摘要：本文介紹了國內(nèi)外建筑行業(yè)對砂石品質(zhì)要求的區(qū)別，分析了德國濕式自由沉降分級機Akorel在中國砂石行業(yè)的應(yīng)用前景，并詳細闡述了Akorel的工作原理、配級工藝以及在線控制系統(tǒng)。Akorel是生產(chǎn)高品質(zhì)建筑用砂的先進設(shè)備，有助于推動我國砂石行業(yè)的發(fā)展。
中國砂石骨料網(wǎng)于5月22日-24日在黃山市主辦“2014中國砂石骨料行業(yè)技術(shù)發(fā)展論壇”盛大召開并圓滿落幕。為配合本次論壇，中國砂石骨料網(wǎng)還向全行業(yè)和相關(guān)單位征集有關(guān)經(jīng)驗交流材料并匯編成冊，旨在幫助砂石企業(yè)及上下游行業(yè)企業(yè)制定發(fā)展戰(zhàn)略，開展技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動砂石行業(yè)技術(shù)進步及健康穩(wěn)定發(fā)展。材料匯編得到了相關(guān)行業(yè)企業(yè)的大力支持，涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的論文，對行業(yè)發(fā)展有良好的借鑒作用。
以下為中國AKWA+V/上海固可曼分離工藝設(shè)備有限公司胡龍、查輝的《德國Akorel智能型高品質(zhì)建筑用砂高效濕式在線級配調(diào)整工藝介紹》，原文如下：
摘要：本文介紹了國內(nèi)外建筑行業(yè)對砂石品質(zhì)要求的區(qū)別，分析了德國濕式自由沉降分級機Akorel在中國砂石行業(yè)的應(yīng)用前景，并詳細闡述了Akorel的工作原理、配級工藝以及在線控制系統(tǒng)。Akorel是生產(chǎn)高品質(zhì)建筑用砂的先進設(shè)備，有助于推動我國砂石行業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：Akorel，砂石，高品質(zhì)砂，級配，在線自動控制
1.前言
德國建筑有著悠久歷史，堅固程度舉世聞名，正如德國嚴謹?shù)墓I(yè)一樣可靠。德國人建造的房屋、橋梁都是百年建筑，他們不僅僅是建造房屋和橋梁，而是整個城市體系建造好以后，就一勞永逸。比如德國人建造的青島下水系統(tǒng)，每到夏天的暴風(fēng)雨總是如此可靠，這都源至德國嚴謹?shù)淖黠L(fēng)。而中國建筑質(zhì)量問題頻出，平均壽命只有30年，這很大一部分原因就是德國人對砂石品質(zhì)的要求遠遠高于中國。
砂石作為建筑行業(yè)基本原料之一，其嚴格的產(chǎn)品粒級要求與強度有著密切的關(guān)系，德國建筑行業(yè)標準對砂石的品質(zhì)有著近于苛刻的要求。在中國建筑行業(yè)，最受關(guān)注的是砂子的細度模數(shù)和石子的級配，卻不重視砂子的顆粒級配和石子的形狀；而德國全面重視這四個方面，對砂子的級配和細度模數(shù)，石子的級配及形狀都有嚴格要求，關(guān)于混凝土集料的標準DIN4226就有100頁。
由德國AKWApparate+VerfahrenGmbH研發(fā)的濕式自由沉降分級機Akorel(圖1和圖2)，能夠保證砂子分級后的產(chǎn)品有足夠精確的粒度分布，嚴格達到德國行業(yè)標準。Akorel已經(jīng)成為德國等歐洲國家天然砂場的標配，目前其在機制砂領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。
圖1自由式沉降分級機Akorel
圖2Akorel的3D視圖：給礦口，逆流水流箱(左邊)，分級箱(中間)，帶有內(nèi)部水流循環(huán)泵的溢流口(右邊)，產(chǎn)品收集槽(底部)
2.Akorel的應(yīng)用
