砂石加工系统工艺流程设计与关键设备选型简述

关键设备选型简述曹军/中国水利水电第十四工程局有限公司华南事业部【摘 要】 合理地选择工艺流程与加工设备是砂石加工系统经济、安全、环保和正常生产运行的关键，本文 论述了砂石骨料系统工艺流程的设计，各工序设备的选型原则和注意事项，可为其他工程砂石加工系统提供■借鉴。【关键词】砂石加工系统 工艺流程设计设备选型我国幅员辽阔，各个地区的地质情况各异，作为砂 石加工的母岩也因地域不同有着较大的差异，一般选择

1.1粗碎车间工艺流程粗碎车间主要承担初级破碎，生产的半成品粒径应 小于中碎破碎设备允许的最大粒径。典型的粗碎工艺一

料源时以优先考虑灰岩，同时要根据各地的实际情况考 虑用花岗岩、玄武岩、白云岩、大理岩、灰绿岩、石英

砂岩、砂岩以及其他变质岩。因各种岩石的可加工性、 抗压强度、岩石结晶、磨蚀指数等物理、力学和化学特 性不同，对砂石加工系统的工艺流程设计与设备选型有 着不同的要求，合理地选择砂石系统工艺流程与加工设 备是砂石加工系统经济、安全环保、正常生产运行的

般只生产半成品，兼顾除泥工艺，见图1。关键。1工艺流程设计砂石骨料在不同建筑行业施工中有着不同的粒径与

质量要求，水电站、高速公路、高铁、机场、民用建筑 等行业中，砂石骨料的生产都应遵守国家现行标准、行

业规范，满足设计要求。因混凝土使用性能不同，如大

型水电站大坝预冷混凝土、碾压混凝土、抗冲磨混凝 土、沥青混凝土，桥梁高性能混凝土、机场跑道混凝土

和工业与民用建筑混凝土等，对骨料的粒径、砂的质 量，都有不同的要求。针对具体行业，砂石骨料的生产 加工需设计相应的生产工艺，以满足砂石骨料的技术要

图1典型粗碎工艺1.2骨料生产车间工艺流程中细碎车间是加工生产骨料的车间。按母岩的加工 特性有不同工艺流程。加工灰岩石时一般配置反击式破

求。以下就大型水利水电工程砂石系统典型工艺流程设 计作一简介。砂石骨料加工系统一般由破碎系统、筛分

系统、制砂系统（不生产机制砂则没有）、储存及发运

碎机，只设中碎车间。根据成品骨料粒径需要，也可设

系统和除尘及污水处理系统组成，风、水、电是其附属 设施，皮带机将骨料生产中的料流联系为一个整体系

细碎车间。加工花岗岩、玄武岩、石英砂岩等硬岩时， 根据骨料的级配设中碎、细碎车间。工艺流程设计时有 先筛分后破碎和先破碎后筛分两种。先筛分后破碎工艺 的生产能力高于先破碎后筛分工艺约20%,但筛分设备统。随着科技的发展，智能控制、远程监控也进入了砂

石骨料生产体系。• 41 •混凝土工程能力则要提高约一倍。设计骨料加工车间（中细碎车 破碎后筛分、先筛分后破碎工艺见图2、图3。间）时要根据具体的要求选择相应的工艺流程。典型先

骨料生产工艺在设计工艺流程时应注意以下几点:釆用立轴破制砂，选用石打铁立轴破，其制砂效率高于

石打石立轴破，若对机制砂有较高质量要求时，可采用 增加棒磨机联合制作工艺。花岗岩、玄武岩等硬岩制砂工艺：硬岩制砂多釆用 立轴破与棒磨机联合工艺和立轴破与高速立轴破联合制

