砂石骨料粗破系统抑尘及降低含泥量技术研究

周宇，王滔，杜华善，郝亚飞

摘要：原始地貌覆盖层较厚，剥离岩石进入移动破碎站导致了骨料含泥量过高，粉尘污染严重，严重影响了环境和工人身体健康。如将含土骨料再进入固定式粗破系统破筛分，将增加转运工序、提高固定破负荷并降低总体的破碎效率。针对生产线粉尘污染，和移动破碎站的含泥量大的问题进行技术研究，选择合理方案，改善了劳动环境、提高移动式破碎站的生产效率。

关键字：破碎；固定式；移动式；含泥量；粉尘

1工程概况

天水市麦积区南集镇砂石骨料采石场为麦积区周边建设提供建筑石料，矿山开采量约为200～300万吨/年。矿区主要由岩浆岩及变质岩组成，裂隙较发育，矿山上部表土层较厚，部分岩层风化严重。又因矿区内年降水量分配不均，长期处于缺水状态，骨料含泥量与粉尘的问题突出。

该工程现有一套固定式粗破系统设计产量为70万吨/年，和一套120万吨/年移动破碎站。该砂石骨料工程要求粗破后成品骨料规格控制在5-200mm之间，且骨料含泥量在0.5%以下。

2固定式粗破系统

图1 固定式粗破系统工艺流程图
 

该固定式粗破系统采用干式工艺，原矿经C型颚式破碎机破碎后，通过4层振动筛筛分成3类骨料半成品（粒径5～10mm、10～25mm、25mm～200mm）和废料（粒径5mm以下）。

2.1问题分析

固定式粗破系统运行时，粉尘污染严重，主要产生在进料口和各碎石落料点，例如图2中的自卸车卸料点、颚破卸料皮带。

图2 固定式粗破系统粉尘污染
 

2.2解决方案

目前干式生产主要采用的除尘技术有以下几种方式，见表1。

表1 常见干式生产除尘技术对比

由于该固定式破碎系统采用袋式除尘造价过高，难以完全密闭，且受长期缺水的困扰，因此采用生物纳膜抑尘技术。经调研，生物纳膜抑尘技术目前逐步成熟应用在各地污染严重的矿山破碎系统中。

生物纳膜抑尘系统通过纯生物纳膜抑尘剂和水进行配比融合，再经由高倍发泡系统打出抑尘泡沫，喷洒至矿石表面。高倍抑尘泡沫将矿石进行包裹、黏附，形成致密抑尘阻尘膜，能有效阻止矿石在破碎过程中的粉尘产生及扩散。

通过在固定式破碎进料口设置双发泡系统，从破碎前的根源上抑制粉尘产生。并在各碎石落料点设置超声波干雾抑尘系统，对粉尘进行捕捉沉降，集中解决生产过程中的冲击粉尘问题，可有效地抑制了粉尘的扩散。相对于传统的除尘方式，该方式效果更加明显，除尘效率高达90%以上；且耗水量较低，适合现场缺水的情况；同时增加骨料平均含水量约2‰，消除了因物料过湿，导致堵塞筛孔造成筛分效率低下等问题。

3移动式粗破系统

移动破碎站选用KE1100-1型轮胎式颚破移动站，主要配置为棒条给料机和PEW1100颚式破碎机。该破碎站提升了矿区骨料的产量，并可随着原矿开采面的推进而移动，大大降低了运输费用。由于该移动破碎站仅配置预筛分和粗破，无法将原矿中含泥量较高的碎石完全筛分出，导致骨料含泥量高。且该移动破碎站未采取任何除尘工艺，粉尘污染严重影响了环境和操作人员的身体健康。

粉尘问题可参照固定式粗破系统进行解决，下面重点介绍含泥量的解决方案。

3.1问题分析

在国家和行业标准中含泥量都有严格的限制，如《GB/T 14684-2011 建设用砂》规定天然砂的含泥量应不大于5%，《GB/T 14685-2011 建设用卵石、碎石》规定石子的含泥量应不大于1.5%。含泥量过大会降低水泥石与骨料间以及水泥石本身的的黏结强度，导致混凝土强度降低；导致氯离子扩散系数增大，混凝土抗渗性变差，从而影响混凝土的耐久性。

经检测，该移动破碎站生产的骨料含泥量约为10%，远高于国家标准。其骨料中的泥土颗粒为黏土矿物，主要成分为蒙脱土。蒙脱土具有强烈的吸水性和膨胀性，易造成混凝土结构体出现裂隙、裂纹和裂缝的现象。因此必须在破碎后将骨料中的泥土清洗干净，目前骨料清洗设备主要采用螺旋洗石机，耗水量较大，生产能力在200万吨/年左右的洗石机，耗水量约为200～250t/h左右，现场缺水情况严重，只能通过筛分的形式去除泥土，确保该骨料含泥量满足产品需求。

3.2解决方案

方案1：在移动破前再增加棒条振动给料机

该方案在移动破碎站前增加棒条振动给料机，对进入移动破碎站的原矿进行预筛分。为了提高筛分率，设置两段棒条并将棒条加长，且棒条开口设置为40mm～80mm，见图3。预计可筛分出85%左右含泥原矿。

图3 移动破增加重型筛分机方案
 

采用这种方案优点在于安装布置方便，并可降低移动破碎机的负荷。但是棒条振动给料机主要功能是给料，筛分是次要功能，筛分效果较差，还需要再经固定破筛分后才能将含泥的细骨料完全筛出，增加了转运成本和固定破碎系统的功耗，该方案不宜采用。

方案2：在移动破后增加一台重型筛分机

该方案在移动破碎站后增加一台重型筛分机，设置2层筛网，第一层筛网筛孔直径为80mm，第二层筛孔直径为20mm，再通过试验筛分的效果后，可将第二层筛网筛孔直径更换至15mm或10mm，见图4。

图4 移动破增加重型筛分机方案
 

采用该方案可将可将原料中较高的泥土的废料全部剥离出来，筛分效率可达到95%，远远优于方案1，可使骨料含泥量满足使用要求，故选择方案2，仅仅需要多增皮带一条。

4结论

（1）采用生物纳膜抑尘技术可有效减少砂石骨料粗破系统生产线的粉尘，除尘效率高，能有效改善矿区的工作环境；用水量大幅度减少，适合矿区缺水环境；投资较低且后期维护方便。

（2）为移动破碎站后序工艺增加重型筛分机可有效筛分含泥废料，使骨料含泥量满足产品要求。

本文通过对降低粉尘和含泥量问题进行的技术研究，为解决砂石骨料粗碎系统的实际问题提供了较好的技术方案，为进一步实施和应用推广奠定了坚实的技术基础。