谢宪中：创新骨料线设计 推进供给侧改革

  当前越来越多水泥企业进入砂石骨料行业，相关企业表示水泥企业生产砂石骨料具有先天的优势，很少提及可能存在的问题，那么水泥企业生产砂石骨料中普遍存在哪些问题？怎样利用水泥企业的废石生产出高端优质骨料？带着这些问题，中国水泥网记者近日采访了国家首批注册采矿师、资深矿业工程专家、 天津水泥工业设计研究院 谢宪中教授级高工。

矿业工程专家、天津水泥工业设计研究院 谢宪中 教授在现场调研

  记者：当前越来越多水泥企业进入砂石骨料行业，相关企业表示水泥企业生产砂石骨料具有先天的优势，很少提及可能存在的问题，您认为水泥企业生产砂石骨料中普遍存在哪些问题？

  谢宪中表示：

  水泥企业生产砂石骨料 具有资金、资源、矿权、管理、降本、利废的优势，但也存在一些局限性的问题：

  1.1 水泥企业的砂石骨料生产线的布局受到石灰岩分布的制约

  我国虽然是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一，除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据初步统计，全国石灰岩分布面积达45万Km2左右，约占国土陆地面积的1/20，其中能供做水泥原料的石灰岩资源量约占总资源量的25%～33%：全国已发现水泥石灰岩矿点近8000处，其中已探明资源量的有1286处，其中大型矿床257处、中型481处、小型486处（资源量大于8000万吨为大型、4000～8000万吨为中型、小于4000万吨为小型)，共计保有矿石资源量542亿吨，其中石灰岩资源量约504亿吨，占93%；大理岩资源量38亿吨左右，占7%。为了满足环境保护、生态平衡，防止水土流失，保护风景名胜等方面的需要，特别是随着我国小城镇建设规划的不断完善和落实，可供水泥及骨料生产的石灰岩的开采量还将逐步减少。

  但是，上述资源的分布却很不均匀：上海市、香港、澳门等地无保有石灰岩资源量分布，即使在同一省份，也是分布很不均的。中国的碳酸钙四大生产基地是：陕西省保有资源量49亿吨，为全国之冠；其余依次为安徽省、广西自治区、四川省及重庆市，各保有资源量34～30亿吨；山东省、河北省、河南省、广东省、辽宁省、湖南省、湖北省，各保有资源量30～20亿吨；黑龙江省、浙江省、江苏省、贵州省、江西省、云南省、福建省、山西省、新疆自治区、吉林省、内蒙古自治区、青海省、甘肃省，各保有资源量20～10亿吨；北京市、宁夏自治区、海南省、西藏自治区、天津市，各保有资源量5～2亿吨。

  综上所述，由于砂石骨料生产线宜靠近原料基地而建，因此，在上海等等东部市场发达的国际化大都市，却无砂石骨料生产线设计建设的先天条件，这样一来，出现了 “有市场的地方无资源”，“有资源的地方少市场”。

  1.2 少数水泥企业用于制作砂石骨料的夹石的抗压强度有一些局限性

  譬如少数水泥企业用于制作砂石骨料的夹石的抗压强度不太高，大约为50-101MPa，这在生产高端优质骨料时，受到一些制约（可通过创新骨料线的工艺设计，整形骨料粒形、优化颗粒级配等，来弥补这一先天的缺陷）。

  记者：随着国内固定资产投资的剧增，特别是基建投资的加大，各地砂石骨料生产线上马速度越来越快，产能也越来越大。局部过剩会出现吗？您作为权威专家，请谈谈如何防止这种现象出现？

    谢宪中表示：

    李克强总理在《政府工作报告》指出：2017年要完成铁路建设投资8000亿元、公路水运投资1.8万亿元，再开工15项重大水利工程，继续加强轨道交通、民用航空、电信基础设施等重大项目建设，这对砂石骨料生产线新建上马是重大利好。

  尤其值得一提的是，随着当前国内固定资产投资的剧增，特别是铁路、公路、水运港口、重大水利工程、轨道交通、民用航空、电信基础设施投资的加大，可能刺激有关联的砂石骨料生产线上马速度越来越快，产能也愈来愈大，未来将会出现局部产能过剩的现象，因此，合理规划布局骨料工厂，创新设计高端优质骨料，则显得尤为重要。