砂工艺。立轴破一般选用石打石立轴破，以减少耐磨件

的消耗，降低制砂成本。机制砂生产中不论是立轴破制砂，还是棒磨机制

（1） 砂，石粉超标是普遍存在的问题，制砂工艺流程设计时 对于灰岩加工系统尽量选用先破碎后筛分工

艺，反击破碎机加工的骨料粒型较好，成品骨料筛分后

除石粉是保证机制砂满足质量的关键。通常除石粉的工

艺有水洗工艺、选粉工艺、空气筛除石粉工艺等。由于 就可以进入成品料仓，可减少加工系统的物流量，产品

现在环保标准的提高，水洗除石粉工艺水处理费用较

质量较好。（2） 高、水处理设施占地面积较大，已慢慢的由半干法工艺 当设备选型确定后，设备生产能力与实际生产 和石粉选粉工艺逐步代替。选粉工艺最大的优点是设备

能力差10%〜20%时，选用更大一级的设备要增加较多

占地面积小，机制砂不必全部进行处理，利用选粉设备

的设备投资时，可采用先筛分后破碎工艺。但要注意骨

和除尘器调整风量风速控制机制砂的含粉量，通过相互

料的针片状含量不要超标，如果生产花岗岩、玄武岩等 调配满足机制砂含粉量。这样环境污染减少、能耗低， 坚硬岩时，一定要配置骨料整形设备。机制砂含粉量控制准确。碾压混凝土石粉含量要求高，

（3） 选择先筛分后破碎工艺时，预筛分的筛分机尽 一般还需增加石粉回收和添加的设施。量选用重型筛分机（特别是半成品粒大于200mm时）。（4） 流程计算时要针对设备的粒度表（粒度曲线）

1.4 水处理工艺计算返回料量，包括筛分开挖料的级配，以免在筛分 砂石加工系统生产中除泥和骨料冲洗会产生大量的

机、皮带运输机选型时造成筛分和输送能力不足。污水，处理污水循环利用可减少污水的排放，是保护环 1.3制砂匚艺流程境的必要措施。污水处理的工艺有污水沉淀+污泥干化

（板框或高频筛脱水）和旋流污水净化器+污泥干化 在砂石加工系统中制砂工艺尤为重要，制砂工艺决

（板框或高频筛脱水）两大类。定人工砂的质量和产量，要根据母岩的加工特性设计制 污水沉淀处理工艺：一般有一级细砂回收、二级污

砂工艺流程，常规的制砂工艺有立轴式冲击破碎机（以

泥沉淀、三级污泥脱水干化处理流程。细砂回收主要设

下简称“立轴破”）制砂工艺、立轴破与棒磨机联合制 备有高效旋流器，沉淀方式有平流式沉淀池沉淀、普通 砂工艺、立轴破与高速立轴破联合制砂等工艺。辐流式沉淀池沉淀、斜板（管）沉淀池沉淀等，污泥脱 灰岩制砂工艺：灰岩属于易破碎岩石，制砂工艺多

水干化有板框压滤机干化、高频筛脱水干化等。沉淀水• 42 •砂石加工系统工艺流程设计与关键设备选型简述处理工艺简单、占地面积大、效率低，建设费用和水处 理成本高。旋流污水净化器处理工艺：先是一级细砂回收，其 后用二级旋流器（包括添加絮凝剂）经旋流离心力的作

击式破碎机的线速度，通常情况选转子线速度30〜

50m/s,产品粒径要求大时线速度选择15〜40m/s。2） 同时要根据反击式破碎机的排料间隙（CSS）与

粒度曲线（粒度特性表）之间的关系，按产品粒径要求

用使得污泥浓缩（固液比20%〜30%）,浓缩后的污泥 确定排料间隙（CSS）并对应粒度曲线（粒度特性表） 产能，确定反击式破碎机的型号。从旋流器底部排除，清水从旋流器顶部流出，污泥脱水 干化一般使用板框压滤机进行干化处理。此工艺占地面 积相应较小、水处理费用低，但污水经多次循环处理后

