南方路机全民论道系列：解读机制砂的逆袭

  混凝土作为上个世纪最主要的大宗的建筑材料，在本世纪仍然承担主要角色，应用非常巨大，2012年之后混凝土用量则在60亿吨以上。随着建筑结构的多样化发展，混凝土的应用环境日趋复杂和恶劣，这对混凝土的性能需求也更高。

  砂作为混凝土的主要原材料之一，包括天然砂和机制砂两大类。受自然资源的限制，以河砂为主的天然砂越来越无法满足日益增长的混凝土用量的需求，尤其在我国西南地区。另外因过量的开采天然砂源，对自然环境所造成的压力也日益增加，大部分地区出台了政策，限制开采河砂。机制砂替代河砂在国内外已成为混凝土行业可持续发展的一种趋势。

  目前建筑业对机制砂的应用情况：

  国标允许使用机制砂了，但大多数的人还是容易接受由鹅卵石破碎的机制砂或与天然砂混用的机制砂(即混合砂)，这是因为这样的机制砂外观与天然砂无明显差别，多数人还认为就是天然砂，使用上按天然砂控制，推广较容易，但由于在已制混凝土时还按天然砂的方法设计，没有抓住机制砂的特点，多数混凝土搅拌站也未能感到机制砂的优点。

  使用由石灰岩类(包括其尾矿)生产的机制砂就比较困难，因为，其外观与天然砂明显不同，特别是干法生产原状机制砂(只要石粉含量在10%左右时)看上去就像都是石头粉(或土)一样，使人心产疑虑，不敢使用。

  为了迎合用户的习惯，有些机制砂生产厂把干法生产原状机制砂再洗一遍，这样的机制砂看上去是比天然细砂好多了，但这一洗，使机制砂的级配变化了，机制砂中有利的石粉洗走了，只剩下了砂子，这一缺陷造成配制的混凝土和易性差，特别在低标号或低水泥用量混凝土中表现非常明显，给机制砂的推广应用带来阻力。同时，又造成资源的浪费和宝贵的水源消耗，增加了新的污染。

  而法制砂相对于湿法制砂优势明显，首先占地面积小，不需要水洗设备及沉淀池;其次环境友好，通过空气筛和集中收尘设备，除去多余的石粉和泥粉;最后级配连续，甚至补充了0.075以下的微级配，最后还可以通过加湿机加水混合，确保机制砂不离析。

  逆袭之路

  泥粉对混凝土是有害的，必须严格控制其含量，破碎、制砂过程中同样要注意除土，除去山皮土和夹层土。但除土决不能放在最后洗掉小于 75μm的颗粒的工序上。因为，石粉也是小于75μm的颗粒，但石粉与天然砂中的泥成分不同，其微观结构不同，在混凝土中的影响亦不同，适量的石粉对混凝土是有益的，有适量石粉的存在，弥补了机制砂配制混凝土和易性差的缺陷，同时，石粉的掺入对完善混凝土骨料小于75μm特细颗粒的级配，(在这一点上，天然砂由于其开采方式的限制，其特细级配基本没有)提高混凝土密实性都有益处。现代混凝土设计理念是强调发挥骨料骨架的支撑作用，而发挥骨料骨架的支撑作用最有利条件是使骨料之间空隙最小，密实度最高，进而能起到提高混凝土综合性能的作用。总结来说就是前端除土破碎，后端制砂收尘。

  1、前端筛分去土

  含泥量高的原料在破碎制砂之前如果没有进行除土，最终这部分泥土便会随着工艺流程进到机制砂当中，造成机制砂含泥量偏高，如果进一步水洗又会造成级配缺失。在前端进行筛分去土，便能有效的解决这一问题。

  筛分机：当原料含泥土量偏高的时候，在第一道破碎之前，将原料进行筛分。使用大振幅的筛分机，筛分效率每小时500吨，可以将规格在700mm以下的原料当中的泥土剥离开来。同时将细料筛分出来，这一部分不必进入颚破。如此便可以提高破碎效率，又可以减少破碎后的成品料的含泥量。这样一来，机制砂的含泥量便能得到很好的控制。

