砂石骨料生产中如何进行环境保护

在水利水电工程建设中，往往需要开采大量的山场料用于加工混凝土骨料。而在开采、 加工过程中又容易对自然环境和人类生产、生活环境产生破坏和危害， 主要包括料场开采对植被和山坡体安全稳定的破坏，破碎筛分过程中所产生的粉尘、 噪音对大气质量和人类生存环境的影响， 以及冲洗筛分所产生的废水、 废渣对河流、 山谷、 陆地自然环境造成的影响等。环境保护是我国的基本国策，水利水电工程建设所需的人工骨料生产， 首先应从设计上充分考虑选择有利于环境保护的技术方案，尽量利用工程开挖的弃渣有用料加工混凝土骨料，尽量减少山场料的开采范围，使资源开发与自然环境趋于和谐统一。采料场的规划设计，应选择开采面积小，有用储量大的采区，同时应对开采区的坡体稳定、支护方法提出具体要求，防止开采设计不当引起的山体失稳、滑移对工程和人居造成伤害。对开采过程中产生的弃渣、废料应在指定的利于采取防护措施的位置堆存， 并做好排水等防护设计。骨料加工工艺流程的设计，应在满足混凝土骨料技术要求的前提下，尽量选择对环境影响相对较轻的干法生产工艺。选择湿法生产工艺时，必须采取合理的废水处理工艺对废水、 废渣进行综合利用，变废为宝，尽量减少废渣的弃置，使其达到环保要求。

　　1料场开采过程中的环境保护措施

　　在工程料源规划设计阶段， 应充分重视整个工程的土石方平衡， 对主体工程开挖的有用料加以综合利用。在技术指标相近的情况下，尽量使开挖料用于加工混凝土骨料， 减少工程开挖料的弃置，这对环境保护和降低工程投资均为有利。

　　山场料源比选和开采方案的设计，应在保证骨料质量、储量的前提下，选择有用储量大于80％的料场，覆盖层厚度要尽量小，以减少剥离量和弃料。

　　料场开采过程中， 应采取以下环保措施：

　　（1）在开采施工的每个梯段上， 设置必要的截水沟； 当开采面坡顶汇水面积较大时， 坡面上还应设置必要的急流槽， 将汇集的雨水、 地下水截至指定排水管涵， 杜绝乱排、 乱放， 防止沟涵设置不合理而引发的泥石流。

　　（2）搞好弃渣规划， 防止弃渣乱堆乱倒， 同时应规划好施工道路的布置和支挡建筑物， 做好必要的排水设施。

　　（3）在弃渣场的运行阶段， 应加强弃渣场的运行维护和管理。弃渣场规模较大、 堆存条件较复杂时， 还应加强对堆存边坡的安全监测， 防止发生偶然安全事故。

　　（4）制订切实可行的防尘、 降噪措施， 减少对大气的污染。钻爆时， 优化爆破参数， 控制扬尘。爆破前，应在岩石面洒水湿润， 爆破后进行洒水降尘。

　　（5）爆破施工前，应注意对爆破冲击波和震动的控制， 在爆破参数的设计上应优化控制单响药量，控制质点振动速度，以避免冲击波和飞石对邻近建筑物或设施的破坏。

　　（6）料场使用完毕后，做好清场与植被恢复，有条件时，可人造耕地或植树造林。并对已形成的开挖坡面、弃渣场加强防护处理，使其达到永久稳定，避免人为滑坡和泥石流发生。

　　2骨料加工过程中的环保技术措施

　　对于处理能力大于500t/h的大型砂石加工系统，从山场开采的毛料一般最少需要经过三级破碎、三级筛分后，才能分级出符合要求的人工级配碎石和砂。在骨料的破碎筛分过程中，为保证成品骨料质量和降低加工成本，一般根据加工原料特性和规模的不同，加工工艺有全干法生产和全湿法生产或两种工艺的结合。骨料的破碎会产生大量的扬尘和噪声， 筛分机通过电机带动激振器使物料在筛面作直线或圆周运动，物料在筛面的跳动和筛分机的机械运动，均会产生噪音。干式筛分会产生大量扬尘，湿式筛分有大量的污水需要处理。工程监测资料显示， 在设备扬起的粉尘中，游离二氧化硅含量约为原岩的63%～93%；破碎机的声级大于100db；振动筛的声级大于110db；为控制生产中成品砂的含泥指标，冲洗水中有用颗粒流失达10%～30%。因此为控制和降低生产对环境的污染，首先应从破碎设备选型和工艺设计上进行控制，其次还要进行详细的环保设计，并对施工和运行管理提出满足环保要求的技术措施和管理措施。

