機(jī)制砂及生產(chǎn)技術(shù)綜述
1、機(jī)制砂的定義
機(jī)制砂定義為:由機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑＜4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖的顆粒。機(jī)制砂多數(shù)呈灰白色或黑色，一般含有10%～15%的石粉（粒徑小于0.075mm），級(jí)配中大于2.36mm和小于0.075mm的顆粒偏多，細(xì)度模數(shù)普遍在2.5～3.3之間，粒型多成三角體或者方矩體，表面粗糙。
2、機(jī)制砂項(xiàng)目建設(shè)條件及要求
（1）資源條件
新建機(jī)制砂生產(chǎn)線首先要做好礦山資源的勘察工作，經(jīng)現(xiàn)場取樣，原料的抗壓強(qiáng)度、巖性和SO3含量分析測試后，確定原料礦山及制砂廠址。對于覆蓋土層較厚、夾層含泥較多、母巖強(qiáng)度低以及巖石分層成片狀等質(zhì)量差的原料礦山，應(yīng)避免就地建廠。生產(chǎn)原料應(yīng)使用潔凈、質(zhì)地硬質(zhì)、無軟軟顆粒及風(fēng)化石的石灰?guī)r、白云巖、花崗巖和玄武巖等巖石，不宜使用泥巖、頁巖、板巖等水成巖類母巖生產(chǎn)機(jī)制砂。在我們國家，可以作為人工制砂的原材料有很多，一般有花崗巖、玄武巖、河卵石、石灰石、安山巖、流紋巖、閃長巖、輝綠巖、砂巖等，不同的巖石制成的人工砂在強(qiáng)度、粒度上都有差異，相應(yīng)的在使用用途方面也會(huì)不同。
a、砂巖：石英含量較高，在砂石生產(chǎn)線中應(yīng)用較為廣泛，在生產(chǎn)中要解決石粉的問題。
b、石英砂巖：石英砂巖是制砂的優(yōu)質(zhì)原材料，無論在強(qiáng)度還是粒型上都能達(dá)到甚至優(yōu)于天然砂。
c、河卵石：河卵石也是一種優(yōu)質(zhì)的的制砂原料，在強(qiáng)度、粒型、色度方面，是替代天然砂的最佳選擇。
d、石灰石：在砂石生產(chǎn)線中可同時(shí)作為砂、石子的原材料，同時(shí)石粉還可以再利用。
e、玄武巖：玄武巖制成的砂攙在混凝土里，可以使混凝土重量減輕，但仍很堅(jiān)固，同時(shí)有隔音、隔熱等特點(diǎn)，是高層建筑輕質(zhì)混凝土的良好骨料。
f、花崗巖：石英含量高，硫化物含量低的花崗巖是制砂的優(yōu)質(zhì)原材料，但要解決粉的問題。
（2）生產(chǎn)工藝布置
生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)有很多人認(rèn)為是擺積木，這是一種簡單的理解。工藝設(shè)計(jì)首先要確定生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)行工藝平衡計(jì)算，合理確定工藝設(shè)備能力、運(yùn)轉(zhuǎn)率；進(jìn)行物料平衡計(jì)算，合理確定各種物料的儲(chǔ)存方式和儲(chǔ)存期；根據(jù)生產(chǎn)過程中揚(yáng)塵的特點(diǎn)，確定除塵方案，進(jìn)行風(fēng)量計(jì)算，合理選擇除塵器。制砂生產(chǎn)線的總平面設(shè)計(jì)需要注意以下事項(xiàng)：
a、滿足工藝、運(yùn)輸、防火、施工等有關(guān)規(guī)范或規(guī)定。
b、在滿足工藝要求的前提下，總平面布置盡量緊湊，節(jié)約用地，同時(shí)應(yīng)留有設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的空間。
c、充分利用地形進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)，以減少土石方工程量，使破碎后的物料能自流。
d、粗破位置宜靠近料場來料方向，成品料場接近運(yùn)輸?shù)缆贰?/span>
