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專家解讀機(jī)制砂行業(yè)的工藝技術(shù)與市場發(fā)展前景
2019-07-08 15:50:35 來源：石灰窯生態(tài)圈專家解讀機(jī)制砂行業(yè)的工藝技術(shù)與市場發(fā)展前景
建筑行業(yè)2018年以來*火的項(xiàng)目恐怕就是“機(jī)制砂”了，與鋼材、散裝水泥等建材的跌跌不休相比，產(chǎn)值居建材行業(yè)第二位的砂石，近年來卻價格持續(xù)上漲，至今未見下行跡象。
隨著機(jī)制砂的“走紅”，越來越多的朋友咨詢機(jī)制砂的工藝和發(fā)展前景。機(jī)制砂項(xiàng)目是唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)重點(diǎn)研發(fā)的“綠色礦山治理項(xiàng)目”中的項(xiàng)目之一，尤其是石灰石礦尾礦制砂、鵝卵石制砂、建筑廢料全循環(huán)利用等技術(shù)是該公司打造的拳頭技術(shù)產(chǎn)品。近日，編者走訪咨詢了唐山金泉公司總工室部分專家和技術(shù)人員，同時綜合了國內(nèi)其它該行業(yè)“走紅”的工藝技術(shù)和理念向大家解讀，本文重點(diǎn)介紹其生產(chǎn)流程和加工工藝內(nèi)容及目前市場的發(fā)展?fàn)顩r。
一、機(jī)制砂基礎(chǔ)知識
1、砂的分類：
在建筑行業(yè)中，砂的分類主要分為三種：即天然砂、人工砂（機(jī)制砂）和混合砂。
2、天然砂與機(jī)制砂的定義：
天然砂：天然砂指的是由自然條件作用而形成的，粒徑在5mm以下的巖石顆粒。其主要分為河砂，海砂和山砂。
機(jī)制砂：機(jī)制砂指的是由機(jī)械破碎后的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒。其主要分為花崗巖制砂，鵝卵石制砂，石灰?guī)r制砂，建筑廢料制砂等。
混合砂：混合砂指的是天然砂和機(jī)制砂按一定比例混合到一起而得到的砂料。
3、天然砂與機(jī)制砂的優(yōu)缺點(diǎn)：
堅固性和硬度：經(jīng)過河水的搬運(yùn)和長期沖刷后而形成的河砂的堅固性和硬度一般較大。而機(jī)制砂的堅固性能和硬度則由原料的硬度決定，但一般都達(dá)到GB/ T 141684293標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)等品指標(biāo)，在普通混凝土中使用不存在問題。
粒度和粒型：天然砂成品規(guī)則，手感細(xì)膩。而有些機(jī)制砂的粒型不好，針片狀過多，這里有巖石的問題，但*主要的是設(shè)備的選型及制造工藝不恰當(dāng)造成的。天然砂的粒型無法選擇，而機(jī)制砂可根據(jù)需求改變制造工藝和選擇不同的加工設(shè)備來加工不同粒型和大小的砂子，更能滿足日常需求。
顏色的區(qū)別：用巖石或尾礦生產(chǎn)的機(jī)制砂從顏色到組成與天然砂區(qū)別很大，尤其干法生產(chǎn)的人工砂顯得石粉很多，只要石粉含量達(dá)到10％左右時，看上去就像都是石頭粉一樣，使人疑慮，不敢使用。但大多數(shù)情況下混凝土對骨料本身巖石的礦物類型沒有特殊的要求，不按其礦物成分分類。只需要具有足夠高的硬度和強(qiáng)度，良好的級配和粒形，不含有害雜質(zhì)，黏土和有機(jī)物等雜質(zhì)即可。因此天然砂和機(jī)制砂經(jīng)過合理的制造工藝后都完全滿足建筑用砂的要求。
細(xì)度模數(shù)的穩(wěn)定性：機(jī)制砂在生產(chǎn)過程中入料巖性、含水率和級配容易變化，篩分過程也會出現(xiàn)堵孔、破損等問題，破碎、除塵設(shè)備效率、參數(shù)也不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)不穩(wěn)定。
4、機(jī)制砂的主要檢測項(xiàng)目有哪些？