3） 确定反击式破碎机型号和排料间隙（CSS）后，

再按流程量计算返回料量，复核反击式破碎机的通过量

呈酸性，对设备有一定的腐蚀性。（生产能力）。（3）圆锥破碎机具有效力高、破碎比大、功耗低、

2设备选型2. 1粗碎设备粗碎车间主要是砂石加工系统的粗加工，针对大粒

产品粒度均匀等优点，广泛用于硬岩、磨耗指数较大的 岩石加工。因圆锥破碎机进料粒径相对较小，排料粒径

不连续等特性，在系统配置圆锥破碎机时都设置中碎圆 锥破碎机和细碎圆锥破碎机，选择圆锥破碎机要注意以 下因素：径物料进行破碎。粗破碎设备有旋回破碎机、额式破碎

机、反击式破碎机（主要用于灰岩破碎），应按不同的

规模和加工母岩得特性选择相应的设备。旋回破碎机：一般用于大型硬岩砂石系统，由于该

设备体型较大，结构复杂，制造和维修费用高，中、小 型系统一般不采用该设备。1） 圆锥破碎机排料间隙（CSS）设定后，对应排料 间隙（CSS）上下10mm的产品占通过量60%左右，如 果设定排料间隙为40mm时，30〜50mm的产品占通过 量60%左右。2） 圆锥破碎机的生产能力与排料间隙有密切的关

系，圆锥破碎机排料间隙是在一个范围内，排料间隙大 生产能力大，排料间隙小生产能力就小，确定生产能力 应按砂石加工系统产品粒径要求设置对应的排料间隙，

频式破碎机：该设备结构简单，体积较小，工作可 靠，维修方便，对加工母岩适应较广，是粗碎的首选设

备，在砂石加工系统中广泛应用。反击式破碎机：主要用于灰岩和易破碎岩石的粗加 工和中碎加工。以设定的排料间隙查对应产品样本的生产能力。3） 核对圆锥破碎机的进料粒径是否满足上一级来

料的要求。粗破碎设备选型应注重在单位产量下，进料粒径与 排料粒径匹配。设备生产厂家产品样本会给出设备的基

4） 根据圆锥破碎机生产厂家提供的粒度曲线（粒

度特性表）计算返量，最终确定圆锥破碎机的生产能力

本参数，选型时应根据这些参数对设备进行选择，当进 料粒径确定后，要考虑排料粒径满足下一级破碎设备进

（通过量）和设备型号。料要求，以确定粗碎破机的排料口设置。确定排料口尺

5） 砂石加工系统产品粒径跨度大时，一般都是按

中、细碎圆锥破碎机配置设备。小型砂石加工系统设计

寸后查对相应排料口下破碎设备的生产能力，同时按开

采的原料粒径曲线计算棒条给料机的棒条间距，最终确 定破碎设备的型号。也可以只配置一台圆锥破碎机，必须是产品粒径跨度较 小的系统。如喀麦隆隆潘喀尔电站200t/h砂石系统，

加工母岩花岗岩，就只配了一台GP11M细碎圆锥破碎

2.2中细碎设备中细破碎设备主要有额式破碎机、反击式破碎机、 圆锥破碎机，选型时应根据加工母岩的特性与生产能力

机，圆锥破碎机进料粒径180mm,排料间隙设置为

18mm,主要生产机制砂和5〜31. 5mm混凝土骨料，兼 顾生产0〜63mm垫层料和0〜200mm过渡料。2.3制砂设备随着我国人工机制砂需求不断增加，制砂设备发展 较快，选用制砂设备时应针对不同岩石选用适应的制砂

选择相应的破碎设备。（1） 频式破碎机如果作为中细碎破碎设备，骨料针

片状含量较高，需配整形设备配合使用，一般用于小型

砂石加工系统。其优点是适应各类岩石的破碎、造价

低、安装维修简便。加工设备，才能发挥设备的最佳性能。（2） 反击式破碎机主要用于灰岩与易加工岩石（磨

蚀性指数低的岩石）破碎，其优点是产品级配连续、粒 型好、破碎比大、效率高。反击式破碎机选型时要考虑 以下因素：2. 3.1锤式打砂机锤式打砂机适用于灰岩和易破碎岩石，主要用于干 法生产的小型系统，生产机制砂石粉含量较高、细度模

