背景介紹
混凝土用天然砂資源不斷減少，質(zhì)量也無法保證。開發(fā)探索新的材料迫在眉睫，本文重點(diǎn)介紹近幾年開始出現(xiàn)的天然砂的替代品機(jī)制砂，介紹其與天然砂相比優(yōu)缺點(diǎn)和制備工藝。
一、什么是機(jī)制砂?
機(jī)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(huán)境保護(hù)等原因，天然砂成本越來越高，且無法滿足與日俱增的市場需求。在這種情況下，機(jī)制砂應(yīng)運(yùn)而生。
機(jī)制砂，是指經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒。目前，全國很多地區(qū)都在生產(chǎn)和使用機(jī)制砂，有些地區(qū)還將工業(yè)廢渣、建筑垃圾和廢石進(jìn)行加工，制成再生骨料進(jìn)行再利用。近年來，這一行業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)既傳統(tǒng)而又嶄新的創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域。
二、機(jī)制砂與河沙等天然砂的區(qū)別
1.穩(wěn)定供應(yīng)問題，天然砂由于多年的開采，資源越來越少，供不應(yīng)求，價(jià)格飛漲，且供應(yīng)和質(zhì)量沒有保障;而機(jī)制砂原料充足，只要有石頭的地方就可以生產(chǎn)機(jī)制砂，城市建筑廢料(建筑垃圾)、碎石尾料、下腳料、石屑、石渣、礦山尾礦等都可以作為機(jī)制砂原料。
2.價(jià)格問題，機(jī)制砂在各地的價(jià)格不盡相同，但基本都比河沙便宜很多，與河沙相比，機(jī)制砂每噸便宜20元左右。此外，機(jī)制砂的利潤也頗為可觀，以2000噸/天的規(guī)模并按照現(xiàn)在市價(jià)來計(jì)算，每月預(yù)計(jì)毛利潤100萬元以上。
3.環(huán)保問題，傳統(tǒng)機(jī)制砂生產(chǎn)確實(shí)會帶來粉塵污染等環(huán)境問題，但隨著制砂工藝的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在生產(chǎn)基本采用全封閉結(jié)構(gòu)，且每個(gè)機(jī)口都有噴水設(shè)置，粉塵不外溢，而環(huán)保的干法工藝，不需水洗，不產(chǎn)生污水、淤泥、揚(yáng)塵等問題。
4.堅(jiān)固性與耐久性試驗(yàn)。機(jī)制砂的堅(jiān)固性能比河沙稍差，但仍然達(dá)到國家建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品指標(biāo)，在普通混凝土中使用不存在問題。但在經(jīng)常遭受摩擦沖擊的混凝土構(gòu)件中使用，除必須摻用外加劑，還應(yīng)控制混凝土的灰砂比和砂的壓碎指標(biāo)與石粉含量。
5.機(jī)制砂石粉含量對水泥拌合物性能的影響。通過水泥的試驗(yàn)、砂漿試驗(yàn)、混凝土試驗(yàn)，用機(jī)制砂配制混凝土與天然砂無大的區(qū)別，一般來講，同坍落度的前提下，機(jī)制砂的用水量要稍大些，但要根據(jù)施工條件及結(jié)構(gòu)物和運(yùn)輸?shù)纫蛩乜紤]。但對混凝土的強(qiáng)度基本不變，用機(jī)制砂配制泵送混凝土等特種混凝土?xí)r注意砂率不宜過高，防止降低混凝土強(qiáng)度和耐久性等工程質(zhì)量。
6.機(jī)制砂的顆粒度更不規(guī)則，在使用水泥等結(jié)構(gòu)粘合時(shí)，往往有更好的粘合度，更抗壓，使用壽命也更長。
綜上所述，在天然砂資源缺乏的地區(qū)，制造使用高品質(zhì)機(jī)制砂來滿足工程建設(shè)需求不僅是可行的，其綜合效益也是非?？捎^的。
三、機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝
雖然人工砂石料加工已有數(shù)十年歷史，但如何正確選擇生產(chǎn)工藝，以保證加工系統(tǒng)的運(yùn)行可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，仍是人工砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的重要問題。本文就為大家介紹當(dāng)前應(yīng)用較多的4種制砂工藝。
1.立軸沖擊式破碎機(jī)制砂生產(chǎn)工藝
目前國內(nèi)大多數(shù)工程均采用立軸沖擊式破碎機(jī)作為制砂的主要生產(chǎn)設(shè)備，破碎腔形無論是“石打石”還是“石打鐵”，其生產(chǎn)工藝均采用“進(jìn)料—破碎—篩分—返回（或進(jìn)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(shí)際生產(chǎn)為準(zhǔn)）：
采用立軸沖擊式破碎機(jī)制砂具有生產(chǎn)效率高、砂粒粒形好、運(yùn)行成本低、土建及安裝工程量小，且能對中小石進(jìn)行整形等優(yōu)勢，但同樣也存在如下問題：
