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破除“用砂荒”,石屑制砂現存問題及生產工藝

2019-12-13 09:27

廢石屑(行業內俗稱石粉)是開采建筑裝飾用天然石材、及開采加工混凝土用碎石等過程中產生的。作為廢棄物,石屑既占用場地又污染環境,如果將其適當分選和加工制成機制砂,取代河砂用于配制混凝土和砂漿,這樣既解決了建筑用砂短缺和廢石屑污染環境問題,又提高了資源利用率,社會綜合效益顯著,具有極大的推廣意義。

廢石屑的特性
 

我們知道,河砂由于經過流水的沖刷,表面較為光滑圓潤,棱角少。廢石屑由于破碎而成,粒形較為不規則、棱角多,粗糙度較大而且表面形貌較為復雜,導致其需水性大,對配制的新拌混凝土工作性能不利,達到相同流動度時需要增加用水量而導致強度下降;但其粘結強度高,對力學性能有利,故使用時需要平衡兩方面的關系。

另外,廢石屑普遍表現出粗、細顆粒的含量偏多,中間粒徑的顆粒偏少的“兩頭大中間小”的級配,拌制混凝土時對混凝土的工作性能不利;但石粉細顆粒有利于減少混凝土的孔隙,形成致密結構,所以一定的石粉含量是有利的。這與細顆粒為泥粉有很大不同,泥粉吸水,吸附減水劑能力強,體積穩定性差,對混凝土強度尤其是抗拉強度、干縮、徐變及耐久性能等都會產生不利的影響。

廢石屑制砂的現存問題
 

廢石屑加工處理制成機制砂,這與“專門”開采巖石來生產機制砂有所不同,屬于廢渣或廢棄資源利用。國內已有較多研究,但其在實際工程中的應用仍較少。究其原因有以下幾個方面:

(1)不同來源的廢石屑,其巖性不同、開采和破碎工藝不同,物理性質差異很大,目前對石屑性能的系統性研究還不足,對石屑的質量以及其對混凝土性能影響的規律掌握不足。

(2)低質的石屑含粉量大,表面粗糙,棱角尖銳,除泥、整形技術難,投資大;這些問題不解決,又對混凝土和易性不利,增加水泥用量,市場接受度差。

(3)對不同種類廢石屑,需要有針對性的制砂工藝,同時制成的機制砂性能也有所不同,故對制砂的生產和機制砂的使用有較高的管理與監控要求,現階段企業對此還認識不到位,只想簡單的處理一下就應用,導致預想的經濟效益和環境效益沒有實現,企業就失去了實踐的動力和決心。

廢石屑制砂生產工藝
 

調研發現,一些混凝土攪拌站在直接將廢石屑當作砂使用時,先對廢石屑進行檢測,根據檢測結果,將廢石屑中大于5mm的當作一部分粗骨料,相應減少配料中粗骨料的用量,將廢石屑中小于0.075mm的一部分當作摻合料,相應減少配料中粉煤灰或石粉摻合料的用量,砂的不足部分可以用河砂補充或相應增加廢石屑用量。實際上,這是一種簡單可行的完全利用廢石屑的方法。為了保證混凝土的質量,還是需要對廢石屑進行加工處理制成機制砂。

 

廢石屑制砂,是將大于5mm的篩分出來進制砂機;小于0.075mm的篩分出來,保留一部分在砂中,過多的一部分作為石粉產品或適合的話作為摻合料進行使用。這與礦山開采“專門”生產機制砂還是有所不同,需要經前一級破碎至5~16mm的顆粒進制砂機。

通過調研對比不同的生產工藝,包括專門開采巖石生產機制砂的各種生產工藝及相應的生產設備,分析了廢石屑制砂與其的不同之處,提出了一種適用于廢石屑進行加工處理制備機制砂的生產工藝,如圖2。

制砂工藝流程

 

首先將廢石屑進行篩分,對大于5mm的顆粒(準確說是篩孔邊長為4.75mm方孔篩的篩上部分),采用立軸沖擊式破碎機進行破碎,同時具有整形作用,出破碎機后通過風選(空氣篩分),大于0.075mm的顆粒作為機制砂的一部分。

廢石屑進行篩分,對小于5mm的顆粒進行風選,其中大于0.075mm的顆粒,通過對其粒形進行判斷,若粒形較好,直接作為機制砂的一部分;若粒徑不佳,還是需要經過立軸沖擊式破碎機進行整形,再進行風選,大于0.075mm的顆粒作為機制砂的一部分。

對廢石屑風選及經破碎機后風選的小于0.075mm的顆粒,根據機制砂對石粉含量的要求,一部分可以作為機制砂中石粉的需要,一部分可以作為石粉產品出售。

需注意的是,巖石種類不同、破碎工藝不同,廢石屑的物理性質也有所不同。用戶在加工處理前需對其性質有充分的了解,以便采用適宜的生產工藝。此外,目前有一些采石場將開采制備混凝土用粗骨料—碎石和制備建筑細骨料—機制砂一體化生產,就沒有了廢石屑,這也不失為一種方法,既節約了資源又降低了生產成本。


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