数大、粒性差（针片状含量高），在大中型砂砂骨料系 统和对混凝土质量要求较高的工程中已很少使用。1）根据产品的粒径、母岩的裂隙发育情况选择反

• 43 •混凝土工程2.3.2棒磨机长筛面的筛分机，而不是选宽筛面的筛分机。棒磨机生产的机制砂粒型较好、细度模数可较好控

（3） 机制砂筛分设备应选择相对振动频率高的筛分

制.目前在大中型砂石加工系统仍然使用，主要用于调 设备。整机制砂细度模数和有较高要求混凝土细骨料的生产。 （4） 对于筛面的安装方式尽量选用带有筛面张紧装

棒磨机生产机制砂耗材消耗量大、能耗较高、需水量

置的筛分机。大，目前已不作为机制砂生产的主要设备，仅在产品砂

筛分设备的规格型号较多，在砂石加工系统中常用

不满足设计参数要求时配合使用。振动筛有 YKR、YA、SZZ、ZKR/ZK、ZKX、高频筛 2. 3.3 旋盘破碎机等筛分机，筛分机选型时要按不同的工况选择适宜的筛

主要用于硬度特别高和特别难破碎的岩石制砂，加 分机。工物料的含水率对其生产能力影响特别大。当含水率大

由于筛分技术的发展，各种创新改进型的筛分机已

于3%时易造成设备闷腔，产砂率急剧下降，生产的砂 在砂石行业推广应用，高频筛在机制砂地筛分生产中应 细度模数偏大。用广泛，其特点是设备体积小、筛分效率高、能耗低。

2. 3.4立轴式冲击破碎机空气筛在生产高品质机制砂也有使用，空气筛能有效控 立轴破在机制砂生产中已广泛的应用，目前已是机 制机制砂细度模数并带有脱石粉功能，这些新型筛分机 制砂生产的主要设备.针对不同的岩石应选用相应破碎

已得到砂石骨料生产行业的认可。方式，才能提高设备的利用率和砂产量。立轴破生产机制砂具有工艺简单，通过量大、单位 2.5皮带输送设备能耗低的特点。生产的机制砂存在着以下共性。皮带输送设备是砂石加工系统中的主要输送设备，

（1） 成品砂的细度模数控制较难（需通过级配

砂石加工设备通过皮带输送机连接形成不同的工艺效果 调控）。和工艺流程，皮带输送设备的选型不当也是制约砂石加

（2） 成品砂中0.63〜1.25mm颗粒含量偏少。工能力因素，正确的选择皮带输送设备型号和输送能力 （3） 成品砂石粉小于0. 15mm和2. 5〜5mm粗颗粒

是砂石加工系统能否正常运行的因素之一。含量较高。皮带输送设备选型应注意以下因素：（4） 2. 5〜5mm粗颗粒不易破碎。（1） 输送设备的输送能力与输送设备的型号选择。 加工灰岩和易破碎岩石时可选用石打铁破碎方式， 在同等带宽的条件下应根据输送量来选择DT75和DTU

此破碎方式砂产量高，同时石粉含量也高。型胶带机，也就是说输送量相对小（轻型）的选用

加工花岗岩、玄武岩等硬岩时可选用石打石破碎方 DT75输送机，输送量大（重型）选择DTU型输送设备

式，也可选用石打铁的破碎方式，石打铁对铁砧的磨损 或其他专用输送设备。大，砂产量高，选择立轴破破碎方式时应根据岩石的加

（2） 输送物料块径与胶带的宽度。物料的块径越大

工特性合理选择，不能一概而论。要求胶带的宽度就宽。立轴破的砂产量与抛料线速度、破碎方式有着密切 （3） 物料块径与胶带机带速、输送倾角之间的关 的关系。当设备功率确定后，线速度高，成砂率就高，

系。在砂石加工系统中物料块径大于1同时石粉含量也就高，但设备的通过量会下降。线速度 00mm时胶带机 带速控制在1.6〜2m/s之间，输送最大倾角16°,物料 的选择也要根据岩石的加工性能来选择，一般情况下加