機(jī)制砂石粉含量是生產(chǎn)的必檢項(xiàng)目，主要的檢測方法有水洗法和干篩法兩種試驗(yàn)方法，代表性的是美國ASTMC136或AASHTOT27，適用于干篩，ASTMC117或AASHTOT11，適用于水篩。然而我國一直是在水泥混凝土集料或?yàn)r青路面集料，都直接采用干篩方法，0.075mm篩通過量不經(jīng)水洗確定，所以準(zhǔn)確性較差。干篩法主要適用于水泥混凝土用集料，并且還要結(jié)合亞甲藍(lán)值的檢測結(jié)果綜合評價。
5、機(jī)制砂主要生產(chǎn)工藝：
干法生產(chǎn)工藝：主要優(yōu)點(diǎn)是：1）生產(chǎn)出來的機(jī)制砂水分含量低，一般低于2%，商混和干混砂漿可以直接使用；2）成品砂中石粉含量可調(diào)可控，集中回收能夠綜合利用，減少粉塵排放；3）生產(chǎn)過程中極少或不用水，節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境；4）易于集中操作控制，實(shí)現(xiàn)自動化管理。5）不受干旱、寒冷季節(jié)的影響，能夠全年連續(xù)生產(chǎn)。
濕法生產(chǎn)工藝：
與干法相比濕法主要有以下劣勢：
1）消耗大量水，1t砂石料需耗水2~3.5m³；2）產(chǎn)品砂水含量高，須脫水，干混用須重新烘干；3）產(chǎn)品砂細(xì)度模數(shù)偏粗，砂子產(chǎn)量低；4）產(chǎn)生大量的泥粉污水，污染環(huán)境，且石粉不易回收；5）基建投資及設(shè)備種類多，機(jī)制砂生產(chǎn)成本高；6）在干旱少雨地區(qū)或結(jié)冰季節(jié)不能正常生產(chǎn)。
半干法制砂工藝：
半干法生產(chǎn)工藝相對濕法生產(chǎn)工藝，*大特點(diǎn)就是用水沖洗掉制砂原料表面的泥和石粉，成品砂部分或全部不再進(jìn)行水洗，因此用水量相對少多了，成品砂中石粉流失量少了，水份含量較低。但這種砂石生產(chǎn)工藝還需較多的水資源，污水處理裝置仍須配備，只不過規(guī)格小了許多。其投資費(fèi)用比濕法少，比干法多，成品砂石粉含量介于二者之間，運(yùn)行成本也在二者之間。
6、什么是“以破代磨，多破少磨“？
因?yàn)槠扑榈哪茉蠢寐室确勰サ母�，多破少磨有利于�?jié)約能源，但也不能完全以破代磨，因?yàn)閮烧叩哪茉蠢秒S著物料粒度變小成反向變化。
7、什么是“石打石”和“石打鐵”各有何特點(diǎn)？
機(jī)制砂生產(chǎn)線中的沖擊破的2種破碎方式“石打石”和“石打鐵”各有特點(diǎn)，只是適用范圍不同。其中，“石打石”適用于中硬以上磨蝕性大的物料，如玄武巖等。“石打石”工作情況下成品粒型較好，含粉量稍多。“石打鐵”適用于中硬以下磨蝕性小的物料，如石灰石等。“石打鐵”工作情況下，破碎效率高，周護(hù)板磨損費(fèi)用較高，成品粒型稍差。“石打鐵”磨損*嚴(yán)重的應(yīng)該是鐵砧，故其結(jié)構(gòu)設(shè)計和鑄造工藝也是影響制砂機(jī)效率的重要因素。另外，“石打石”適用于整形，“石打鐵”適用于制砂。
8、選用干法、濕法、半干法人工砂石生產(chǎn)工藝的依據(jù)是什么？
1）首先決定于人工砂石系統(tǒng)所處的地區(qū)和水資源情況、原料潔凈程度，以及對骨料、人工砂石粉含量、細(xì)度模數(shù)的具體要求。如果原始條件允許，優(yōu)先選用干法生產(chǎn)工藝，次之采用半干法生產(chǎn)工藝，*后采用濕法生產(chǎn)工藝。2）從設(shè)備投入、占地面積大小、生產(chǎn)管理難易程度、人工砂石料加工成本考慮，也是優(yōu)先考慮干法，次之半干法，*后是濕法。
9、機(jī)制砂表觀密度、松散堆積密度、空隙率的標(biāo)準(zhǔn)：
機(jī)制砂表觀密度不小于2500kg/m³；松散堆積密度不小于1400kg/m³；空隙率不大于44%。
10、判定機(jī)制砂亞甲藍(lán)（MB）值的方法：
