陕西某碎石道砟生产工艺技术改造研究

陕西某碎石道砟生产工艺技术改造研究

黄晓毅罗小新郑卫琳

陕西冶金设计研究院有限公司西安710032

摘要：本文通过对陕西某碎石道砟现有生产工艺存在问题的分析，提出了新的道砟生产工艺，解决了现有生产工艺存在的筛网磨损快，针状片状比例高，产品清洁度不够，细物料未合理利用等问题，在同类型矿山具有示范作用，应用前景广阔。

关键词：碎石道砟；筛网磨损；针片状比例；清洁度

前言

碎石道砟位于轨枕以下、路基面以上，主要作用是支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大荷载，均匀地分布到路基面上，减少路基的变形。砟块之间存在着空隙和摩擦力，使得铁路轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。根据《铁路碎石道砟》（TB/T2140—2008）规范[1]，碎石道砟按材质指标可分为特级道碴和一级道碴，其中，一级道砟按粒径又分为新建铁路一级道砟和既有线一级道砟。根据铁路道砟适用范围，特级道砟用于高速铁路和客运专线，新建铁路一级道砟一般用于新建普速铁路，既有线一级道砟用于既有线的维修[2]。

近年来，随着国家西部大开发不断深入，铁路建设飞速发展，铁路提速，高速铁路建设快速崛起，碎石道砟的需求量也逐年加大。陕西某碎石道砟现有生产线存在工艺流程落后、筛网磨损严重、道砟表面清洁度不达标、针片状比例过大等问题。因此，对该碎石道砟生产线进行工艺技术改造十分必要。

1资源概况

1.1矿物组成

该碎石道砟生产线处理的矿石为角闪石黑云母斑状花岗岩。主要成分为斜长石44%、钾长石20%、石英24%、黑云母6%、角闪石4%，含有少量磷灰石、绿帘石、方解石、榍石。斑晶主要由钾长石构成、粒径5-50mm不等，基质粒径1-3mm之间、由斜长石、石英、黑云母、角闪石和其他微量矿物构成。斜长石呈自形-半自形板柱状，聚片双晶发育，并显环带构造。钾长石在矿石中呈自形厚板状，具卡氏双晶，条纹十分发育，以斑晶形式产出，石英呈他形粒状，充填于长石粒间，波状消光明显。黑云母呈不规则叶片状，偶含榍石、锆石包体。

1.2物质成分

主要化学成分SiO261.66％、CaO1.58％、MgO1.09％、TFe2.75％、Al2O317.12％、S0.13％、TiO21.2％、P0.11％、K2O5.29％、Na2O5.12％、烧失量0.82％。

微量元素有Cu9.50ppm、Pb52.90ppm、Zn10.60ppm、Ni23.20ppm、Cr39.00ppm、V33.00ppm、Cd9.60ppm。

1.4物理性质

经测试化验，本区矿石标准集料冲击韧度（IP）为102.34，道砟集料压碎率（CB）为13%，硫酸钠溶液浸泡损失率为5.37%，矿石体积密度2.65g／cm3、吸水率0.4％、干燥抗压强度100.0MPa、弯曲强度18.0MPa、体积密度平均2.68g/cm3、饱和吸水率平均0.17%。

2、现有生产工艺

陕西某碎石道砟现有生产线主要生产既有线一级道砟，工艺采用“粗碎—筛分—细碎”流程，如图1所示。

图1陕西某碎石道砟现有生产工艺流程图

该工艺流程的特点是一段破碎后的石料通过带式输送机直接进入振动筛筛分，筛上大颗粒物料再进入二段破碎，降低了二段破碎处理量；但是一段破碎后排出的物料块度较大，造成振动筛的筛网磨损严重，筛网使用寿命短，设备故障率高，生产效率低，针片状指数高[3]。另外，现有生产线无水洗工序，产品粘粉较多，造成道砟颗粒表面清洁度不合格，不能满足铁路碎石道砟（TB/T2140—2008）的要求。

3、改造后的生产工艺

改造后的生产线主要用于生产铁路特级道砟和建筑骨料。根据《铁路采石管理规则》的规定，“破碎筛分应采用两段（多段）闭路工艺”[4]。本次技术改造采用“三段两闭路破碎—道砟水洗—细料整形”的工艺流程，如图2所示。

图2陕西某碎石道砟改造后生产工艺流程图

矿山开采的原矿进入粗碎作业前，原矿仓下给料设备采用棒条振动给料机可以起到预先筛分的目的，小于180mm的物料不经过粗碎作业，减少了粗碎颚式破碎机的处理量，延长颚式破碎机衬板寿命。改造后的工艺流程中闭路筛分设置在中碎之后，降低了进入振动筛的物料粒径，有效防止筛网磨损过快。据范俊权研究表明，石料经过一段破碎后直接进入二段破碎，能有效降低成品道砟的针片状指数，经检测道砟针片状指数为9%~16%[3]。

改造后的工艺流程增加了道砟的水洗作业。目前，在国内采石场中普遍采用振动筛水洗工艺，当碎石颗粒经过筛面时候，借用高压水的冲力和振动筛的搓揉作用，冲洗物料表面的黏土，使矿泥和道砟分离，提高了道砟表面清洁度[5]。其特点是投资低、见效快，简单易行。道砟水洗采用单层振动筛上架设高压水管和喷嘴完成道砟水洗作业。

另外，改造后的工艺在生产特级道砟的同时，新增了副产品建筑骨料，实现了粒级小于22mm物料的综合利用，更充分利用矿产资源，减少渣场堆放，增加了企业经济效益。

此外，改造后的生产工艺增加了原矿堆场喷雾降尘，物料进出口、振动筛筛面及各皮带转运点的密闭抽尘，道砟冲洗水的收集沉淀净化后循环利用等环保措施，有助于降低粉尘的危害，改善工人作业环境，职业卫生及环保效益显著。

4、结论

对陕西某碎石道砟生产工艺进行技术改造，延长了筛网工作时间，极大改善了道砟的产品质量，从而有助于延长道床的使用寿命和清筛周期。同时改造后的工艺还能获得建筑骨料副产品，增加了企业经济效益，提高了矿产资源利用率，实现了废石尾渣减量化。改造后的工艺环保效益与经济价值十分显著，值得类似矿山推广应用。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部．TB/T2140—2008铁路碎石道砟[S]．北京：中国铁道出版社，2008。

[2]王创，井国庆等.中俄铁路碎石道砟加工指标技术标准的对比研究[J].铁道技术监督，2017年2月（总第364期）。

作者简介：

姓名：黄晓毅；性别：女；民族：汉；籍贯：陕西西安；职称：工程师；学历：研究生；研究方向：有色金属矿采选技术及工艺设计