大会论文 |大型砂石矿山如何稳定品质，控制泥饼产量？

摘要：为深入理解国家房地产、基建和石矿相关最新政策导向，精准把握砂石及装备行业发展方向，应对当前砂石及装备企业面临的严峻形势，适应基建、房地产发展新模式和城市更新时代的市场特征，加快构建砂石及装备企业发展新模式，更好地服务于“好房子”建设和国家重大基建项目，中国砂石

编者按：

为深入理解国家房地产、基建和石矿相关最新政策导向，精准把握砂石及装备行业发展方向，应对当前砂石及装备企业面临的严峻形势，适应基建、房地产发展新模式和城市更新时代的市场特征，加快构建砂石及装备企业发展新模式，更好地服务于“好房子”建设和国家重大基建项目，中国砂石协会定于2025年9月24日—26日在湖南长沙召开第十二届砂石骨料行业科技大会，同期召开协会第八届理事会二次会议、座谈会等活动。本次大会在砂石行业内广泛征集了学术论文。

今日，中国砂石协会推出中国水利水电第八工程局有限公司黄增贤撰写的《长崃砂石工厂一、二期生产线加工工艺的研究与改进》一文，以飨读者。

长崃砂石工厂一、二期生产线加工工艺的研究与改进

黄增贤

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南省长沙市 410004)

【摘要】砂石加工工艺在砂石生产线设计中占据着核心地位，其重要性不言而喻。依托长崃砂石工厂一、二期生产线，分析了砂石原料特性，研究了砂石加工工艺，配备砂石加工设备，总结了生产运行经验，特别是在二期砂石工厂设计中，结合一期生产中暴露的问题，很好地总结了经验和教训。产品增加了25mm～63mm铁路道砟、0.045mm～0.6mm微粉料副产品以及并将5mm～10mm、10mm～16mm两种规格碎石产品合并生产5mm～16mm碎石产品，对建材市场的宏观经济走势及市场价格波动适应性更强，提高了盈利能力和抗风险能力，另外也提高资源利用率、减小滤饼处置难度，对类似工程有一定的借鉴意义。

【关键词】加工工艺；湿法；开路；闭路

1 引言

砂石加工工艺流程是指在砂石料生产过程中，通过生产工具将砂石原料通过一定的设备、按照一定的顺序连续进行加工，最终使之成为成品砂石料的方法与过程，通常包括破碎、筛分、输送等过程。砂石生产工艺在砂石生产线设计中占据着核心地位，其重要性不容忽视，不仅关系到砂石料产品的质量和性能，还直接影响到生产效率、经济效益、资源循环利用和环境保护等，因此在砂石加工工艺设计中采用先进技术和设备，不断优化工艺流程，实现可持续发展和竞争力的提升。

湖北省浠水县长崃砂石项目分二期建设，一期砂石工厂于2022年1月开始建设，用来加工卧龙庵矿区矿石，于2022年12月投产；结合一期砂石工厂的运行情况，以及暴露设计缺陷，二期砂石工厂在一期砂石工厂加工工艺的基础上，进行适应性工艺、结构改造完善设计和优化补充相关功能区域，于2024年3月开始建设，2024年10月底投产。

2 长崃砂石资源概况

湖北省浠水县长崃砂石矿区包括卧龙庵矿区和马畈矿区，矿石工业类型均为普通建筑石料，两矿区相邻。其中卧龙庵矿区位于湖北省浠水县县城南西233°方向直距约9.6km，矿区面积1.378k㎡，保有建筑用石料30474万吨；马畈矿区位于湖北省浠水县县城西南233°方向直距约8.7km，矿区面积1.36k㎡，保有建筑用石料28218万吨。

卧龙庵矿区矿床矿石成因类型为岩浆岩型变质矿床，矿石主要矿物为花岗岩、片麻岩及角闪岩，矿石品质达到了建筑石料矿工业指标I-Ⅱ级质量要求，其中矿石的饱和抗压强度满足《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685—2022)的指标要求；矿石坚固性、硫化物及硫酸盐、吸水率、含泥量、泥块量、针片状颗粒含量符合I类建筑用石料的技术要求；压碎指标符合Ⅱ类建筑用石料的技术要求。

