湖南机制砂产业迎来新春天

砂石分为天然砂、机制砂和混合砂三大类。天然砂是岩石风化、水流侵蚀形成的粒径在4.75mm 以下的岩石颗粒，包括河砂、海砂、山砂，是短期内不可再生资源；机制砂是岩石、固体废弃物经机械破碎筛分制成的粒径小于4.75mm 的岩石颗粒。目前我国大多数地区的建筑用砂以天然砂为主，作为一种地方性资源材料，随着建筑砂石用量的不断增长，开采量不断加大，天然砂资源危机已逐渐显现。鉴于天然砂开采面临着资源减少及环境保护的压力，2012 年湖南省出台了《湖南省河道采砂管理试行办法》，对江、河砂进行限制开采，一时间造成砂源紧张，砂石价格连续几年上涨。机制砂的出现，改变了建筑业长期单一依赖天然砂的传统，不仅填补了天然砂石缺乏的问题，而且成为高质量建设工程重要的基础原材料。目前湖南省已经出台政策鼓励建设机制砂项目，有些地区还将工业废渣、建筑垃圾和废石综合利用于制砂，发展循环经济，使得机制砂行业成为传统而又新兴的创业领域。



1 湖南省机制砂发展现状

湖南是天然砂石资源较为丰富的省份之一，湘江流域及洞庭湖具有优质的天然砂，但近几年湖南省对天然砂限采保护河道生态后，机制砂得到迅速发展，机制砂质量也相对较高，一些先进的制砂企业，不仅生产效率高，而且质量可与天然砂媲美。优质机制砂颗粒形状好、质量稳定，符合建筑用砂标准，改变了机制砂质量差、不如天然砂的传统观念。目前机制砂已在湖南全省各地推广应用，有效地填补了天然砂市场缺口，满足了工程建设需要。但湖南省制砂企业发展不均衡，整体水平不高，大部分砂石企业生产工艺、设备还比较落后。由于缺乏行业准入条件标准，制砂成为了一个进入门槛很低的行业，全省行业普遍存在规模小、成本高、污染严重，生产者素质不高、产品质量差等问题，与不断增长的机制砂市场需求不适应。

（1） 大部分砂石企业采用两段鄂式破碎机闭路破碎工艺，单机产量小于50t /h，企业规模小，砂石产量不能满足大规模施工集中使用的需要，影响了在大工程中的推广应用。

（2）劣质机制砂多，砂粒形状差、针片状多、棱角多，表面粗糙，石粉含量高，颗粒级配较差，配置的混凝土和易性差、需水比加大，容易造成混凝土外观质量缺陷，混凝土强度降低。

（3）许多生产企业没有试验室，国家标准中规定的出厂检验和提供合格证基本没有落实，砂石质量失控，给工程埋下隐患。



2 提升制砂工艺技术的必要性

当前机制砂行业发展很快，特别是政府加大打击非法采砂力度后，各地机制砂项目快速上马。在一些石板材主产区，更是经常可以看到大大小小的利用石材业废弃石料生产机制砂的企业，表面上很热闹，但在缺乏行业准入条件标准与规范管理的情况下，往往是低水平的重复建设，其技术装备、工艺水平很难保证砂石产品质量。因此，调结构、促转型、保生态、重法制将成为今后社会经济发展不可逆转的主攻方向，在此背景下，砂石行业也逐渐步入从“无治”到“有治”，从“松管”到“严管” 新轨道：规模化成主流，绿色化是方向，机制砂石为主力，合理合法开采为前提，产业化成趋势。就现阶段的砂石行业发展特征而言，非规模化生产仍为主体，并呈现出整顿关停速度加快、沿江布局趋势凸显、重点区域市场表现旺盛等特点。砂石行业巨大的市场前景，以及大发展阶段不断扩大的市场需求持续吸引着资本市场的关注，也为行业发展带来了新的投资机遇。



3 干法制砂新工艺

传统的机制砂生产线采用湿法制砂，通过水洗除粉工艺控制石粉含量。机制砂在水洗的过程中，在去除泥土、杂质和0.08mm 以下石粉的同时，也会洗掉部分0.6mm 以下的细颗粒部分，一方面造成机制砂颗粒级配不良，细度模数变大，导致混凝土强度降低；另一方面又减低了成品率，浪费资源，还容易导致水污染，影响清洁生产。鉴于湿法制砂生产线弊端多，本文通过对湖南省内制砂企业的调研走访，借鉴当前国内制砂工艺与设备新进展，以岳阳县废弃石屑制砂为例，提出一种干法制砂新工艺，供同行研讨。该工艺分破碎与制砂两个工段，其工艺流程分别见图1，图2。

