用于玻璃原料的石英砂，在內(nèi)陸地區(qū)大多是通過對(duì)石英巖礦的粉碎加工而獲得，目前石英巖的粉碎加工工藝主要是棒磨粉碎工藝和水碾粉碎工藝。其中水碾粉碎工藝具有裝置投資小、起步快、生產(chǎn)成本低、操作簡便、工藝靈活的特點(diǎn)，為許多中小生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)所青睞，占據(jù)著石英砂濕法生產(chǎn)的主要地位。

1、水碾粉碎工藝的演變與發(fā)展

1.1 水碾粉碎工藝的初期狀態(tài)與特點(diǎn)

水碾粉碎工藝是一種較為傳統(tǒng)的工藝方法，由于碾盤采用石質(zhì)材料制造，機(jī)械部件少，可大大減少粉碎作業(yè)中磁性材料在成品中的含量，簡化除鐵工序。因此，較早地應(yīng)用于石英砂粉碎加工中。水碾在石英砂粉碎加工中初期的生產(chǎn)方式比較落后，采用的是人工喂料和碾制，然后再由人工撈洗的方式獲得成品，這種工藝方法，不僅生產(chǎn)率低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且是一種半機(jī)械化的生產(chǎn)方式，不能適應(yīng)工廠大規(guī)模的生產(chǎn)作業(yè)的要求。水碾粉碎工藝具有投資小、起步快、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在石英砂粉碎作業(yè)中是不可缺少的工藝方法之一。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，提高水碾粉碎作業(yè)的規(guī)模化和連續(xù)化的程度，其工藝方法需要進(jìn)行改進(jìn)。

1.2 水碾粉碎工藝演變與發(fā)展

多年來人們一直在研究和探討水碾粉碎作業(yè)新的工藝方法。主要是從粉碎作業(yè)的方式入手，即從生產(chǎn)的連續(xù)性、規(guī)模化，從減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和操作的便利性以及提高水碾作業(yè)的機(jī)械化程度等方面進(jìn)行研究和改進(jìn)。通過人們不斷的探討和努力，當(dāng)今水碾粉碎的作業(yè)形式發(fā)生了根本性的變化，由起初單臺(tái)水碾的作業(yè)形式，逐步發(fā)展為兩臺(tái)、三臺(tái)、四臺(tái)水碾的組合，直至發(fā)展為八臺(tái)水碾等以上的群碾作業(yè)形式。原先入碾前的大塊礦石，由人工錘破，現(xiàn)已由機(jī)械取代，入料方式也從手工喂入，改為半機(jī)械化的操作方式。近年來，石英砂廠家跟蹤水碾粉碎工藝的演變與發(fā)展，對(duì)水碾的粉碎工藝進(jìn)行了較為深入和細(xì)致的探討與研究，形成了自己一套較為成熟的工藝?yán)碚摚⒃趯?shí)際生產(chǎn)中被許多石英砂加工企業(yè)所采用。

2、水碾粉碎工藝改進(jìn)與設(shè)計(jì)

2.1 總體方案設(shè)計(jì)

要提高石英砂水碾粉碎工藝的生產(chǎn)率，須打破傳統(tǒng)的作業(yè)模式，在許多工藝環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)考慮由機(jī)械作業(yè)取代人工作業(yè)。在擬定工藝方案時(shí)，應(yīng)從裝置生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)連續(xù)性、機(jī)械化程度、投資成本等方面進(jìn)行綜合分析。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為成熟的工藝流程是：石英巖礦→破碎→輸送(帶式輸送機(jī))→料庫→喂料→水碾→輸送(砂泵)→分級(jí)工段。

2.2 破碎工段設(shè)計(jì)與要求

石英砂水碾粉碎作業(yè)中，首先需對(duì)大塊的礦物原料進(jìn)行初步破碎加工，然后喂入碾中進(jìn)行粉碎。過去這一過程由人工錘破方式完成。人工錘破的作業(yè)方式不僅生產(chǎn)率低，而且工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前這道工序由機(jī)械來完成。在破碎工段主要完成礦物原料的破碎和輸送，在工序方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：

(1)破碎設(shè)備的選用應(yīng)考慮礦物原料的尺寸和生產(chǎn)率要求；

(2)礦石入機(jī)方式應(yīng)簡便和連續(xù)，操作省力，勞動(dòng)強(qiáng)度低，設(shè)備維護(hù)和檢修方便；

(3)料斗的結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)置的位置應(yīng)便于礦物運(yùn)輸車直接向料斗喂料，以減少礦物原料的周轉(zhuǎn)，降低鏟運(yùn)車輛的部件磨損和動(dòng)力消耗。因此，在設(shè)計(jì)破碎工段工藝方案時(shí)，可考慮將破碎機(jī)設(shè)置在地面以下，采取地下坑道的立體布置形式,達(dá)到將礦物原料連續(xù)破碎和輸送的要求(見圖1)。