马畈矿区矿床矿石成因类型也为岩浆岩型变质矿床，矿石主要矿物为花岗岩（细粒花岗结构）、片麻岩及角闪岩，矿石品质达到了建指标I-Ⅱ级质量要求，其中矿石的饱和抗压强度满足《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685—2022)的指标要求；矿石坚固性、硫化物及硫酸盐、表观密度、针片状颗粒含量符合I类建筑用石料的技术要求；压碎指标、吸水率、含泥量符合Ⅱ类建筑用石料的技术要求；泥块含量符合Ⅲ类建筑用石料的技术要求。两矿区矿石主要技术指标和化学成分分别见表1、表2。

表1 两矿区矿石主要技术指标

表2 两矿区矿石化学成分平均含量

3 砂石工厂一期工艺流程

3.1 生产规模

根据采矿权出让合同，矿山开采规模2000万t/a，总服务年限15.75年，年工作300天，每天3班，每班8h。

砂石工厂生产规模与矿山开采规模相匹配，即砂石工厂处理能力为2000万t/a，工作班制与矿山一致，则砂石工厂小时处理能力为4000t/h。

3.2产品方案

根据市场调研分析，以及矿区资源储量、矿种品质评价等，确定产品方案。主要产品为粒度16mm-26.5mm、10mm-16mm、4.75mm-10mm建设用碎石和机制砂。

3.3 加工工艺

砂石加工工艺应根据加工原料性质、试验成果、生产规模、产品要求、建设条件等综合因素，进行级配平衡计算后确定。砂石工厂一期采用湿法生产方式，三段破碎、棒磨机制砂整形的生产工艺，粗碎、中碎采用开路生产工艺，细碎采用闭路生产工艺。成品筛分采用湿法筛分+洗砂细砂回收工艺。

砂石工厂主要由粗碎、中碎、细碎、制砂整形、筛分等环节组成，工艺流程为：矿石原料开采后经自卸汽车运输至粗碎车间，粗碎开路破碎后通过带式输送机输送至半成品料堆；半成品库下设带式输送机廊道，半成品经振动给料机给料通过带式输送机输送至中碎车间；半成品经中碎车间破碎后进入筛分车间，筛分车间布置上下层筛分楼，筛孔设26.5mm、16mm、10mm、4.75mm、3mm，通过成品筛分车间筛分分级，筛分分级为≥26.5mm、16mm～25mm、10mm～16mm、5mm～10mm、3mm～5mm以及≤3mm共6种物料，其中≥26.5m物料进入细碎车间的破碎后返回筛分车间与之形成闭路，16mm～25mm、10mm～16mm、5mm～10mm物料进入成品碎石仓堆存，≤3m物料进入成品砂仓堆存，部分5mm～10mm及全部3mm～5mm物料进入制砂整形车间进行制砂，用于生产及调整机制砂细度模数。具体工艺流程见图1。

图1 砂石工厂一期加工工艺流程

3.4 设备选型

3.4.1 主要车间设计处理能力

根据工艺流程计算进行各车间处理能力设计，各主要车间处理能力见表3。

表3 砂石工厂一期主要车间处理能力

3.4.2 设备类型选择

砂石工厂设备的选型应遵循成熟先进、节能环保、备品配件来源可靠的原则，满足工艺流程要求，对砂石原料的岩性变化及粒径组成波动有较强的适应能力，满足成品砂石的品质、产量等性能要求。其中破碎设备的类型和数量应根据砂石原料性质、处理能力、破碎比、最大进料粒径以及破碎产品出料粒度分布和粒形等多因素综合分析确定；筛分设备的类型应与筛分骨料的进料粒径、处理能力、筛分效率、使用工况及设备的配置等要求相适应，筛分设备的处理能力计算应计入给料量的波动，多层筛的处理能力应按控制筛层计算，并校核筛分设备出料端的料层厚度；制砂设备的类型和数量应根据制砂原料特性、粒度组成、处理能力以及成品砂的细度模数和石粉含量等要求综合确定，并应遵循低能耗、少产粉的原则。

（1）粗碎

本项目砂石工厂主要处理微～未风化的花岗岩、片麻岩、角闪岩类矿岩，矿岩处理量大、矿石岩性较坚硬、磨蚀性较高，粗碎车间破碎机选用旋回破碎机。旋回式破碎机的特点是破碎比大，处理量大，产品粒度均匀粒型好，单位产品能耗低，挤满给料，且进料端无需配置给料设备，适宜破碎各种硬度岩石。经综合比较，粗碎设备选择1台MK-Ⅱ42-65和2台FLS4369旋回式破碎机。