用于判定機(jī)制砂中粒徑小于0.075mm顆粒含量主要是泥土，還是與被加工母巖化學(xué)成分相同的石粉的指標(biāo)。機(jī)制砂亞甲藍(lán)值要求MB≤1.4，宜控制在1.0以下為好。
二、機(jī)制砂生產(chǎn)工藝流程機(jī) 制砂生產(chǎn)總是在不斷地探索中前進(jìn)，從傳統(tǒng)的濕法制砂生產(chǎn)到今天的干法制砂生產(chǎn)，工藝和設(shè)備雖經(jīng)歷了種種變化，但是不變的是人們對砂石生產(chǎn)的節(jié)能高效的追求、對實(shí)現(xiàn)可學(xué)科持續(xù)的砂石生產(chǎn)的追求。但是，在追尋新型制砂設(shè)備和工藝的同時，要善于對傳統(tǒng)制砂工藝中好的地方加以繼承和利用，結(jié)合現(xiàn)代化的新型制砂設(shè)備和工藝往往帶來的是新舊工藝的碰撞與融合、帶來的是砂石生產(chǎn)煥發(fā)新的生命活力。
目前，機(jī)制砂的主流工藝如下：
1、石灰石機(jī)制砂：
采用石灰石或石灰石尾礦進(jìn)行機(jī)制砂的主要工藝流程如下：
（一）、石灰石原料由給料機(jī)均勻給料到顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗碎，粗碎后物料輸送到振動篩上進(jìn)行預(yù)篩分。
（二）、預(yù)篩分后的粗物料（*層篩網(wǎng)上的物料）反回顎式破碎機(jī)內(nèi)重新破碎，預(yù)篩分后的中物料（第二層篩網(wǎng)上的物料）輸送到反擊式破碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行細(xì)碎。
（三）經(jīng)過反擊式破碎機(jī)細(xì)碎后的物料輸送到振動篩上進(jìn)行二次篩分。二次篩分后的中物料（第二層篩網(wǎng)上的物料）反回到反擊式破碎機(jī)內(nèi)重新破碎，二次篩分后的細(xì)物料（第三層篩網(wǎng)上的物料）輸送到立式?jīng)_擊破碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行制砂。
（四）、經(jīng)過立式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂后的物料輸送到振動篩上進(jìn)行三次篩分。三次篩分后的細(xì)物料（第三層篩網(wǎng)上的物料）反回到立式?jīng)_擊破碎機(jī)內(nèi)重新制砂，三次篩分后的4.75mm以下的物料（第三層篩網(wǎng)以下的物料）輸送到洗沙設(shè)備中。
（五）、物料經(jīng)過洗沙設(shè)備后，大部分砂料被輸送到脫水篩上進(jìn)行脫水作業(yè)（此部分砂料多為粗砂，即細(xì)度模數(shù)偏大）。小部分細(xì)砂隨污水經(jīng)過細(xì)沙回收機(jī)時細(xì)砂被回收后與脫水篩上粗砂混合到一起后輸出成品砂。
目前，采用石灰石機(jī)制砂的原料主要是石灰石采礦后的0-20mm尾礦,如：唐山金泉成套設(shè)備有限公司設(shè)計研發(fā)的石灰石尾礦治理生產(chǎn)線可以把石灰石碎石尾礦進(jìn)行機(jī)制砂和重鈣粉生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)復(fù)合循環(huán)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)綜合利用。
2、鵝卵石制砂：
鵝卵石制砂與石灰石制砂相比有一些創(chuàng)新性的砂石生產(chǎn)模式，有以下優(yōu)勢：
（一）、把鵝卵石制砂機(jī)械安置在采砂船上，利用采砂船的傳統(tǒng)采砂工藝和現(xiàn)代化的鵝卵石、河卵石采集工藝，實(shí)現(xiàn)自然砂資源和人工砂石資源的同步開采，由于鵝卵石制砂機(jī)能夠針對鵝卵石、河卵石實(shí)現(xiàn)高效的砂石破碎生產(chǎn)，因此整個生產(chǎn)線并不需要很多的破碎設(shè)備，根據(jù)生產(chǎn)需求，可以配置一臺圓錐破進(jìn)行一破，提高鵝卵石制砂生產(chǎn)效率和砂石質(zhì)量；