Akroel的分級目的就是去除占很少部分的不需要的粒級，作為尾砂。根據(jù)德國建筑行業(yè)標準DIN4226，小于63μm的細泥含量是有限制的，對于高品級的砂，細泥含量標準要求苛刻程度遠超于中國。除此之外，作為濕式分級機械，Akorel已經(jīng)廣泛應(yīng)用于0-4mm范圍內(nèi)確定級配曲線的高品質(zhì)建筑用砂的生產(chǎn)。而對于高質(zhì)量的混凝土骨料，Akorel就可以按照預(yù)先設(shè)定的粒度分布曲線對砂子進行配級。生產(chǎn)商也可以根據(jù)自己具體的級配要求，設(shè)定級配曲線以保證高質(zhì)量的產(chǎn)品砂。其在歐洲有著壟斷性地應(yīng)用。
根據(jù)我國建設(shè)用砂GB/T14684-2011，品質(zhì)最高的天然砂和機制砂的顆粒級配要求為＞4mm的累計篩余為0-10%，小于150μm顆粒含量大約在0~10%區(qū)間內(nèi)；含泥量或者石粉含量(＜75μm)分別為≤1%和≤0.5%。對照中國建筑用砂標準要求，Akorel濕式分離系統(tǒng)可以產(chǎn)出更高品級的砂子細骨料，提高我國整個砂石行業(yè)水平，解決中國砂子品質(zhì)不高的難題，為整個建筑行業(yè)帶來高品質(zhì)細骨料。
Akorel型號多樣，處理量最高可達400t/h。除此之外，Akorel內(nèi)部漿料流速低，近乎自流，幾乎沒有磨損，維護方便；整個處理裝置電耗低、水耗低(循環(huán)水裝置)；其超現(xiàn)代化數(shù)據(jù)采集和處理的智能控制技術(shù)大大降低了人工成本。
3.Akorel的工作原理
3.1沉降分級
沉降分級過程圖如圖3所示。懸浮液(砂石質(zhì)量濃度30%左右)進入分級箱并在箱體內(nèi)作拋射運動。由于不同的粒度，砂石沿著不同的路徑開始沉降。粗顆粒在給料口的附近沉降，細顆粒向溢流口方向運動并依次沉降，從而實現(xiàn)分級，水平射出的逆流水流防止顆粒結(jié)塊，并將較細的砂粒沖向尾部。
圖3自由沉降分級
3.2卸料配級
隨著分級槽的長度增加，沉降的砂的顆粒越來越小。根據(jù)箱體的長度，Akorel可以生產(chǎn)8~16種不同粒度的砂子物料，通過電腦預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的產(chǎn)品粒級分布，控制各個卸料口的物料混合從而獲得預(yù)期級配的產(chǎn)品砂。各個卸料口裝有閥門和水位傳感器，當(dāng)足夠的砂粒沉積在閥門上方，水位傳感器葉片停止轉(zhuǎn)動，開關(guān)脈沖輸送到控制器，使相應(yīng)的卸料閥門打開，打開時間由預(yù)先設(shè)定的程序決定，卸料口結(jié)構(gòu)如圖4所示。每個卸料口裝有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，以控制出料去向(擺動式排料)，各個排料產(chǎn)物分別排放到三個配料槽，混合成3種最終產(chǎn)品。不能被利用的稱為尾砂，可通過旋流器、固體輸送泵和脫水篩的組合處理；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的粒徑分布曲線，產(chǎn)生兩種特定粒徑分布的產(chǎn)品砂，可直接進入脫水篩脫水。
圖4卸料口結(jié)構(gòu)
4.Akorel在線控制系統(tǒng)
電腦控制系統(tǒng)用于整個處理裝置運行和控制。在線控制是Akorel的關(guān)鍵核心技術(shù)，電腦控制安裝在固定的控制柜中，可以抵擋砂石生產(chǎn)惡劣的環(huán)境條件。
4.1可視化控制系統(tǒng)
分級效果取決于給礦物料(固含量、砂子成分和顆粒大小)、水平流脈沖(逆流、循環(huán)水)、灌裝率(干涉沉降)。確保高質(zhì)量的產(chǎn)品砂就需要了解這些影響因素，可視化控制可以在電腦上實現(xiàn)記錄具體的真實運行過程。電腦主界面可以清晰地展現(xiàn)自由沉降分級的卸料過程和各槽獲得的最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)，從而及時響應(yīng)影響因素的變化。
圖5可視化控制系統(tǒng)
4.2設(shè)定模擬