块径小于100mm时胶带机输送速度控制在2〜3m/s之 工灰岩和易破碎岩石的线速度选45〜58m/s,硬岩线速

度选58间，输送最大倾角18°。〜65m/s。立轴破的选型要综合考虑加工母岩、

破碎方式、线速度、成品砂含粉率几方面因素，生产常

（4） 输送胶带机驱动装置、张紧装置、改向滚筒、

胶带等主要部件的选择。应根据胶带机的输送量、胶带

态混凝土砂时石粉要求相对要低，线速度要低，生产碾 机长度、提升高度，按DT75和压混凝土砂时，石粉含量相对要高，线速度可选高一点。DTU型固定带式输送 机设计选型手册进行计算和选型，这里不作详细的

2.4筛分设备介绍。筛分设备在砂石加工系统主要是筛分分级并控制砂

（5） 胶带机的机架和立柱应充分保证机架刚度和立

柱的稳定性，在承受载荷时不易变形。石骨料的质量，是砂石骨料系统质量保证的关键设备。筛分设备的选型要按砂石生产流程来选配筛分用 3梅州抽水蓄能电站下库砂石加工系统 途，一般筛分设备选型原则如下：简介（1） 作为预筛分、物料粒径大时（大于150mm）

选用重型筛分机。梅州抽水蓄能电站下库砂石加工系统设计处理能力

（2） 在筛分面积相同的筛分机选择时，应尽量选择

350t/h,成品生产能力280t/h,加工母岩为花岗岩，主• 44 •砂石加工系统工艺流程设计与关键设备选型简述■qloog也璃金

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• 45 •混凝土工程要成品有：大石（40~80mm）、中石（20〜40mm）、小

生产大石，中细破碎机破碎半成品料和返回料。石（5〜20mm）、豆石（5〜15mm）、碾压砂和常态砂

二筛车间主要配置4台圆振动筛，生产筛分5〜

（0 〜5mm）。40mm的各级骨料和机制砂。砂石加工系统采用四段破碎、立轴式破碎机与棒磨

立轴式破碎机车间配置2台冲击式立轴破碎机，主 机联合制砂半干法生产工艺流程。要对中小整形和生产机制砂。棒磨机生产的机制砂对立 粗碎车间配置为：棒条给料机1台，频式破碎机1

轴式破碎机生产的机制砂进行细度模数的调整。台，主要做岩石的粗加工；三筛车间配置1台圆振动筛主要是对中石、小石、

一筛车间、中细碎车间；配置圆振动筛2台，中细

豆石进行分级筛分和水洗骨料中的裹粉。圆锥破碎机各1台，一筛车间分级半成品和中细破碎的 梅蓄下库砂石系统工艺流程和设备配置详见图4和 骨料，粒径小于40mm的骨料进入下一工艺流程，同时

表1«表1

梅蓄下库砂石系统设备配置表序号车间名称设备名称设备型号单位数量单机功率总功率处理能力最大进料粒径/kW/kW/（t/h）/mmG1振动喂料机HPF1560台130306001000粗砕车间P1顎式破碎机JC1200台1132132345〜4751000G2电机振动给料机GZG100 - 4台62. 2013. 2180〜270300半成品堆料场C1除铁器JZWB10. 0台13. 003S1第一筛分车间圆振动筛3YKR2460H台24590120〜1200300G3电机振动给料机GZG100-4台22. 204. 4180〜270

300P3

中细碎车间液压圆锥破碎机H4800 EC台1220220190〜440210P2圆锥破碎机CC200S EC台1160160120〜207360P4制砂车间立轴式冲击破碎机VS1400R台2315630200〜50655G4制砂调节料仓电机振动给料机GZG100 - 4台42.2& 8180〜270300S2第二筛分车间圆振动筛3YKR2460台437148161〜806250S3第三筛分车间圆振动筛3YKR2460台13737161〜806250J1棒磨机车间棒磨机MBZ2136台1210210

15 〜55XI干湿砂混合洗砂机FC-15台21122Q1细砂回收车间刮砂机QC - 2. 0台17.57.5200 〜324m3/h借鉴。4结论参考文献本文基于不同岩石的加工特性，对砂石加工系统的

[1]阮光华.混凝土骨料制备工程[M].北京：中国电

工艺流程设计和设备选型进行论述，对不同工艺流程、 力出版社，2014.设备的优缺点进行分析对比说明，可供行业人员参考、

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