1) 成品砂產(chǎn)出率偏低；
2) 5~2.5mm的石料要經(jīng)反復(fù)循環(huán)破碎，破碎效果差，能量損耗略偏大；
3) 成品砂級配不甚理想，為“兩頭多，中間少”的間斷級配；
4) 成品砂的粒度模數(shù)控制難(人為因素控制)；
5) 對于常態(tài)混凝土而言，石粉含量可能會超標(biāo)。
2. 棒磨機(jī)制砂工藝
棒磨機(jī)制砂是一種傳統(tǒng)的制砂工藝，通過棒磨機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動棒磨機(jī)中鋼棒轉(zhuǎn)動、跌落等運(yùn)動，對進(jìn)入棒磨機(jī)中的制砂母巖擠壓、研磨、撞擊而獲得砂料，具有如下特點(diǎn)：
1）砂的細(xì)度模數(shù)容易調(diào)整，可人為控制(在實(shí)際生產(chǎn)中可做到FM=2.4-3.0的范圍內(nèi)來調(diào)節(jié)生產(chǎn))；
2）砂級配好，粒度分布穩(wěn)定；
3）生產(chǎn)效率低；
4）運(yùn)行成本高，土建及安裝工程量大。
3. 立軸沖擊式破碎機(jī)與棒磨機(jī)聯(lián)合制砂工藝
為了解決立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂工藝中，中徑砂含量偏少以及提高產(chǎn)量等問題，采用了立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)與棒磨機(jī)聯(lián)合的制砂工藝，其工藝流程如下：
石料經(jīng)立軸沖擊式破碎機(jī)破碎后，進(jìn)入篩分機(jī)分級，＞5mm的石料全部返回轉(zhuǎn)料倉，5~2.5mm的石料進(jìn)入棒磨機(jī)破碎、經(jīng)螺旋分級機(jī)后與＜2.5mm的石料混合進(jìn)入成品倉。
此工藝有如下特點(diǎn)：
1) 集中了立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)、棒磨機(jī)制砂的優(yōu)點(diǎn)，克服了立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)及棒磨機(jī)制砂的缺點(diǎn)，解決了中粒徑砂含量少、石粉過多流失等問題；
2) 成品砂質(zhì)量穩(wěn)定、粒形好；
3) 耗水、耗電量高，鋼棒耗量大；
4) 建安工程量大；
5) 工藝流程復(fù)雜、設(shè)備品種多。
4. 常速與高速立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)聯(lián)合制砂工藝
2種速度組合的立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂工藝流程見下圖：
石料由轉(zhuǎn)料倉經(jīng)給料機(jī)、膠帶機(jī)送入立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)破碎，經(jīng)破碎后進(jìn)入篩分機(jī)分級，然后大于5mm的石料返回轉(zhuǎn)料倉，5~2.5mm的石料送入高速立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)再破碎，經(jīng)再破碎的石料與小于2.5mm的石料混合后進(jìn)人成品倉。
此生產(chǎn)工藝適用于干法、半干法生產(chǎn)，對于濕法生產(chǎn)需進(jìn)一步研究。
該聯(lián)合制砂工藝可提高成品砂產(chǎn)量與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“以破代磨”工藝，使完全拋棄棒磨機(jī)制砂成為現(xiàn)實(shí)。
1）常速立軸沖擊破的破碎腔可以為“石打鐵”，亦可以為“石打石”。兩者沒有質(zhì)的變化，只有量的變化。前者產(chǎn)砂量比后者高，但砂的粒型稍差，石粉含量較多，鐵砧磨損多。
2）高速立軸式破碎機(jī)的破碎腔體最好為“石打鐵”，給料量要低些，原因是基于5~2.5mm石料粒徑較小，質(zhì)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，適當(dāng)增大高速破碎機(jī)進(jìn)石料的粒徑，可進(jìn)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(shù)。
綜上，以上4種制砂工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，立軸沖擊式破碎機(jī)制砂，以及與棒磨機(jī)聯(lián)合制砂是目前國內(nèi)采用較多的工藝。而在對成品砂質(zhì)量要求高的工程項(xiàng)目，常采用后者，棒磨機(jī)主要起調(diào)節(jié)作用，生產(chǎn)中砂和細(xì)砂。兩種設(shè)備生產(chǎn)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(zhì)量。