e、應(yīng)避免在溶洞、滑坡、泥石流及填方地段布置破碎、篩分、制砂等重要車間，如必須在上述地段布置時(shí)應(yīng)充分技術(shù)論證，并采取可靠的處理措施。
（3）生產(chǎn)工藝流程
（4）主要設(shè)備選型技術(shù)要求
3、主要設(shè)備選用原則
（1）破碎設(shè)備選用原則
在機(jī)制砂的生產(chǎn)過程中，一般采用三級(jí)破碎工藝，即粗碎、中碎、制砂機(jī)破碎。不同破碎階段選用的破碎機(jī)也不盡相同，在粗碎中最常用的是顎式破碎機(jī)，中碎一般采用反擊式破碎機(jī)或圓錐式破碎機(jī)，制砂機(jī)械一般以沖擊式破碎居多。
（2）制砂機(jī)選用原則
制砂機(jī)械一般采用棒磨機(jī)、反擊式制砂機(jī)或沖擊式制砂機(jī)，棒磨機(jī)生產(chǎn)的機(jī)制砂級(jí)配良好，反擊式破碎機(jī)生產(chǎn)的機(jī)制砂級(jí)配良好但粒型較差，而沖擊式破碎機(jī)生產(chǎn)的機(jī)制砂級(jí)配不良但粒型較好。以往采用棒磨機(jī)較多，因?yàn)榘裟C(jī)生產(chǎn)過程中磨棒對石料粉磨有選擇性、逐步粉磨，過磨現(xiàn)象少。但棒磨機(jī)存在產(chǎn)量低、運(yùn)行成本高、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷，不建議生產(chǎn)中采用。在實(shí)際生產(chǎn)中，建議采用反擊式和沖擊式破碎機(jī)聯(lián)合制砂，可獲得粒型好、機(jī)配好、產(chǎn)量高的機(jī)制砂。
（3）振動(dòng)篩對制砂生產(chǎn)的影響
機(jī)制砂產(chǎn)品級(jí)配的最主要影響因素就是篩分環(huán)節(jié)，其中振動(dòng)篩的篩孔形狀、尺寸及篩面傾斜角大小是影響機(jī)制砂質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。
a、機(jī)制砂生產(chǎn)中有較大含量的石粉顆粒，且對級(jí)配要求較高，不宜選用長方形和圓形篩孔，一般采用正方形方孔篩。
b、篩孔尺寸的選擇直接影響機(jī)制砂的質(zhì)量和生產(chǎn)量。研究表明，篩網(wǎng)尺寸越大生產(chǎn)的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)越大，石粉含量越低；篩網(wǎng)尺寸越小生產(chǎn)的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)越小，而石粉含量越大。據(jù)相關(guān)學(xué)者研究，一般制砂工藝中推薦篩孔尺寸為3.5-4.5mm。
c、為物料達(dá)到較好的篩分效率和處理量，根據(jù)振動(dòng)篩廠家的經(jīng)驗(yàn)篩面的傾角出廠一般為20°左右為宜。
（4）除粉設(shè)備的選用原則
機(jī)制砂的生產(chǎn)過程中會(huì)有10%~20%的石粉(75μm的顆粒)，適量的石粉可以改善機(jī)制砂混凝土工作性差的缺陷，增大混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度，但石粉含量過高會(huì)影響機(jī)制砂混凝土的性能，所以要對機(jī)制砂進(jìn)行除粉。機(jī)制砂的除粉工藝是機(jī)制砂石粉含量控制的關(guān)鍵，既要機(jī)制砂中粉料含量滿足不同等級(jí)混凝土使用要求，又對級(jí)配影響較小，建議采用干法制砂分級(jí)機(jī)或輪式洗砂機(jī)除粉。北方天氣寒冷、干旱、水資源缺乏地區(qū)，應(yīng)多采用干法人工砂石料生產(chǎn)工藝。