矿业工程专家、天津水泥工业设计研究院 谢宪中教授在现场调研

  2.1 合理规划布局骨料工厂，提高预见性

    为了防止这种现象出现，水泥企业在设计建设砂石骨料生产线时，应委托实力雄厚、业绩突出、行业领军的建材行业甲级大型设计院进行合理规划或布局、创新设计或总包，确保做好因料制宜、因厂施策的个性化特色化设计建设，切实保障早出骨料、快出骨料、出好骨料。

  在合理规划或布局前，设计院应配合业主充分做好市场调研，搜集第一手海量市场资料，并进行大数据处理，为业主合理规划、布局、投资，当好参谋。

  2.2 创新设计高端优质骨料，找准发力点

  天津院建院60多年来，设计和建设了一批开采方式低碳化、资源利用高效化、生产工艺环保化、矿山环境生态化的绿色优质骨料生产线，引领了优质砂石骨料业态的发展，切实避免了低水平重复投资，减少了无效供给、扩大了有效供给，更好适应和引导需求，提高了砂石骨料供给侧改革的精准性、有效性、针对性。这是因为优质骨料（同样的原料、创新的设计、连续的级配、良好的粒形、不同的售价）受到终端用户的普遍欢迎，而且能够做到优质优价，给企业创造新的利润增长点。

  记者：您作为资深专家，请谈谈如何充分利用水泥企业的废石，创新设计高端优质砂石骨料生产线？进而为企业创造新的利润增长点？

矿业工程专家、天津水泥工业设计研究院 谢宪中 教授在现场调研

  谢宪中表示：

  您提的这个问题很好，这与设计院的创新设计息息相关，前面已经提到：水泥企业生产砂石骨料，如果是利用现有水泥矿山，一般矿岩石中含钙较高，少数矿山的岩石抗压强度不太高，大约为50-101MPa，这在生产高端优质骨料时，受到一些制约（可通过创新骨料线的工艺设计，整形骨料粒形、优化颗粒级配等，来弥补这一先天的缺陷），因而骨料只能用于普通中等标号的混凝土，这样的骨料，市场供应充足（未来将会出现局部产能过剩的现象），售价不太高，而市场的规律是“物以稀为贵”，但即使这样，如果生产的骨料具有良好的粒形和颗粒级配，混凝土的性能和品质都将有较大改善，为了适应供给侧改革，水泥企业应创新设计高端优质骨料生产线，即在骨料粒形、骨料的级配等技术指标方面下功夫，做到优质优价。

  需要强调的是，优质骨料的性能指标一般除重点关注骨料的岩性外，同时关注骨料粒形、骨料的级配等技术指标。而在实际生产应用中，人们把关注的重点往往放在粒形而忽略了骨料的岩性和级配。正因为这样，在砂石骨料生产线设计建设时，在设备选型和加工工艺流程方面，往往没有加以考虑，以致后期要对骨料生产线进行设计 改造才能够生产优质骨料。

  生产优质骨料看似设备、流程的选择会增加投资和运行成本，其实不然，优质骨料能够围绕以客户需求为中心，帮助混凝土生产施工企业降低成本，提升混凝土品质，这种客户的受益最终会传导到骨料生产企业，因此，可以这么说，砂石加工厂要把生产优质骨料作为创新设计的一条原则加以倡导与推广，旨在实现骨料制造业的优质高效和可持续发展。

  创新设计高端优质骨料生产线，鼎力推进砂石骨料供给侧结构性改革，应在以下几方面加强设计创新：

  一般来说，影响获得高端优质骨料的因素包括：岩性、加工工艺流程、设备选型、设备制造厂家的实际业绩这四个主要方面。

  3.1  设计选好原材料（岩性）

  不同岩性，即使设备和加工工艺完全一样，骨料的质量是不同的，以针片状为例，灰岩和花岗岩相比，两者加工后的骨料成品针片状含量相差可在7%以上。即使同为花岗岩，两个不同地方的岩性也有差异，针片状含量相差也可能会达到10%以上。当岩性已经选定，是否能够获得理想的高端优质骨料，就取决于加工工艺流程的选择了。