Akorel可以通過設(shè)定預(yù)期的粒徑分布獲得所需粒級的產(chǎn)品。許多砂廠處理的原砂來源于不同產(chǎn)地，原砂的品質(zhì)(粒徑分布)各不相同，某一粒級的含量在某些地方也波動明顯，確保建筑用砂較高的品質(zhì)顯得尤為重要。Akorel可以通過制定模擬這種簡潔的操作方法實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)置。在啟動、作業(yè)階段集中對分級產(chǎn)品抽樣，獲得產(chǎn)品粒徑分布曲線，如圖6，并在電腦程序中存儲這些數(shù)據(jù)，最多有100條預(yù)設(shè)的產(chǎn)品粒徑分布曲線存儲在系統(tǒng)中，隨時可以檢索調(diào)用。產(chǎn)品質(zhì)量或者數(shù)量的最優(yōu)化設(shè)置可以通過選擇所需的設(shè)定曲線實現(xiàn)，這個過程只需要點擊鼠標。多樣化的圖例和曲線趨勢有助于為用戶正確的選擇和評價預(yù)設(shè)參數(shù)。
圖6粒徑分布曲線
4.3產(chǎn)品產(chǎn)量的最優(yōu)化
粒徑分布曲線在誤差范圍內(nèi)統(tǒng)一表明了分級產(chǎn)品和最終所需產(chǎn)品的粒徑分布。相等時間內(nèi)，卸料快慢的調(diào)整和排料擺動通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。Akorel控制系統(tǒng)軟件可以準確記錄各個卸料槽產(chǎn)品的粒徑分布和投料量，根據(jù)產(chǎn)品需要最優(yōu)化卸料批次。除此之外，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)還可以盡可能地減少剩余物料排放到非控制砂中，觀察和再調(diào)整最小和最大批次可以進一步完善這個過程。
以下一個過程也是有效的調(diào)節(jié)方法。擁有較窄粒徑分布的高品質(zhì)砂被設(shè)定為產(chǎn)品1(作為主要的產(chǎn)品)，如果給礦量發(fā)生變化，產(chǎn)品2(可以改變預(yù)期設(shè)定)攤配到給礦中，改變給礦量，從而改變所需產(chǎn)品1的產(chǎn)量；如果某些粒級范圍內(nèi)投料量超出設(shè)定的產(chǎn)品1和2所允許的值，將會通過擺動機構(gòu)排放到尾砂中。
4.4其他程序介紹
隨著電腦控制技術(shù)的不斷發(fā)展，AKWA+V也不斷開發(fā)更方便更先進的控制程序。主要有以下幾種：
(1)卸料程序，通過時間和投料量調(diào)節(jié)(根據(jù)下游運輸系統(tǒng)的運輸量)。
(2)轉(zhuǎn)換程序，三槽與兩槽系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換，即獲得一個可控制產(chǎn)品或者兩個可控制產(chǎn)品。
(3)運行數(shù)據(jù)和警報顯示界面。
(4)根據(jù)給礦粒徑分布成分改變自動調(diào)節(jié)設(shè)定產(chǎn)品粒徑分布曲線。
(5)遠程控制。通過臺式或者移動電話系統(tǒng)和安全網(wǎng)絡(luò)鏈接進行遠程控制。
為了滿足客戶的需求，AKWA+V正在標準程序基礎(chǔ)上提供更進一步的操作細節(jié)，以竭盡實現(xiàn)客戶的特殊需求。沒有限制地與整個工廠控制系統(tǒng)的一體化將稱為可能。
5.結(jié)論
(1)中國建筑用砂國標要求表明廣泛應(yīng)用于歐洲砂場的Akorel可以彌補砂子級配波動的難題，大幅提高中國砂子品質(zhì)，解決建筑行業(yè)細骨料品質(zhì)不高的問題。
(2)Akorel工作原理和構(gòu)造簡單，運行穩(wěn)定，維護方便，生產(chǎn)電耗和水耗較低。
(3)Akorel在線控制系統(tǒng)先進，可以預(yù)定義100種砂子顆粒級配，系統(tǒng)誤差符合要求。電腦控制系統(tǒng)的應(yīng)用大副降低了生產(chǎn)中人工成本，有助于提高砂廠的技術(shù)水平，對砂石行業(yè)現(xiàn)代化礦山建設(shè)有著重大意義。
（作者：中國AKWA+V/上海固可曼分離工藝設(shè)備有限公司胡龍、查輝）
編輯：ls
