淺談機制砂石生產線的工程設計

來源：發表時間：2015-04-28 10:08:04 點擊次數：【】

摘要：本文主要從機制砂石生產線的規范化、砂石生產線的工程設計。

關鍵詞：機制砂石生產線、規范化、模塊化、智能化、環保化。

近年來，隨著國家建設的高速發展，建設用砂石量越來越大，優質的天然砂石資源幾近枯竭，機制砂石的使用越來越廣泛。與此同時，隨著工程技術的不斷進步，對砂石產品的質量要求也在不斷提高。

衡量機制砂石產品質量的指標眾多，如：顆粒級配、含泥量和泥塊含量、針片狀顆粒含量、石粉量、硫化物和硫酸鹽含量、堅固性、強度（抗壓強度和壓碎指標）、表觀密度、連續級配松散堆積空隙率、吸水性、堿集料反映等等。在眾多指標中，硫化物和硫酸鹽含量及其之后的指標與礦石原料特性緊密關聯，礦石原料一旦確定，這些指標也隨之確定，但是前四個指標可以通過生產線的優化設計來提高。傳統的機制砂生產線一般規模較小、不考慮長遠規劃、設備簡陋、生產質量差、環境破壞嚴重，已經遠遠不能滿足行業發展的需要，因此，優化機制砂生產線的工程設計迫在眉睫，也將如同水泥生產線一樣，項目建設由具備相關資質的專業設計院進行工程設計將成為行業發展的必然趨勢。

本文主要從機制砂石生產線的規范化、模塊化、智能化、環保化四個方面介紹機制砂石生產線的工程設計。

1、機制砂石生產線的規范化設計

1.1 機制砂石生產線規模的規范化

目前，我國機制砂石企業生產規模的稱謂不一，說法混亂，有些按小時產品生產能力計，有些按年產品生產能力計；有些按單條生產線產品生產能力計，有些按多條生產線合并產品生產能力計，也有個別企業按照消耗礦石原料能力計；基于這些，給砂石行業的統計管理帶來很大困難，亟需規范化，建立統一的企業生產規模稱謂標準。

根據我圖《機制砂石行業準入條件》討論稿規定，新建、改擴建機制砂石生產企業單線生產能力不小于100萬t/a，其中機制砂生產能力不小于30萬t/a，單純生產機制砂的企業生產能力不小于50萬t/a．這為新建和改擴建機制砂石生產設置了行業準入的最低門檻。

由于企業所處的區域位置不同，生產經營條件不同，市場需求不同造成對產品的定義不同（有些將除石粉外的物料叫產品，有些將 >5mm以上的叫產品），如果不建立統一的稱謂標準，企業間將無法橫向比較，行業也無法準確地進行統計管理，因此，建議生產線以粗破與中細破之間的中間料棚為界，以中間料場后每小時單條生產線的產品生產能力（包括石粉在內的所有產品）來計算規模，建立統一的基準，以便考核企業運行的情況及其技術經濟指標，也便于行業管理和企業之間的比較和交流，促進砂石生產企業及配套機械制造業的規范化和技術進步。

國內已投產的機制砂石生產線規模比較普遍的有200tph、300tph、400tph、500tph、600tph、2×400tph、2×500tph、： 3×500tph等，這些機制砂石生產線多數都是經過正規沒汁院設計的，為砂石行業的規范化發展起到了引領作用。

1.2 機制砂石裝備的規范化

目前，國內生產機制砂石的設備企業眾多，設備形式各異，同規格裝備的產量標識參差不齊，技術指標各不相同，設備外形尺寸地腳尺寸都不一樣，這些給建設單位（業主）對設備的選擇帶來麻煩，給設計單位的設計選型造成不便。設備投入運行后備品備件更換的問題，尤其是企業自己定的規格型號，與其他企業都不一樣，備品備件的采購必須找原供貨商，其他地方不易采購，涉嫌壟斷，不符合市場經濟的要求。建議通過行業引導、協會組織、企業和科研設計人員參與，規范設備規格及其產量標識，制定砂石行業裝備規范標準，宣傳貫徹，共同遵守，便于行業統計管理，也為設計單位、建設單位選型比較帶來方便。