  3.2  创新设计加工工艺流程

  骨料产品一般可分为25-15mm、15-10mm、10-5mm、5-0mm（可根据市场需求调整），其中希望25-10mm的料比例越高越好，5-0mm中小于0.075mm的石粉含量越少越好。如果需要25-10mm骨料比例最多，使用圆锥破的加工工艺流程无疑是最好的选择，因为圆锥破靠挤压破碎，避免了过粉碎；但一种担心是圆锥破的产品粒形是否会差，实际情况是，圆锥破的粒形是可以控制的非常好的，对某些岩石，甚至圆锥破的粒形比反击破的粒形略好一些，但是，做到这一点的前提条件是圆锥破具有挤满腔承压破碎功能，同时设计运用中细碎的工艺流程。

  一些骨料生产企业采用的初级锤破+反破两段破碎工艺，有人认为是最佳的破碎工艺，但这是对骨料的级配以及成品率没有做详细分析前得出的结论。事实上，为了得到最佳的骨料级配，25-10mm骨料的占比最大化，石粉最小化，多段破碎是必须的选择。多段工艺的选择虽然有优势，但其不足也是存在的，因为采取多段破碎筛分作业，辅助设备，如胶带输送机，除尘设施，占地面积等都是其不利因素，但如果结合地形，精心创新设计就能把这些不利因素降到最低。

  一般情况，设备和加工工艺是紧密结合，应整体考虑。由于多段破碎对骨料级配有利，故一般推荐采用三段破碎，即初碎+中碎+细碎。见图3-1

图3-1，加工工艺选择

  3.3  合理设计比选加工设备类型

  根据原材料的岩性，为确保生产具有良好的粒形和颗粒级配的高端优质骨料，应合理比选加工设备类型。

  初碎设备选择：初碎的主要目的是将大块石料（1000mm）破碎至便于胶带机等输送设备可运输的粒度（小于300mm），可根据具体情况，选择颚破、反击破、旋回破、锤破；颚破、反击破一般最大处理能力控制在1000吨/小时；锤破最大处理能力控制在2000吨/小时以内；旋回破的处理能力为1500吨/小时-5000吨/小时；从能耗或运行成本来看，旋回、颚破、反破、锤破依次增加，但是设备投资正好相反。

  中碎设备选择：中碎是将初碎产品由300mm破碎至80mm以下，以便于为下道工序进行成品加工，中碎选择圆锥、反破，尤其值得一提的是，中碎并不希望将300mm料一次直接加工成成品，因为不利于成品骨料的级配和25-10mm粒级比例的最大化。反破一般用于石灰石等中等偏软岩石，圆锥式破碎机却可以软硬岩石兼顾。

  细碎和整形设备选择：圆锥、反破、立轴是可以选择的，反破生产的产品粒形一般较好，但只适应于中等硬度低磨蚀性的岩石。

  3.4  遴选性价比高的设备制造商

  同样种类、同样产能的设备，如圆锥式破碎机、反击式破碎机，不同厂家的设备性能差异很大，就粒形而言，国产CC系列圆锥破，通过吸收国外技术，性能已经达到进口破碎机的性能，能实现满腔承压破碎，产品粒形方正、粒形针片状少，能耗低；同样对于反击破碎机，国产HS系列反击破采用的是重型反击板和香蕉形板锤，破碎后的成品骨料的级配稳定，模数对级配的影响较小，创新解决了板锤的磨损随时都可能改变成品骨料级配的难题。

  一言以蔽之，只要善于设计创新、工艺创新，完全能够充分利用水泥企业的废石生产出高端优质骨料，以鼎力推进砂石骨料供给侧结构性改革，避免未来低端产品的产能过剩。

  编者按：2017年3月23日，中国水泥网将在杭州举办“2017第六届中国水泥网年会暨百强榜颁奖典礼”。年会以“紧盯新标杆 塑造新业态”为主题，特邀行业领导、经济学家、研究机构、水泥百强企业、供应商百强企业等，深入解读产业政策与宏观经济走势，探讨水泥行业如何应对市场转型考验，实现可持续发展。欢迎踊跃报名参加！

  附件：2017第六届中国水泥网年会通知及参会回执