（2）中碎、细碎

本项目矿石硬度、磨蚀性指数均较高，中碎、细碎均考虑采用圆锥式破碎机。圆锥式破碎机的特点是磨损轻，扬尘少，不易过粉碎，适宜破碎各种硬度岩石。经比较分析，中碎选用8台HP500-EC圆锥式破碎机，细碎选用8台CH660圆锥式破碎机。

（3）制砂整形

制砂整形工艺设计采用棒磨机MBZ3260，其具有生产能力大，整形能力强，产品粒型好，粒度分布均匀，质量稳定等特点。1台MBZ3260棒磨机制砂整形能力约为500t/h，2台能够满足系统生产要求。考虑棒磨机检修备用，设计时选择3台MBZ3260型棒磨机，2用1备。

（4）筛分

主筛分车间设置筛分楼形式，使用常见的圆振动筛，圆振动筛在国内外各类型建材、矿山大量使用，员工操作技能掌握熟练，属于砂石系统成熟设备，主筛分车间筛分设备选择16台3YKR3675圆振动筛和16台2YKR3675圆振动筛。直线振动筛由于水平安装，安装高度小，适用于脱水、脱泥等作业环节，本工程骨料脱水环节均选用直线振动筛。

（5）洗砂

考虑减少设备数量，简化工艺，采用洗砂和细砂回收一体集成的设备，本次设计选择采用轮式洗砂细砂回收一体机。

砂石工厂设备选型和主要参数见表4。

表4 砂石工厂一期主要设备选型和主要参数

4 砂石工厂二期工艺流程

4.1 规模

马畈矿区矿山开采规模与卧龙奄矿区开采规模相同，即2000万t/a，工作班制也相同。砂石工厂生产规模也为2000万t/a，设计处理能力也为4000t/h。

4.2 产品

根据砂石产品市场调研及一期生产运营经验，与一期产品相比，二期产品增加25mm～63mm铁路道砟，并将5mm～10mm、10mm～16mm两种规格碎石产品合并生产5mm～16mm碎石产品。另外为提高资源利用率、减小滤饼处置难度，增加0.045mm～0.6mm微粉料副产品。

二期主要产品为粒度为16mm～25mm、5mm～16mm的建设用碎石和≤4.75mm的机制砂，以及25mm～63mm铁路道砟和0.045mm～0.6mm微粉料副产品。

4.3 加工工艺

二期产品与一期略有不同，加工工艺也有所调整。与一期相同点：（1）均采用湿法生产方式；（2）均为三段破碎、棒磨机制砂整形的生产工艺，粗碎、中碎采用开路生产工艺，细碎采用闭路生产工艺；（3）成品筛分采用湿法筛分+洗砂细砂回收工艺。不同点为：（1）制砂整形环节增加了柱碎机；（2）设置细砂回收车间，回收制砂整形车间、筛分车间生产废水中的细颗粒形成微粉料副产品，减小滤饼产量。具体工艺流程见图2。

图2 砂石工厂二期加工工艺流程

4.4 主要工艺设备选择

4.4.1 主要车间处理能力

根据工艺流程计算进行各车间处理能力设计，各主要车间处理能力见表5。

表5 砂石工厂二期主要车间处理能力

4.4.2 设备类型选择

二期设备选型与一期基本相同，破碎、筛分、制砂、洗砂设备类型与一期相同，基中粗碎为旋回式破碎机、中细碎为圆锥破碎机、筛分设备为圆振动筛、制砂为棒磨机、洗砂设备为轮式洗砂细砂回收一体机。不同点（1）设备更加大型化，单台设备处理能力更大，减少了设备数量；（2）制砂整形设备增加了柱碎机，柱碎机具有生产能力大、整形能力强、产粉率低等特点；（3）二期产品增加了25mm～63mm铁路道砟，筛分车间二楼圆振筛选用三层；（4）回收生产废水中0.045mm～0.6mm微粉料作为副产品，增加了细砂回收设备如FS800等。砂石工厂设备选型和主要参数见表6。

表6 砂石工厂二期主要设备选型和主要参数