2、機制砂石生產線的模塊化設計

機制砂石生產線的設計與水泥生產線的設計相同，涉及到礦山、總圖、工藝、電氣自動化、土建、給排水、暖通等各個專業。

水泥生產可簡單概括為：兩磨一燒；機制砂石生產可簡單概括為：破碎分選。相對水泥生產工藝流程而言，砂石生產的工藝流程較為簡單，機制砂石生產過程基本上都是物理變化，但是對于一個生產線而言，要求設備先進可靠，自動化控制有效，附屬設施合理配套，保障生產系統性能匹配，穩定運行，優化系統參數，降低運行成本，無論項目大小這些要求都是一樣的。一個工程項目的設計，涉及到上述的各個專業，由于建設項目不同、設計人員不同、技術方案不同，每個項目都要重新設計，在工程設計這個環帶花費了大量的人力物力，也延長可工程建設周期。因此，機制砂石生產線的模塊化設計對于提高設計單位工作效率及設計質量可以起到積極的推動作用。

原料特性及當地產品的市場需求基本上決定了機制砂生產線的主機設備形式。在主機設備形式基本確定后，根據不同的生產線規模，可以選擇不同工段的設備配置形式，然后將各種規模不同設備配置的工藝設計做成模塊，以備設計時選用，進而滿足后續各設計專業提高效率和滿足不同建設企業的需求。

破碎設備根據破碎原理不同可分為兩大類：擠壓式破碎機和沖擊式破碎機。根據原料特性選擇不同的破碎設備形式：當原料較硬、磨蝕性指數較高時，適宜選擇擠壓式破碎機（如：旋回破碎機、顎式破碎機、圓錐破碎機等），生產的產品粉狀料較少、粒型較沖擊式破碎機差些；當原料較硬、磨蝕性指數中等偏低時，適宜選擇沖擊式破碎機（如：反擊式破碎機、立軸破碎機、重錘反擊式破碎機等），生產的產品粉狀料較多、粒型較好，但是需結合當地粉狀料產品的市場需求，合理地選擇破碎機形式。

按照不同的生產線規模，可以將生產線各主要車間（如粗破車間、中破車間、細破車間、篩分車間、制砂車間、砂石洗車間、儲存發運車間等）普遍使用的設計做成模塊化以便設計調用，且易于使生產線配置統一化。

粗破車間，可做成三種模塊化：旋回式破碎機模塊，適宜配置2 x 500tph及其以上大規模生產線；顎式破碎機模塊，適宜配置900tph 及其以下小規模生產線；重錘反擊式破碎機模塊，可配置各種規模生產線。

中細破車間，可做成三種模塊化：反擊式破碎機模塊、圓錐式破碎機模塊、重錘反擊式破碎機模塊。

篩分車間、制砂車間、砂石水洗車間，可做成普遍使用的模塊：圓振動篩模塊、立軸式制砂機模塊、螺旋式洗砂機模塊。

儲存發運車間，可以做成堆棚及皮帶機自動裝車模塊、堆棚及地廊自動裝車模塊、儲庫及散裝車模塊。

有了以上普遍使用的各種模塊，對于設計單位提高效率和質量、建設單位縮短工期等起到了積極的推進作用。

3、機制砂石生產線的智能化設計

機制砂石生產線智能化控制系統，可分為設備運行狀態智能化監控和砂石生產線運行狀態智能化監控。以智能傳感技術和滑動參數平衡模糊控制技術為核心，通過對大型機制砂石生產線的設備主機及物料在線監測等環節的信息化設計，實現生產線參數自動匹配、效率自動尋優，并且在設計中采用先進、可靠的DCS或PLC自動化控制系統，將生產線建成高效、節能、穩定生產的智能化生產線，并盡可能減少操作崗位定員，降低生產成本，滿足各類客戶的需求。

