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[专访]谢宪中教授:灵活运用湿法机制砂技术的设计要点暨案例分析

2021-04-17 机制砂 河砂 来源:中国水泥网信息中心

核心提示:湿法机制砂生产线的设计有哪些设计要点?湿法机制砂生产线有哪些环保优势?对于既有的干法生产线,怎样全面实现需干则干,需湿则湿,以充分适应市场的多变性、灵活性?

众所周知,水电大坝坝前电站坝后电站、大坝多级船闸等重要建构筑物设施须采用水洗砂水洗骨料等搅拌制成混凝土进行浇筑,而如今禁止滥采河沙后,湿法生产的机制砂就成了香饽饽;湿法机制砂生产线的设计有哪些设计要点?湿法机制砂生产线有哪些环保优势?对于既有的干法生产线,怎样全面实现需干则干,需湿则湿,以充分适应市场的多变性灵活性? 带着这些问题,中国水泥网记者近日采访了国家注册矿业师、资深矿业工程专家、 天津水泥工业设计研究院谢宪中教授级高工。

矿业工程专家、天津水泥工业设计研究院谢宪中教授级高工在现场调研

一. 湿法机制砂 生产线的 设计要点

记者:如今禁止滥采河沙后,湿法生产的机制砂就成了香饽饽;湿法机制砂生产线的设计有哪些设计要点?湿法机制砂生产线有哪些环保优势?对于既有的干法生产线,怎样全面实现需干则干,需湿则湿,以充分适应市场的多变性灵活性? 

谢宪中表示:众所周知,水电大坝坝前电站、或坝后电站、大坝多级船闸等重要建构筑物设施须采用水洗砂水洗骨料等搅拌制成混凝土进行浇筑,而如今禁止滥采河沙后,湿法生产的机制砂就成了香饽饽;湿法机制砂生产线有以下优势:   

1) 水洗的机制砂,几乎不含泥土、石粉暨杂质,表面洁净、品质优良、品相美观、观感光泽;

2) 这种水洗精品砂,优质优价,销售价格较高,提高了企业的经济效益;

3) 采用循环水冲洗,生产环境无粉尘污染,提高了环境效益、社会效益。

鉴于上述,在有市场、有条件的地方,宜采用湿法机制砂生产线;对于既有的干法生产线,在待选砂子进入选粉机之前,设计可计量的三通分料阀,分出一部分或全部料至干砂混料系统进行水洗,进行高品质升级(以销定产),可实现干法、湿法按计划暨订单同时生产或分别单独生产;全面实现需干则干,需湿则湿,充分适应市场的多变性灵活性。并实现机制砂制造业的高效清洁低碳循环和可持续发展,促进工业文明与生态文明和谐共融。详见下图:

上述设计的要点如下:

1、应采用专业、专用的洗砂+细砂回收一体机      

应采用专业、专用的洗砂+细砂回收一体机,因这是针对砂石骨料机制砂洗砂、细骨料脱泥等作业的专业、专用设备,主要包括:洗砂轮斗、洗砂槽、旋流器(系统)、旋流器进料泵、筛下泵池、直线振动脱水筛六部分组成,整个一体机系统的工艺流程如图所示。专业、专用的洗砂+细砂回收一体机经比选采用了特有的多锥体旋流器技术,并在洗砂槽结构方面进行了全面优化。              

2、应采用高效轮斗洗砂机,确保细砂回收率>90%,其主要技术优势:

1)  高效轮斗洗砂机,巧妙地将传统洗砂轮斗与槽式水力分级机相结合,细砂回收率高(细砂回收率>90%),精品砂产品级配合理,细度模数适中,含泥量很少;

2)  优化了筛网的网孔尺寸,洗砂洁净度高;

3)  排水采用特有的下溢流形式,与常规的上溢流形式相比,一方面杜绝了轮斗运转引起的扰流带走细砂(短路流),另一方面延长了细砂在槽体内的停留时间,确保了分级效果。

4)排水部分配置倾斜板组件,稳定排水周期性扰动的同时,强化分级性能,提高细砂回收率。

3、应有针对性地选用高效细砂回收旋流器或高效选砂旋流器

针对砂石行业不同工况的需要,应有针对性地选用高效细砂回收旋流器或高效选砂旋流器,两种旋流器适用于不同工况,满足客户对产品指标的不同需求。旋流器采用个性化配置,根据来料特性、分级指标的不同进行调整,分级粒度在74微米到100微米之间可调,具备分级效率高,服务年限长的特点。

高效细砂回收旋流器采用专利多锥体结构,主要应用于骨料产线废水以及洗砂废水的细砂回收和低含泥石粉脱泥等工况。具有分级粒度小、细砂回收率高,浓缩性能强等特点,所回收的细砂产品主要用于补充产品砂的细粒构成,提高整体级配性能。

