防水之家讯：2011年我国水泥的产量达20.63亿吨，水泥出口1061万吨，依据国内水泥用量，我国建筑用砂全年大约在60亿吨左右。由于天然砂资源的逐步减少，为了防洪和保护环境又限制江砂、河砂、山砂的采掘，天然砂产量已不能满足如此大量建筑用砂的要求，价格也随之上升。这就带来了人工砂生产企业发展的机会。许多国家重点建设工程如长江三峡工程、黄河小浪底大坝工程、京沪高速铁路、锦屏水电站、大亚湾核电站等都使用过人工砂。实践证明，人工砂能实现天然砂不足的补缺，质量合适的人工砂能适应高性能砼的要求。近些年来人工砂行业已经兴起，为了保证建筑用砂的质量，满足建筑行业的不同要求，应重视人工砂生产工艺的优化的研究。如果生产工艺设计不当，很难生产出符合新的国家标准规定的、性能优越的、不同类别的人工砂，造成资源的浪费，造成生产成本、能耗的提高。

一、工艺、设备的选择

1、工艺过程的选择

目前大、中型人工砂企业正在起步，已有的众多小企业大部分采用水选工艺，随意选择各种破碎机，将石材破碎成小于5mm细粒料，经淘洗去掉细粉、泥土及轻物质，干燥后作为人工砂商品。水选虽然可去掉砂中的石粉、泥及轻物质等无用的及有害的杂质，可保证产品的质量，但带来的是细砂及石粉流失，资源浪费。由于人工砂产量大，自然风干无济与事，需要烘干。烘干增加热能消耗，使生产成本增加。干法生产产品不需烘干，可节约热能消耗，不会产生细砂、石粉流失，保证产品质量。近几年许多企业研究了人工砂生产工艺及设备，干法生产工艺逐步成熟。

2、工艺设备的选择

如何选择生产设备是生产工艺设计的关键。

（1）破碎机选择

人工砂是由石材经粗破碎、细破碎而成。在破碎过程中不仅应考虑破碎机产量、电耗、设备长期运转，三方面问题，即：去泥，减少细粉生成，砂的整形。含泥量、泥块含量是建筑用砂国家标准中严格控制的指标，泥土在在石粉中，会造成石粉难以利用。细粉是过度破碎的产物，但又不可避免。细粉多既浪费电能又减少了砂的产出率。砂的颗粒形状影响混凝土的和易性、需水量、强度等。人工砂希望砂粒的形状主要为三轴比低、表面积小的颗粒，不希望有针状、片状的颗粒。

反击式破碎机进料尺寸300mm～500mm，其破碎比可达40，可用作为制砂生产线一级粗破碎设备，产品形状呈立方体，产生的细粉较少；泥不易粘附于石子，如块石上粘泥，因泥与石材粘结强度低，在打击过程中易脱落、粉碎，随扬尘排出，剩余部分粘土小块可在石子输送过程中去筛除；石子粒度均齐、干净。如果采用颚式破碎机，产品粒度不均齐，块石在压碎过程中将泥压在石子上难以脱落而带进细碎机，造成成含泥量超标。颚式、锤式破碎机产生的细粉较反击式多。

立轴冲击式制砂机进料尺寸5mm～35mm，如果石料尺寸大，用为二级细破碎较适宜，是一种新型制砂机 ，结构简单，运行平稳、高效节能，具有砂的整形功能，成品砂粒型很好。“石打石、石打铁”，装置状态自由转换，制砂、整形、碎石，一机多用，还极大地降低了零配件磨损，延长使用寿命，提高投资回报。

反击式制砂机进料石材尺寸≤200mm，如果石材块度稍小，可实现制砂生产线一段破碎。这种该新型制砂机系列设备用途广泛。其性能已达到国际制砂设备行业领先水平，是目前最行之有效，实用可靠的制砂设备。该机特别适用于制作建筑用砂，如青石，石灰石，河卵石，山石花岗岩等多种原材料制成建筑用砂、磨料、耐火材料、水泥、石英砂、钢砂、炉渣粉铜矿石、铁矿石、金矿砂混凝土骨料沥青骨料等多种硬脆物料的细碎与中碎，是一种高效、节能的碎石制砂设备，比传统制砂机节能50%，是目前先进的制砂设备之一。

用户可根据石料尺寸选择破碎流程及破碎机。

（2）选粉机选择

江苏吉能达建材设备有限公司近几年推出了性能稳定、可靠、节能、环保的“人工砂风选脱粉机”，可将破碎机生产出的原砂分成粗、中、细砂及石粉四种。经合理搭配可配制出用户要求的砂。

例如，辽宁嘉艺建筑材料有限公司使用了江苏吉能达建材设备有限公司的选粉机。该公司为国家水电三局生产的砂、粉，经抽样检测数据如表1。用这四种产品可配出三峡工程所需要的砂。