（二）、可以實(shí)現(xiàn)破碎后的砂石骨料直接利用采砂船上的洗砂機(jī)進(jìn)行洗砂，但是不是利用自然水流的沖洗，而是利用洗砂機(jī)和洗砂池進(jìn)行洗砂，洗過的水經(jīng)過循環(huán)過濾后排到河流之中，減少對河流的污染，同時提高洗砂的回收利用率，具有一舉兩得的功效。
3、建筑廢料生產(chǎn)機(jī)制砂：
該項(xiàng)技術(shù)是唐山金泉公司根據(jù)多年發(fā)展經(jīng)驗(yàn),引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)破碎技術(shù),經(jīng)多次的改革,推出的可將廢棄建筑物料變廢為寶的新型生產(chǎn)工藝：
（一）、可以實(shí)現(xiàn)城市建筑垃圾全循環(huán)的回收利用。
（二）、將建筑垃圾進(jìn)行破碎處理，得到機(jī)制砂。
（三）、實(shí)現(xiàn)破碎、篩分、分級、整形一體機(jī)處理。
（四）、實(shí)現(xiàn)建筑垃圾100%回收利用。
（五）、實(shí)現(xiàn)移動式處理生產(chǎn)線：形成建筑垃圾就地解決、現(xiàn)場再生利用的循環(huán)發(fā)展模式，綠色高環(huán)保、應(yīng)用效果好，讓建筑垃圾不出施工現(xiàn)場就能發(fā)揮作用。
三、機(jī)制砂市場發(fā)展前景
據(jù)中國砂石協(xié)會不完全統(tǒng)計，我國砂石用量從1981年的不足5億噸發(fā)展到2013年的120多億噸，年產(chǎn)銷量增長了20多倍。砂石產(chǎn)業(yè)2013年產(chǎn)值超過3000億元，帶動的運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)值2000多億元，位居全國第二大建材行業(yè)。“按照國家基礎(chǔ)建設(shè)中長期的發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計砂石的用量仍將以每年20%以上的速度增長”，中國砂石協(xié)會會長胡幼奕認(rèn)為，雖然機(jī)制砂產(chǎn)量增長快，但產(chǎn)能缺口還會存在一段時間。從長期來看中砂價格呈現(xiàn)穩(wěn)步上漲的趨勢，結(jié)合城鎮(zhèn)化的利好消息以及環(huán)境保護(hù)的訴求，預(yù)計未來中砂價格將持續(xù)增長。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，目前國內(nèi)砂石骨料行業(yè)的潤率高達(dá)70%左右，甚至有企業(yè)砂石骨料利潤超過100%，這也是近兩年國內(nèi)各大水泥集團(tuán)加大力度進(jìn)軍砂石骨料行業(yè)的主要原因。
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方興未艾,建筑材料的消耗巨大。占混凝土質(zhì)量85%以上的砂、石是混凝土的骨架，是消耗自然資源*大的材料，但是經(jīng)過幾十年的開采，一些地區(qū)有限的天然砂石資源已經(jīng)用盡，價格不斷上漲，影響了工程建設(shè)的進(jìn)展。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，很多地區(qū)都出現(xiàn)了亂采亂挖天然砂石的情況，在現(xiàn)有的江河開采，改變河道走向、水流、影響河堤安全、破壞魚類生存環(huán)境、影響防洪、污染水質(zhì)、影響景觀。出于對環(huán)境和資源的保護(hù)，國家和各地方政府出臺相關(guān)法規(guī)和政策嚴(yán)格限制或禁止開采天然砂石，進(jìn)一步減少了天然砂石的來源。
