造成砂石骨料中含泥量偏高的原因主要有两方面,分别是自然原因及人为原因。
造成砂石骨料中含泥量过高的自然因素众多,如风化岩与泥砂积存在山体岩石的缝隙中,在破碎之前不能得到彻底清理,一同进入破碎和筛分环境,致使砂石骨料中含泥量过高;砂卵层间的泥质夹层,运用破碎和筛分等方法不能将其彻底清理干净。这种自然原因造成含泥量过高的情况,需要运用相应的技术手段才能使其得以改善。
人为原因也会造成砂石骨料中含泥量过高,具体的人为原因如表1所示。
这种人为原因造成的含泥量过高情况,可以通过提升质量意识,强化根源的控制获取一定成果。
人工骨料中,因为会有泥夹杂在原岩中,往往会造成成品骨料,特别是粗骨料中含有过多泥质[1]。工程中通常运用水洗的方式对泥质含量加以控制,也就是根据各个筛分生产过程,运用在筛上面喷淋水的方式,对物料中的泥质加以冲洗,然后再运用相应的分级脱水设施,如砂处理单元和螺旋分级机等,分离洁净骨料和含泥污水,从而达到骨料洗净以及泥质控制的作用。如果毛料中的泥团粘性比较大,只是依赖筛上喷淋水的方式无法将骨料洗净,通常需要设立机械洗石设备再次清洗骨料。依据水洗工艺过程的位置,分为两种冲洗形式,分别是分散冲洗和集中冲洗。分散冲洗指的是将独立的冲洗筛分车间设立在主筛分车间之外。而集中冲洗指的是在冲洗过程中融入相应的主筛分,如分级筛分和预筛分等,运用主筛分设施实现冲洗。采取集中冲洗的方式,不需要过多的生产车间,可以节约成本投入,同时能够给管理提供一定方便。然而集中冲洗通常的冲洗对象是混合料,并且冲洗效率比较低,为了实现更加良好的冲洗效果需要增加用水量。干法制砂这种技术,对制砂原料有较高的要求,往往需要较高的含水量,但分级主筛分车间通常和制砂车间前后相连,这就会导致集中冲洗方式下,主筛分车间中,物料的含水量难以控制,给这种工艺技术的生产制造一定麻烦。分散冲洗这种方式不存在这样的问题,但也有其自身的不足,即车间多且不集中,工艺流程较为复杂。
表1 人为原因
表2 水洗骨料存在的问题
表3 干法筛分优势
尽管水洗骨料实行起来较为简单,但其也存在一定问题,具体如表2所示。
首先,采用增加用水量的方式对泥质含量加以控制,通常会导致生产污水量偏大的情况。现如今对环境保护的要求逐步提升,在生产污水零排放的基本要求下,建设相应的砂石污水处理系统是十分必要的,而在污水处理量偏大的情况下,需要扩大处理系统的规模,这就会导致建设成本及运行成本的大大增加,砂石系统,甚至是整个工程的经济收益都会受到严重影响。
其次,用水量的加大导致砂,特别是细砂严重流失,导致系统产砂效率下降,同时增加了系统的能量消耗。
再次,因为砂这样的细料严重流失,在经过沉淀之后,会有很多泥渣出现,加大了运输量和弃渣的占地面积,同时因为泥渣表现为半流动态,给其挖捞和运输等工作的开展制造了一定麻烦,产生很大环保问题。
最后,因为干法制砂具有生产能力强、资金投入较低、环境保护方面的成本投入较低等特点,使其逐渐成为主要采用的方法。但也正如上文所说,这种方法要求原料的含水率达到一定要求,通常为3%左右。如果含水量太高,会加大原料的粘性,容易导致破碎机发生堵腔,情况严重时,会造成停机,同时会导致筛分效率的下降,从而增加筛分车间和立破车间的负担[2]。因为小石和中石的混合料是人工制砂通常运用的原料,所以,在砂石系统中,人工制砂车间通常和分级筛分车间前后相连。对于成品骨料,如果运用集中化的水洗形式对泥质含量加以控制,因为湿筛是分级筛分,用作制砂的小石和中石混合料具有较高的含水量,超过了3%的标准。即便能够将脱水筛和料堆等脱水设备设定在制砂车间前,也不会取得十分良好的效果。
在半成品石料经过粗碎之后,泥土会以两种形式存在,分别是单独存在以及在石料上粘结[3]。粘结的情况中,石料粒径大小各不相同。而在单独存在时,因为泥土具有较低的强度,通过粗碎设施机械力和爆破作用力,通常会存在较小粒径。通过对石料含泥状态展开的大量研究,我们能够知道,当泥土以单独状态存在,并且石料颗粒的直径在20毫米以下时,对石料中泥土的粘附性进行检测能够发现,在半成品中总泥土量所含的石料会占据比较大的比例。
除了可以采用常规的水洗技术外,还可利用干法筛分,在半成品料中分离出单独存在的泥土和粘结泥土粒径较小的石料,且将其当作弃料加以处理。在半成品料中除去了泥质含量较大直径较小的物料后,仍需采用水洗的方式进行处理。干法筛分具有多种优势,具体如表3所示:
第一,因为在系统生产的前期阶段运用弃料处理形式,已经大幅降低了物料中泥质的含量,所以之后的水洗阶段将大大减少水的用量,从而减小污水处理系统的规模,减少建设投资和系统的运行成本。
第二,由于减少了系统的用水量,砂特别是细砂的流失量也变小,一定程度上提升了系统产砂量,减小了系统的能量消耗。
第三,因为细料流失量变小,在污水处理系统沉淀之后,泥渣含量也会大幅降低,减小了挖捞、运输的工作量,同时弃渣堆放的占地面积也大幅减小。
第四,用水量的降低,大大降低了干法制砂中原料的含水量,这也在一定程度上提升了制砂的效率及稳定性。
工程中毛料的含泥量会随着地质状况发生改变,空间分布上存在一些不稳定性,如果毛料含有的泥质很少,就无需做弃料处理。因此,在筛分阶段需要能够自由切换控制形式,也就是在毛料泥质含量较高时,可以采用除泥筛分方式,反之可以不启用。
总之,人们对工程施工的要求越来越高,砂石骨料的质量会对工程施工造成严重影响。因此,在生产的过程中,工作人员需要做好砂石原料料源、原料含砂量以及试验检验等方面的控制工作,从而给工程的施工提供有力保障。
[1] 陈泽仁,杨勇.浅谈砂石骨料含泥量的控制技术[J].水电站设计,2019(2):45-47.
[2] 张鼎.浅谈砂石骨料性能研发及检验检测的重要性[C]//中国砂石协会.2014’中国国际砂石骨料大会论文集,2014:6.
[3] 杨静明,郝淑荣,王宝民.砂石骨料含泥量现场快速测定方法[J].黑龙江水利科技,2006(6):30.