造成细颗粒偏多，特别是石粉增多不易于分离，对石粉分离压力也较大。

（3）筛分及筛网尺寸的影响

机制砂石生产中，筛分是作为非常关键的环节，筛分机械的选择至关重要，如果选用概率筛，筛分的精度就要比厚层筛或直线筛要小些，容易出现超径或逊径的问题，所以在制砂线工艺流程设计中，对筛分 的选择要予以重点考虑，如机制砂用于干混砂浆，那么就尽量不要使用概率筛，容易导致级配不符合要求。筛子的筛网尺寸与级配或细度模数有非常大的关系，一般认为筛网可以直接控制2.36以上的机制砂颗粒百分含量。很多生产企业为了增大产量，过分的加大筛网尺寸、完全不考虑筛网对级配调整的影响。其实机制砂企业和砂石生产企业，应充分关注筛网对机制砂级配调整的作用，筛网的选择作为级配调整的核心方法，并结合岩性、破碎特点等选择合适的筛网。

（4）石粉分离技术的影响

在生产机制砂过程中，不是是湿法生产工艺、还是干法生产工艺，都必须通过一定方法剔除多余的石粉，在湿法生产中，通过洗砂机冲洗石粉，但同时有大量的0.3mm左右的细颗粒机制砂流失，造成成品砂级配不合理，在干法生产中，采用风选石粉，同样容易造成细颗粒流失，必须对吸走的细颗粒加以控制并将细颗粒尽量返回系统，对级配进行调整，达但是当细颗粒较多时，可以通过加大剔除量以满足成品砂级配要求。所以必须根据成品机制砂中细颗粒的含量多少，适当的调整生产参数，达到级配调整的目的。

韶关市科技计划（产学研）资助项目（项目编号2018CS11914）