（注：以上仅是一次抽测数据，人工砂风选脱粉机的各级砂、粉细度可调，可调整至较为理想状态。）

著名的三峡工程用砂的质量标准见中国三峡工程开发总公司车公义 赵明华 陈绪贵文章《三峡工程人工砂质量控制》。其数据如表2。



如何用水电三局的砂样配出符合三峡工程要求的人工砂？计算方法如下：

设粗砂配比为x,细砂配比为y,石粉配比则为（1-x-y）。

为满足石粉含量（10～17）%、模数2.6±2的要求，取石粉含量为10%。

4.27x+1.63y=2.6 (1)

1.1x+7.71y+94.66(1-x-y)=10 (2)

解得：

X=0.4026

Y=0.5405

1-0.4026-0.5405=0.0569

即：粗砂占40.26%,细砂占54.05%,石粉占5.69%.

验算：

按初步计算所得的比例计算配制后的砂的模数与石粉含量。混合砂的各级筛余见表3。

从上表看出，混合砂模数为2.60,混合砂中石粉含量为10.00，都在山峡工程细骨料质量标准规定的范围内。

有关三峡工程细骨料质量标准规定的其他项目，可通过石材的选择、生产过程的控制来解决。

如果要想配出新国家标准中规定的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类砂，可用粗、中、细砂进行合理配制即可，这里不再赘述。总的说来从破碎机出来的原砂分成四种有利于生产企业及用户配制。

（3）设计足够的储仓

采用四分离人工砂风选脱粉机把原砂分成四类，应分仓存放，防止互混，便于调配。

（4）设计粘土筛除装置

破碎机喂料装置与料仓之间设计粘土筛除装置，使进仓的石块在滚动过程脱落的粘土去除。

（5）粗砂量过多问题

目前一些人工砂生产厂发现粗砂多，如果过分减小入风选脱粉机的最大粒径，容易造成石粉排出量增加。欲做到粗砂减少，中、细砂增加，石粉量增加较少，可让粗砂部分回到破碎机，增加中、细砂的产量，控制过粉碎。

（6）增加石粉细磨生产线

人工砂生产带来了15%～30%的石粉，石粉的利用应受到重视，否则造成资源的浪费。

生产人工砂的石材有石灰石质的，有硅质的等。石灰石质石粉可作粉刷砂浆原料；可作水泥原料，即使有一定量粘土也可利用；如果石粉化学成份及化学活性合适，经细磨可作为电厂脱硫原料；如果石粉化学成份符合HG/T3249.1-3249.4-2008《工业用重质碳酸钙》要求，可作为重质碳酸钙的原料。如果是硅质石粉可作为玻璃、陶瓷、微孔硅酸钙原料。如果石粉经超细粉磨，用超细选粉机选出20μm以下的超细粉，其价值更高。凡此种种，不一一列举。

目前人工砂大都是以石灰石为原料，质量合适的石灰石粉经进一步细磨可用作为脱硫原料。人工砂生产产生的石粉细度在0.075mm以下，粉磨至脱硫用石灰石粉细度0.045mm（325目）以下比较容易，电耗大约为6～8kwh/t。如果增加石粉细磨设备，具有投资省，成本低、上马快的特点。能作为脱硫用的石粉，其价格大约180元/吨左右，远高于人工砂。可以说石粉的磨细使人工砂生产实现资源的充分利用，无三废排除，有百利而无一害。

3、人工砂生产的质量控制

人工砂的质量控制首先是石材的选择。砂的坚固性、碱集料反应、有害物质直接与石材物理、化学性质关。符合质量要求石材是生产优质砂首要条件。石材选定之后，人工砂质量控制的关键是含泥量、含水量的控制。为此，石材开采应注意剥采比，防止粘土与块石混杂。原料含水量大，粘土很容易粘附在石块上不易脱落而带进砂中，给砂的脱粉造成成困难，造成砂与石粉的含泥量多，含水量大。

虽然砂是人工砂生产企业的主产品，但生产中石粉是生产过程不可避免的附产品。如果忽视石粉而作为废料抛弃实在是太可惜。一方面让费资源，另一方面让费能源。如果严格控制生产过程中泥土的带入，使石粉很纯净，石粉可成为真正的宝物。近年来的研究发现,适量的石粉能够完善机制砂的颗粒级配,同时在混凝土内部起到填充作用,有些石质的石粉还具有水化活性,能够参与水化反应,对混凝土性能有改善作用。这就是新的建筑用砂国家标准放宽石粉含量的原因。

总之，人工砂生产应走向科学化。生产工艺设计应注意：

1、尽量采用干法风选生产工艺，选择先进、可靠的生产设备。

2、工艺设计应便于生产过程的质量控制与管理。

3、注意产品的综合利用，重视节约能源、资源与环境保护。

产品质量决定工艺过程是否有用；投资、成本、效益决定企业是否可以获利；环保、节能、安全、资源利用决定企业是否会得到社会认可。这些都有是决定企业能否生存的必要条件。

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