優(yōu)良的機(jī)制砂生產(chǎn)工藝、合理的設(shè)備選擇是生產(chǎn)機(jī)制砂質(zhì)量的保證，決定了機(jī)制砂混凝土的性能。通過上述分析，為制備出級(jí)配優(yōu)良的機(jī)制砂，應(yīng)選取合格的母巖，根據(jù)母巖情況調(diào)整振動(dòng)給料篩尺寸，粗碎宜采用顎式破碎機(jī)，中碎宜采用反擊式破碎機(jī)，制砂機(jī)宜采用立式?jīng)_擊式破碎機(jī)，除粉宜采用干法分級(jí)機(jī)除粉，如采用濕法除粉推薦采用輪式洗砂機(jī)。
常見生產(chǎn)規(guī)模主要設(shè)備選型案例
方案一、30T/H機(jī)制砂生產(chǎn)線工藝
【配置設(shè)備】：原料倉、B500*18米輸送機(jī)、HXVSI7611制砂機(jī)、B500*19米輸送機(jī)、B500*20米輸送機(jī)、B500*10米輸送機(jī)、2YK1545振動(dòng)篩、2208洗砂機(jī)。
該生產(chǎn)線配置簡單，方便運(yùn)輸安裝，投資成本小，適用于小塊石料的制砂生產(chǎn)，小規(guī)模制砂廠的理想之選。其中配置設(shè)備HXVS制砂機(jī)具有出料均勻、運(yùn)行穩(wěn)定、研磨快等特性，保證了成品機(jī)制砂的產(chǎn)量及品質(zhì)符合要求。
方案二、120-150T/H機(jī)制砂生產(chǎn)線工藝
【配置設(shè)備】：原料廠、ZSW380*95振動(dòng)給料機(jī)、HD86顎式破碎機(jī)、HXGYS300圓錐破碎機(jī)、3YK2460振動(dòng)篩、B800*20米輸送機(jī)、B800*21米輸送機(jī)、HXVSI9526制砂機(jī)、B800*30米輸送機(jī)、B650*31米輸送機(jī)、B500*10米輸送機(jī)、B500*15米輸送機(jī)（3臺(tái)）
該機(jī)制砂生產(chǎn)工藝主要配置設(shè)備有顎破機(jī)、圓錐破、制砂機(jī)，使用物料范圍較為廣泛，對原料的粒度要求局限小。配置合理，運(yùn)行穩(wěn)定，適合中型規(guī)模的砂廠投資使用。成品砂石骨料根據(jù)粒度合理分為：0-5mm、5-10mm、10-20mm三類，提升生產(chǎn)線效益。
方案三、400T/H機(jī)制砂生產(chǎn)線工藝
【配置設(shè)備】：原料倉、2YKW600*130振動(dòng)給料機(jī)、B1200*28米輸送機(jī)、B1200*24米輸送機(jī)、B650*10米輸送機(jī)、PE900*1200顎式破碎機(jī)、B100*35米輸送機(jī)、SC315圓錐破碎機(jī)、B1200*33米輸送機(jī)、HVI1250制砂機(jī)、B800*15米輸送機(jī)（4臺(tái)）該機(jī)制砂生產(chǎn)工藝陣容強(qiáng)大，作業(yè)能力強(qiáng)、配置合理高效，輕松時(shí)產(chǎn)400噸，符合大型制砂廠的要求。成品砂石骨料粒度范圍大（0-5mm、5-10mm、10-20mm、20-40mm），商業(yè)價(jià)值高。
4、機(jī)制砂的分級(jí)和規(guī)格
（1）機(jī)制砂的分級(jí)
砂的等級(jí)按技術(shù)要求分為I、II、III三個(gè)等級(jí)I類砂適用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土。II類砂適用于強(qiáng)度等級(jí)C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土、水工混凝土。III類砂適用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30混凝土和建筑砂漿;
（2）砂的規(guī)格分類
砂的規(guī)格按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種。其中
粗砂的細(xì)度模數(shù)為：3.7-3.1，
中砂的細(xì)度模數(shù)為：3.0～3.3，
細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)為：2.2～1.6。
