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機制砂能否替代天然砂?

背景介紹

混凝土用天然砂资源不斷減少,質量也無法保證。開發探索新的材料迫在眉睫,本文重點介紹近幾年開始出現的天然砂的替代品機制砂,介紹其與天然砂相比優缺點和制備工藝。

一、什麼是機制砂?

機制砂是相對于河沙等天然砂而言。天然砂主要是自然力量沖擊而成,如河沙、海沙、山沙等。但受限于環境保護等原因,天然砂成本越来越高,且無法滿足與日俱增的市場需求。在这種情況下,機制砂應運而生。

機制砂,是指经除土處理,由機械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75mm的岩石顆粒。目前,全國很多地區都在生産和使用機制砂,有些地區還将工业廢渣、建築垃圾和廢石進行加工,制成再生骨料進行再利用。近年来,这一行业已经成为一個既傳統而又嶄新的創业領域。

二、機制砂與河沙等天然砂的區别

1.穩定供應問題,天然砂由于多年的開采,资源越来越少,供不應求,价格飛涨,且供應和質量沒有保障;而機制砂原料充足,隻要有石頭的地方就可以生産機制砂,城市建築廢料(建築垃圾)、碎石尾料、下腳料、石屑、石渣、礦山尾礦等都可以作为機制砂原料。

2.价格問題,機制砂在各地的价格不盡相同,但基本都比河沙便宜很多,與河沙相比,機制砂每噸便宜20元左右。此外,機制砂的利潤也頗为可觀,以2000噸/天的規模并按照現在市价来計算,每月預計毛利潤100萬元以上。

3.環保問題,傳統機制砂生産确實會帶来粉塵污染等環境問題,但随着制砂工藝的不斷改進,現在生産基本采用全封閉結構,且每個機口都有噴水設置,粉塵不外溢,而環保的幹法工藝,不需水洗,不産生污水、淤泥、揚塵等問題。

4.堅固性與耐久性試验。機制砂的堅固性能比河沙稍差,但仍然达到國家建築用砂标準的優等品指标,在普通混凝土中使用不存在問題。但在经常遭受摩擦沖擊的混凝土構件中使用,除必須摻用外加劑,還應控制混凝土的灰砂比和砂的壓碎指标與石粉含量。

5.機制砂石粉含量對水泥拌合物性能的影響。通過水泥的試验、砂漿試验、混凝土試验,用機制砂配制混凝土與天然砂無大的區别,一般来講,同坍落度的前提下,機制砂的用水量要稍大些,但要根據施工條件及結構物和運輸等因素考慮。但對混凝土的強度基本不變,用機制砂配制泵送混凝土等特種混凝土時注意砂率不宜過高,防止降低混凝土強度和耐久性等工程質量。

6.機制砂的顆粒度更不規則,在使用水泥等結構粘合時,往往有更好的粘合度,更抗壓,使用壽命也更長。

綜上所述,在天然砂资源缺乏的地區,制造使用高品質機制砂来滿足工程建設需求不僅是可行的,其綜合效益也是非常可觀的。

三、機制砂的生産工藝

雖然人工砂石料加工已有數十年曆史,但如何正确選擇生産工藝,以保證加工系統的運行可靠、技術先進、经濟合理,仍是人工砂石加工系統設計所面臨的重要問題。本文就为大家介紹當前應用較多的4種制砂工藝。



1.立軸沖擊式股票配资世界制砂生産工藝

目前國内大多數工程均采用立軸沖擊式股票配资世界作为制砂的主要生産設備,破碎腔形無論是“石打石”還是“石打鐵”,其生産工藝均采用“進料—破碎—篩分—返回(或進倉)”,流程簡圖如下(下文以2.5mm、5mm等舉例便于說明,具體篩分粒度以實際生産为準):



采用立軸沖擊式股票配资世界制砂具有生産效率高、砂粒粒形好、運行成本低、土建及安裝工程量小,且能對中小石進行整形等優勢,但同樣也存在如下問題:

1) 成品砂産出率偏低;

2) 5~2.5mm的石料要经反複循環破碎,破碎效果差,能量損耗略偏大;

3) 成品砂級配不甚理想,为“兩頭多,中間少”的間斷級配;

4) 成品砂的粒度模數控制難(人为因素控制);

5) 對于常态混凝土而言,石粉含量可能會超标。

2. 棒磨機制砂工藝

棒磨機制砂是一種傳統的制砂工藝,通過棒磨機的轉动帶动棒磨機中鋼棒轉动、跌落等運动,對進入棒磨機中的制砂母岩擠壓、研磨、撞擊而獲得砂料,具有如下特點:

1)砂的細度模數容易調整,可人为控制(在實際生産中可做到FM=2.4-3.0的範圍内来調節生産);

2)砂級配好,粒度分布穩定;

3)生産效率低;

4)運行成本高,土建及安裝工程量大。

3. 立軸沖擊式股票配资世界與棒磨機聯合制砂工藝

为了解決立軸式沖擊股票配资世界制砂工藝中,中徑砂含量偏少以及提高産量等問題,采用了立軸式沖擊股票配资世界與棒磨機聯合的制砂工藝,其工藝流程如下:



石料经立軸沖擊式股票配资世界破碎後,進入篩分機分級,>5mm的石料全部返回轉料倉,5~2.5mm的石料進入棒磨機破碎、经螺旋分級機後與<2.5mm的石料混合進入成品倉。

此工藝有如下特點:

1) 集中了立軸式沖擊股票配资世界、棒磨機制砂的優點,克服了立軸式沖擊股票配资世界及棒磨機制砂的缺點,解決了中粒徑砂含量少、石粉過多流失等問題;

2) 成品砂質量穩定、粒形好;

3) 耗水、耗電量高,鋼棒耗量大;

4) 建安工程量大;

5) 工藝流程複雜、設備品種多。

4. 常速與高速立軸式沖擊股票配资世界聯合制砂工藝

2種速度組合的立軸式沖擊股票配资世界制砂工藝流程見下圖:



石料由轉料倉经給料機、膠帶機送入立軸式沖擊股票配资世界破碎,经破碎後進入篩分機分級,然後大于5mm的石料返回轉料倉,5~2.5mm的石料送入高速立軸式沖擊股票配资世界再破碎,经再破碎的石料與小于2.5mm的石料混合後進人成品倉。

此生産工藝适用于幹法、半幹法生産,對于濕法生産需進一步研究。

該聯合制砂工藝可提高成品砂産量與質量,實現“以破代磨”工藝,使完全抛棄棒磨機制砂成为現實。

1)常速立軸沖擊破的破碎腔可以为“石打鐵”,亦可以为“石打石”。兩者沒有質的變化,隻有量的變化。前者産砂量比後者高,但砂的粒型稍差,石粉含量較多,鐵砧磨損多。

2)高速立軸式股票配资世界的破碎腔體最好为“石打鐵”,給料量要低些,原因是基于5~2.5mm石料粒徑較小,質量較輕,要使其破碎必須獲得較多的有效碰撞能力。

3)采用兩種速度的立軸沖擊破制砂,适當增大高速股票配资世界進石料的粒徑,可進一步提高成品砂中的石粉含量,以及降低成品砂的粒度模數。

綜上,以上4種制砂工藝各有優缺點,立軸沖擊式股票配资世界制砂,以及與棒磨機聯合制砂是目前國内采用較多的工藝。而在對成品砂質量要求高的工程項目,常采用後者,棒磨機主要起調節作用,生産中砂和細砂。兩種設備生産的砂摻和在一起,從而使成品砂的級配組成趨于更合理,提高了成品砂的質量。


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