  2、高效除粉收尘，石粉含量可控

  空气筛：可将破碎物中的合格产品与超标产品同时分离，石粉会被除尘器吸走，超标产品会被返送回破碎过程，合格产品其粒度可经设置在内部的调控板进行自由调整。通过鼓风机与引风机合理的风量搭配，实现机制砂中石粉含量的自由控制。该设备的出现，完全的取代了过去传统湿式制砂的除泥、除粉工艺流程，有效的保护环境、节约能耗，提高产能。

  离线清灰脉冲除尘器：拥有较大的除尘面积，粉尘零排放、低噪音、无振动设计，除尘效率达到99.9%，配套空气筛，可实现石粉、砂子的分离与收集。

  3、石粉变废为宝

  随着干式制砂技术的不断发展，石粉的用途也被人们逐渐开发出来：

  (1)作为烧制水泥的原料

  CaO含量高的石灰石可以作为烧制水泥的钙质原料，这样水泥厂就能省去一部分矿石原料在破碎、研磨过程中的能耗。

  (2)用在水泥混凝土中

  在混凝土中掺入适量(一般不可多于胶凝材料的10%)的石粉,可以起到很好的微集料效应、填充效应和分散效应等。在降低混凝土配制成本的同时不降低混凝土的性能。如果是CaO含量高的石灰石粉，可以适当提高掺量以代替粉煤灰。

  (3)用在预拌砂浆中

  石粉对新拌砂浆的性能影响：

  a、密度随石粉含量的增加而增大(填充效应)

  b、稠度随石粉含量的增加，先增加后减小(形态效应、填充效应)

  c、分层度随石粉含量增加，先减小后增大(保水性增强)

  d、石粉微集料效应、微晶核效应和化学效应，硬化后的水泥石结构和界面结构更加致密，使抗压强度提高。

  e、降低总孔隙率，降低收缩率、提高抗冻性。

  (4)作为电厂或水泥厂的脱硫剂

  火电厂发电使燃烧的煤中会产生大量含有硫和硝废气，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨。火电厂脱硫脱硝设备则是用来处理这些含有大量硫和硝废气的装置。

  工艺以石灰石浆作为洗涤吸收剂，整个脱硫过程分为两个阶段进行，即上回路与下回路，如图1所示。两个阶段合成在一个吸收塔内。石灰石浆可单独引入上下回路，烟气沿切线方向进入吸收塔下回路，被冷却到烟气饱和温度，同时部分SO2被石灰石吸收生成石膏(CaSO4·2H2O)。冷却的烟气进入吸收塔上回路的喷雾区，经充分洗涤，达到SO2的最大吸收率，SO2转化为亚硫酸钙，经空气氧化后最终吸收产物为硫酸钙晶体(石膏)浆液，含固量为15%。经脱水后，可根据应用要求形成商用石膏或抛弃型石膏。

  (5)人造雕塑，人造岩石

  人造岩石是以不饱和聚酯树脂为粘合剂，加入无机填料、颜料、固化引发剂及其他辅助试剂，经固化成型所制得的一种复合材料。这种材料类似于天然岩石纹理，有丰富的色彩与光泽，有足够的强度、硬度，可耐水、耐热冲击等特点，因此具有“塑料混凝土”之称。可以根据需求做成各种各样的石雕。

  (6)作为彩色路面砖，加气混凝土砌块的原料

  彩色路面砖基层料是由石粉、废石料、少量普通水泥和微量固化剂，按原材料的配合比经轮碾机充分搅拌均匀而成。

  石粉蒸压加气混凝土砌块是以石粉废渣为硅质材料，经制浆后配以适量的生石灰和水泥钙质材料，搅拌浇注成型，由发气剂在料浆中发气，在一定的温度下水热合成的轻质、独立封闭多孔结构的新型建筑节能材料。

  (7)作为仿石涂料的原料

  石粉废弃物可占仿石涂料成分的70%～80%，其废物利用率很高。另外，既可以用天然废弃石粉生产色调单一、色泽较暗的低成本仿石涂料;又可以将天然石粉进行筛选，生产色泽鲜艳、天然石感强的高档仿石涂料。