2.3 喂料工段的設(shè)計(jì)

過去石英砂水碾粉碎作業(yè)采用人工喂料，通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，目前喂料工段設(shè)置了中間料庫，由破碎工段送來的破碎料先進(jìn)入料庫，料庫與水碾中間設(shè)置有溜槽和控制閘板，喂料時(shí)由人工控制閘板向水碾喂料。為保證喂料操縱的順暢、連續(xù)和均勻，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：

(1)料庫應(yīng)具有一定的庫容量，保證當(dāng)破碎工段進(jìn)行維護(hù)和修理時(shí)，石碾粉碎工段仍能連續(xù)供料；

(2)料庫底板排料口設(shè)置的位置和高度以及溜槽的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)使排料順暢和操作便利，各臺(tái)水碾供料應(yīng)均勻一致；

(3)料庫下面的操作平臺(tái)應(yīng)具有足夠的操作空間，便于操作人員操作和觀察設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)須考慮排放操縱和控制設(shè)備的空間。

另外，由于喂料工段設(shè)置了料庫，使原先分散于室外操作的電控控制柜移入料庫下方的操作平臺(tái)內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)電控裝置的集中控制。

2.4 水碾布局方案研究和改進(jìn)

單臺(tái)水碾的生產(chǎn)能力有限，再加上人工喂料和撈洗的作業(yè)方式，是石英砂水碾生產(chǎn)率低的主要原因。提高石英砂水碾粉碎工藝生產(chǎn)中的生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模問題，靠單臺(tái)水碾是難以實(shí)現(xiàn)的，須由數(shù)臺(tái)水碾聯(lián)合作業(yè)，組成水碾的作業(yè)群。水碾作業(yè)群的組合和形成，解決了其生產(chǎn)率低的問題。采用水碾聯(lián)合作業(yè)時(shí)，其布局方案是關(guān)鍵，主要牽涉到向水碾連續(xù)供料問題。過去部分企業(yè)在擴(kuò)大水碾生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，僅考慮增加水碾的數(shù)量，而忽略水碾連續(xù)化供料等問題。起初水碾的布局方案，大多數(shù)企業(yè)采用的是一字排開的作業(yè)陣容，這種布局方案不僅占用較大的生產(chǎn)場地，而且也不便于集中、連續(xù)性供料和半成品的連續(xù)輸送，因此，合理的工藝布局是石英砂水碾粉碎作業(yè)工藝設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

近年來石英砂廠家通過對(duì)群碾聯(lián)合作業(yè)的不斷探討和研究，采用以料庫為中點(diǎn)，水碾按一定間隔分布于料庫周圍的布局方案。實(shí)踐證明這種布局方案較為合理，同時(shí)也解決了由料庫集中向各臺(tái)水碾分散供料問題。通過進(jìn)一步研究表明，水碾的臺(tái)數(shù)以八臺(tái)或十臺(tái)為一粉碎群組的粉碎作業(yè)方案較為合理(見圖2)。

從上述水碾的工藝布置圖可以看出，這樣布局方案不僅裝置緊湊，占地面積小，而且解決了水碾連續(xù)化供料問題，使粉碎后的半成品便于匯集和集中輸送，便于半成品料中的返料返回水碾中再次粉碎。在群碾布局方案的設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮水碾與料庫，水碾與水碾之間的間隔距離問題，同時(shí)還應(yīng)考慮碾盤更換和機(jī)械裝配的維護(hù)和檢修所需的空間距離問題。

3、結(jié)論

石英砂水碾粉碎工藝通過上述方案的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，改變了傳統(tǒng)作業(yè)模式，由于一套破碎工序采用兩套八臺(tái)組合式的群碾粉碎系統(tǒng)，使得裝置的生產(chǎn)能力已大大超出一套棒磨粉碎的工藝系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)，還大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。如原先八臺(tái)水碾需16人操作，而今連破碎工段僅需3人即可完成。與棒磨粉碎工藝相比，經(jīng)過改進(jìn)的石英砂水碾工藝具有設(shè)備投資小，生產(chǎn)成本低和工藝簡單的特點(diǎn)。