砂的粒徑在4.75～0.15mm之間，且小于0.075mm的石粉應(yīng)有一定的限制，其粒級(jí)分為4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15，最好要連續(xù)，且每一粒級(jí)要有一定的百分比，其粒形最好成立方體，對其針片量也有一定要求。5、機(jī)制砂的顆粒級(jí)配
從顆粒組成統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，機(jī)制砂＞2.36mm和＜0.15mm的顆粒偏多，而中間顆粒偏少(尤其是0.3mm～1.18mm)，有時(shí)某一粒級(jí)斷檔。一般而言，機(jī)制砂級(jí)配只能基本上符合天然砂I區(qū)或11區(qū)砂的技術(shù)要求。
6、機(jī)制砂石粉及泥塊含量要求
7、機(jī)制砂有害物質(zhì)及控制
機(jī)制砂中有害物質(zhì)主要是云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯化物等，同時(shí)，砂中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝及塑料等雜物。
8、混凝土攪拌站對砂的選用
（1）常規(guī)石子的選用
常規(guī)的石子：卵石5-25mm、豆石5-16mm碎石5-25mm、細(xì)石5-16mm陶粒、玄武巖、煤矸石等較少使用。
（2）建筑用砂的分類
澆筑薄壁構(gòu)件選用10、15mm級(jí)粒徑；
澆筑板、梁、墻選用20、25mm級(jí)粒徑；
澆筑基礎(chǔ)選用25、30mm級(jí)粒徑。
（3）建筑用砂的粒徑規(guī)格
建筑用砂粒徑規(guī)格一般分為以下幾種：
2-4即俗稱二四分。1/4-1/2英寸；6.35-12.7毫米，現(xiàn)規(guī)格為：10-15毫米
4-6即俗稱四六分。1/2-3/4英寸；12.7-19.05毫米；現(xiàn)規(guī)格為：15-20毫米
其它規(guī)格列表：0-5代表0-5mm砂子；5-1代表5-10mm碎石；12石子代表10-20mm碎石；13石子代表16-31.5mm碎石。
通常工程中的石子是按級(jí)配（粒徑）來分的，有兩種：一種叫連續(xù)級(jí)配，比如5-10mm、5-16mm、5-20mm、5-25mm、5-31.5mm、5-40mm，這一類石子在所屬的粒徑范圍內(nèi)不同的粒徑大小都占有一定比例，在實(shí)際工程中容易產(chǎn)生相互填隙，提供良好的抵抗外界能力。
另外一種叫單粒級(jí)，比如：10-20mm、16-31.5mm、20-40mm、31.5-63mm、40-80mm,這一類石子粒徑范圍比較單一，比如10-20mm石子的粒徑基本在10-20mm的范圍內(nèi)，因?yàn)槭瘓錾袭a(chǎn)石子時(shí)一般是采用不同粒徑的篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)的，多數(shù)石子都是以單粒級(jí)銷售，工程中用時(shí)再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)的級(jí)配要求采用幾個(gè)不同的單粒級(jí)配置成連續(xù)級(jí)配進(jìn)行使用。
（4）商砼常用砂子的原料成分
混凝土石子的成分：
用的鵝卵石，主要成份是SiO2；
用石灰石的主要成份是CaCO3。
鵝卵石主要化學(xué)成分是二氧化硅，其次是少量的氧化鐵和微量的錳、銅、鋁、鎂等元素及化合物。它們本身具有不同的色素，如赤紅者為鐵，藍(lán)者為銅，紫者為錳，黃色半透明為二氧化硅膠體石髓，翡翠色含綠色礦物等等；由于這些色素離子溶入二氧化硅熱液中的種類和含量不同，因而呈現(xiàn)出濃淡、深淺變化萬千的色彩，使鵝卵石呈現(xiàn)出黑、白、黃、紅、墨綠、青灰等色系。
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