高效选砂旋流器采用专利大锥角结构,主要应用于矿山尾矿选砂以及高含泥石粉脱泥等工况。具有分级效率高,底流夹细少的特点,解决了高含泥/含粉物料回收细砂含泥/粉量高的问题。

4、脱水筛机应采用负倾角设计

直线振动脱水筛主要用于混砂/粗砂脱水、细砂脱水、尾砂脱水等物料脱水作业。主体材质采用优质锰钢,大梁整体型材设计,高强度虎克螺栓连接,无焊缝设计,结构稳固,工作噪声低。

1)直线振动脱水筛机应采用负倾角设计,向上设计的筛面倾角使物料在给料端形成浆液池,其静压水头有助于液浆透筛,进料端背板采用45度筛面设计,增加脱水面积并促使物料尽快脱水形成滤层,对于低浓度物料,预脱水段可配高位泄流筛板,杜绝筛上跑水的现象。

2)筛板选用耐磨聚酯筛板,开孔率高、服务年限长。筛板采用模块式安装,局部磨损局部更换,替换方便,维护工作量小,备件费用低

5、应选用SS系列浅层沉降器

利用浅层沉降原理加速颗粒的粗细分层或絮团的沉降,缩短分级浓缩时间;

通过将沉降区划分为多个斜窄流区域缩短絮团所需沉降聚合距离,提高浓缩效率,降低药耗;

通过斜板组件降低出流紊流强度,确保层流状态进行分级,提高分级精度;

在等效分级/浓缩指标下,设备占地面积小。

 6、可采用电伴热技术解决水洗砂设备设施在北方地区寒冷冬天使用的问题。

 不管是洗砂、旋流系统,还是浓密、压滤系统,都和水有关系,那么在北方寒冷的冬天需要特殊考虑,可采用电伴热技术,使水温保持在5℃左右的恒温不冻状态,所以采用电伴热技术是可以解决水洗砂设备设施在北方地区寒冷冬天使用的问题。

二. 灵活运用湿法机制砂技术的设计案例分析

记者:你作为资深权威矿业工程专家,请谈谈灵活运用湿法机制砂技术的设计案例分析,以实现湿法机制砂行业高效清洁低碳循环和可持续发展。

谢宪中表示:                                       

机制砂因所用原材料的岩性类别、生产设备、加工工艺等因素影响,会在粒形、级配、坚固性、石粉含量等方面都有很大的差别。机制砂的颗粒级配、针片状含量、石粉含量、泥块含量这些指标可以在生产过程中通过改变设备设施和工艺参数来调整和控制。

鉴于上述,应灵活运用湿法机制砂技术,做好物料平衡详细计算及设备选型、总体布置,确保工艺系统顺畅、低碳环保;充分利用自然地形的高差,尽量实现废水自流,减少泵送扬程、降低泵送电耗、确保节能生产,以实现湿法机制砂行业高效清洁低碳循环和可持续发展,促进工业文明与生态文明和谐共融。

对于既有的干法生产线,在待选砂子进入选粉机之前,设计可计量的三通分料阀,分出一部分或全部料至干砂混料系统进行水洗,进行高品质升级(以销定产),可实现干法、湿法按计划暨订单同时生产或分别单独生产;全面实现需干则干,需湿则湿,充分适应市场的多变性、灵活性。

譬如:对干法机制砂生产线的0~5mm的砂子进行水洗,处理量为2500t/h,含泥量暂按10%计算,最大用水量按1.5m3/(t*h)设计,则需配套水洗砂系统的具体工艺技术参数如下:

1、物料平衡计算及设备选型

轮斗洗砂机

细砂回收旋流器组

脱水筛

生产线进料量2500t/h,水量3750m3/h,配置XFS400洗砂细砂回收一体机6套,单套洗砂机进料量416.67t/h,配置XS4223轮斗洗砂机1台,单套细砂回收旋流器进料量684.27m3/h,浓度18.60%,选用FX350-GX-B×6旋流器组处理,运行压力0.08-0.15MPa,配渣浆泵Q=700m3/h,H=25m,细砂脱水筛进料量372.92t/h,选用ZKK4361脱水筛1台。

浓缩罐进料量3519.23m3/h,选用SS5000高效斜板浓密机(浅层沉降器)处理;

压滤机处理量375t/h,参考选用800m2隔膜压滤机18台(备用2台)。

主要设备明细

一言以蔽之,应从以上几个方面全面推动机制砂企业节能低碳减排、资源综合利用、废土循环利用、绿色生态发展工作;并鼎力推进砂石行业的技术进步,设计建设名副其实的节能、低碳、环保的机制砂示范线,全维度促进建材工业文明与自然生态文明和谐共融。

数据来源:中国水泥网信息中心

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