4 主要工艺方案研讨

4.1 破碎与制砂工段分开自成体系

对于大型制砂项目，破碎工段宜与制砂工段各自分开。破碎工段宜简化工艺，选用大产能高破碎比设备，采用单线的二级或三级闭路破碎系统；在破碎与制砂工段间设置中间储仓储存碎石，以缓冲两工段间产能不平衡问题，方便生产运行管理，实现自动控制。制砂机入磨粒度是影响机制砂质量的重要工艺参数，工艺上应对破碎与制砂系统设备选型进行充分论证，对于花岗岩碎石，入磨粒度控制在10～20mm 较为适宜。



4.2 制砂机

制砂机关系到成砂率、砂形、级配、细度模数，是机制砂生产工艺中的关键技术，目前省内制砂企业大多数配备二级鄂式破碎机或反击式破碎机闭路破碎制砂，没有单独配备制砂机对砂粒整型，成品砂中针片状和内部裂缝碎石含量太高，生产的机制砂质量不好。制砂机是干法制砂新工艺必备的关键设备，对于未设置专用制砂机的老企业，应尽早更新增设，以提高产品质量和成品率。



国内外成熟可靠的制砂机种类很多，其中冲击式专用制砂机是近年发展较为成熟的装备，成品砂级配稳定，粒形为多棱角圆形，基本无针片状砂，表面粗糙度大大改善，细度模数可调，制砂原料的粒径范围可达到5～60mm，成砂率可达到80%，设备运行可操作性强，保证了产品质量。上海巍立巴马克立轴冲击式破碎机性能见图3。

图3 上海巍立巴马克立轴冲击式破碎机应用技术参数

4.3 颗粒级配调整

目前许多制砂企业成品砂缺乏级配调整工艺，砂粒径分布窄，颗粒级配单一，产品质量不高。干法制砂新工艺有多种技术措施调整砂颗粒级配，可生产不同粒径级配要求的机制砂：（1）更换制砂机皮带轮，调整主轴转速；

（2）制砂机选用不同的破碎腔衬板；

（3）调整制砂机入磨粒度；

（4）调整组合筛筛网孔径，控制回料粒度及回料量。



4.4 石粉回收工艺

气流组合筛采用空气正压吹送实现砂粉分离，为达到分散要求风速较大，往往会将大于88μm 的细微粉吹进布袋收尘器内，作为石粉收集下来，既降低了成品率，又增加了石粉处置成本。石粉回收工艺是在布袋收尘器前增设旋风分离器，可将大于88μm 以上的细微砂粒收集下来作为成品砂，小于88μm 的细粒则进入布袋收尘器作为石粉收集下来。





4.5 楼式制砂工艺

干法制砂新工艺采用楼式布置，将制砂工段中破碎整形、筛分、石粉分离、级配调整、除尘、拌湿、石粉散装装车等集中于楼式厂房内，依据工艺流程顺序从高到低依序布置，封闭生产，不仅节约土地，同时改变了传统制砂露天生产、皮带输送机纵横交错、粉尘弥漫的杂乱状况，实现全天候连续、清洁生产。



4.6 拓展原料来源

机制砂是对矿山高度依赖的产业，除了通常使用的石灰岩、白云岩、花岗岩、石英岩、辉绿岩和玄武岩等矿石外，在国家大力倡导循环经济和节能减排的大环境下，充分挖掘利用各种工业废弃物资源进行机制砂石生产，不仅给市场需求提供了来源，对保护环境也是一举多得的事情。利用矿山尾矿和工业废渣是机制砂工艺进步的重要方向。机制砂母岩或其他工业废渣原料，一般要求质地坚硬、洁净不含泥，抗压强度不宜低于80MPa，不应具有潜在碱一集料反应活性。建筑垃圾、矿山尾渣、石材业废弃石渣、钢渣等工业废渣，全国年排放量数十亿吨，是可供利用的重要制砂原料来源。对于每一种固废，均需要在科学和详实试验的基础上，研究采用不同针对性的生产工艺技术。



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