近二十多年以來，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，對原有建筑物的拆除、改造工程日益倍增。大量的建筑廢棄物堆積在城市郊區(qū)的公路、河道、溝壑附近，占用了大片土地，帶來了非常嚴(yán)重的二次污染。廢棄混凝土的再生利用已成為亟需解決的課題，將廢棄混凝土破碎作為再生骨料既能解決天然骨料資源緊缺的問題，保護(hù)骨料產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境，又能解決城市廢棄物堆放、占地和環(huán)境污染等問題，實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過程中的物質(zhì)循環(huán)利用，以保證建筑業(yè)長久的可持續(xù)發(fā)展。
中國的很多地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富多樣，但由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)條件、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場需求及資源狀況等多種因素制約，在開發(fā)過程中，不合理的開采和“三廢”排放，加劇了地質(zhì)環(huán)境惡化、水土流失和水質(zhì)污染等。約20%～80%的尾礦沒有合理利用，已約有上百億噸的尾礦大量堆積，特別是小型礦山，尾礦隨意堆放，占用土地，污染環(huán)境，埋下隱患，造成重大事故。但如果經(jīng)過適當(dāng)?shù)胤诌x和加工，不少尾礦就可以制成人工砂石。既解決了環(huán)境污染等問題，又提高了自然資源利用率，形成綜合效益，完全符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的國策。
據(jù)估算，2018年我國建設(shè)用骨料總量約為130億噸，2019年繼續(xù)持續(xù)供不應(yīng)求的局面，今年機(jī)制砂行業(yè)規(guī)�；l(fā)展已成定局。目前，很多國企和商業(yè)巨頭轉(zhuǎn)型發(fā)展，競相爭奪機(jī)制砂市場。海螺水泥、華新水泥、中建材等都對未來在砂石骨料行業(yè)布局提出了明確的計劃。據(jù)不完全統(tǒng)計：
目前，中國部分1000萬噸級砂石骨料產(chǎn)線主要有：
1、中電建池州年產(chǎn)能7000萬噸
2、中國建材砂石骨料產(chǎn)能6000萬噸
3、日昌升礦業(yè)九江年產(chǎn)能6000萬噸
4、金隅冀東年產(chǎn)能7000萬噸
5、河南安陽中聯(lián)年產(chǎn)能2000萬噸
6、河南國聯(lián)礦業(yè)年產(chǎn)能2000萬噸
7、瑞德保爾年產(chǎn)能2000萬噸
8、海螺骨料年產(chǎn)能2000萬噸
9、福建松下碼頭年產(chǎn)能2000萬噸
10、華新骨料年產(chǎn)能1650萬噸
11、浙江康介礦業(yè)年產(chǎn)能1000萬噸
12、廣州東升實(shí)業(yè)年產(chǎn)能1000萬噸
13、湖南凡泰礦業(yè)年產(chǎn)能1000萬噸
14、湖北媧石骨料年產(chǎn)能1000萬噸
15、湖北民本礦業(yè)年產(chǎn)能1000萬噸
16、湖州德寧礦業(yè)年產(chǎn)能1000萬噸
17、安徽雷鳴礦業(yè)年產(chǎn)能1200萬噸
同時，兩廣的華潤水泥，江西的亞東水泥，江蘇的中聯(lián)水泥，浙江的紅獅水泥，四川的拉法基，湖北的華新水泥和葛洲壩，安徽的上峰水泥及中材水泥等等也都已加入！砂石骨料將成為未來各大水泥集團(tuán)除水泥業(yè)務(wù)以外主要的一個爭奪板塊。
資料編輯：
中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會
孫菲
2019.07.08
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