智能化生產線包括：智能化設備主機（喂料機、破碎機）、物料在線檢測系統、通信網絡、調度系統等。智能化設備主機和物料在線檢測系統等構成了生產線的信息采集單元和執行單元，調度系統作為智能化生產線的大腦，根據通信網絡傳來的信息采集單位采到的信息進行模型處理，作出決策，并將命令通過通信網絡傳遞到執行單元，以合理的方式完成智能化生產線的調度，保證生產線在最佳狀態運行，使生產企業的效益盡可能最優。

另外，在智能化設計中，除了生產線之間的連鎖智能控制，物料的進出廠智能化控制也十分必要。進出廠汽車衡考慮設計成自動執勤汽車衡，只配置計算機房和攝像頭，通過運輸人員打卡方式省去執勤人員的配置；在產品儲存及發運中，每種料堆下除設置合適的出料裝車設備外至少應設置一臺計量秤使每種物料可以通過計量秤配比后成為合理級配的砂石混合料外銷，滿足客戶對不同級配機制砂石的需求。

4、機制砂石生產線的環保化設計

主要從礦山環境生態化和生產工藝環保化兩個方面來介紹。

前幾年，隨著砂石行業的快速發展，砂石生產企業大多忙于追求經濟效益，對生態環境的保護未引起足夠重視，造成礦山開采之后出現溝壑遍地、污水橫流等景象。2010年下半年各地開始對砂石礦山資源進行整合，“砂石一水泥一混凝土”的生產模式逐漸提高了水泥行業的認同，水泥企業建設機制砂石生產線大幅度提高了水泥行業礦山資源利用率，增加了企業新的贏利點，而且在生態環境恢復中起到了良好的帶頭作用，在開采前請專業人員設計，采取資源綜合利用、礦山復墾、粉塵治理、噪聲控制等措施使礦山開采盡可能成為綠色生態礦山。

環境保護是一個持久的話題，任何生產線、任何行業都應該將環境保護作為第一要題來引起重視。機制砂石生產線設計不為例外地必須注重環保化設計，它對環境的污染主要是生產過程中產生的粉塵、噪聲和廢水。設計時要嚴格遵守國家和地方的環保法規，做到環保設施與工程設計、施工、投產“三同時”，確保各種污染因子的排放達到國家規定的排放專準，使周圍環境不受影響或降到最低污染程度。一般采取如下環境保護措施：

(1)防塵及收塵措施

設計中一般采取以防為主、防治結合的方針，在中細碎以前的各工藝環節上盡量減少揚塵點，使用密閉性能好的輸送和給料設備。在設備連接的料管設計時注意料管形狀、角度等，并盡可能降低落差。在所有組織粉塵排放點均采用收塵效率高、技術可靠的高效收塵器。保證粉塵排放濃度低于20mg/Nm3，符合國家標準。

中間料及含土廢料儲存采用封閉堆棚及噴霧除塵以減少粉塵對周圍環境的影響。

(2)噪聲控制

對噪聲的控制從設備選型上盡量選擇噪聲低的設備，并將噪聲源設備布置于封閉廠房內，同時采取車間外綠化遮擋噪聲傳播。

(3)廢水處理及泥料排放

廢水主要為生活廢水和洗砂廢水。生活廢水經化糞池進行預處理后和其它污水匯入廠區污水處理站進行處理，處理后達到中水回用標準后，回用于生產線用水或道路灑水。濕法生產中篩洗產生的廢水經砂石水洗及廢水泥料處理系統處理后作為生產用水循環使用；污泥處理后的泥餅和預篩分產生的廢土用于礦山復墾墊層，達到廢水泥料的零排放。