　　2.1破碎设备选型和技术设计中的环保措施

　　砂石加工设备大多是强烈的噪声源和尘源，对周围环境产生污染， 对生产人员健康产生威胁，在系统设备选型和技术设计时应预先考虑。

　　（1）破碎机的选择，应在满足工艺确定的破碎比前提下，同类破碎设备尽量选择重心低、转子或辐板运动幅度小、防护性能优良的的破碎设备，从源头将噪音控制在最小程度。

　　（2）振动筛在保证筛分效率的基础上，筛网尽量选择减震效果好的聚氨酯筛网。

　　（3）在系统规划阶段就要从环保理念出发，将系统的位置选择在距离办公生活设施和居民区较远的地方，同时破碎筛分车间尽量选择在山凹区域，避免扬尘和噪音扩散。

　　（4）破碎设备安放的基础在设计时应采用能够降低设备振动的结构形式，或采用有利于减弱设备振动的新材料。

　　2.2干法生产工艺中的环保设计

　　对干法生产，特别是颗粒致密原料生产时，产生的粉尘量更为严重。为降低噪音和粉尘量，国外的砂石加工厂为了使其满足环保要求，大多采用全干法生产。整个生产线为全密封设计，对产生的粉尘采用风机和收尘器进行回收，并采用分选机进行分级，对有用的粗颗粒进行回收利用。国内过去主要在破碎机的进出口部位采用洒水除尘，近年随着环保意识的提高，一些采用干法生产的砂石加工系统对破碎筛分设备也采用全密封环保设计。

　　图1为国内某工程采用干法生产的工艺流程图

　　2.3湿法生产工艺中的环保设计

　　为使成品骨料含泥量满足质量要求和调整砂中石粉的含量， 对生产量大、 原料中泥团和软弱颗粒不易剔除的系统，一般在工艺设计时，采用筛面加水冲洗和洗石工艺；对成品砂，为保证粒度模数和砂中石粉含量的要求，国内大多采用掺配调整工艺。棒磨机和立式冲击破碎机生产的半成品砂首先采用螺旋洗砂机洗去多余的石粉（或泥土），在洗选过程中有大量的有用细颗粒流失，为减少石粉（或泥土）的对外排放量，提高经济性，大多对冲洗废水和流失的细颗粒加以回收利用，外排的废水要求达到国家二级排放标准。

　　（1）石粉回收工艺。石粉回收处理的废水主要为来自最后一级筛分（一般为立破制砂的检查筛分）和棒磨机 制砂洗砂的溢流水， 砂的洗选目的是去除砂中小于0.08mm细粉（或泥），同时也使大量 0.08～1.60mm的中细颗粒流失。为了对流失的中细颗粒回收再利用，采用先将上述两部分废水集中收集在沉砂斗（池）中混合浓缩，浓缩后的砂浆用砂泵输送至专用设备进行处理。二滩工程采用的细砂回收工艺是将浓缩的砂浆送至成套设备顶部的水力旋流器进行再浓缩，旋流器的溢流水（一级污水）返回锥形沉砂斗再处理，旋流器浓缩后的砂浆进入固定筛用清水反复清洗，大于 1.2mm粗砂进入两套惯性振动脱水筛脱水，然后送往砂料罐。冲洗分级后的细砂连水及粗砂冲洗后的二级废水进入真空脱水装置下的锥形水力沉砂斗内浓缩，再次用砂泵送往真空脱水装置上方的水力旋流器再浓缩， 浓缩砂浆进入真空脱水装置脱水，干砂由螺旋机送往砂罐，通过真空滤网的部分细砂通过自重进入其下的锥形沉砂斗再次浓缩回收利用。两个沉砂斗的溢流水排入沉淀池沉淀。使对外排放的废料大大减少。乌江构皮滩水电站和彭水水电站砂石系统均采用细砂回收装置进行回收，其将收集浓缩后的砂浆用砂泵送入细砂回收装置上部的旋流器进行浓缩，上部溢流水进入竖流沉淀池沉淀处理，浓缩后浆液进入下部高频直线振动脱水筛脱水，剩余污水也进入竖流沉淀池沉淀处理。

　　（２）废水处理与回收工艺。人工砂石在生产过程中排放废水的处理方式一般有如下两种：① 采用预沉-沉淀的处理方案，对预沉过程中排放的废渣进行机械脱水，从中提取可回收利用的细砂和石粉，并配置相当容积的废渣脱水池，对机械脱水过程中排放的废渣和沉淀池排放的废渣采取自然存放脱水的方式；②对系统排放的废水先进行浓缩，对浓缩达到一定浓度的废渣进行机械脱水，浓缩池溢流水进入沉淀池澄清，再对机械脱水分离出来的弃渣和沉淀池排放的石粉和污泥进行最终机械脱水。第１种处理工艺，可有效降低水体回收系统的投资，操作运行较简单，但水体回收利用率将受到限制，实际运行时排放指标一般很难达到环保标准要求；第2种处理工艺，虽然工程投资比第1种方案高，但因机械脱水干化不受天气和气温的影响，运行效率高，排放指标容易满足要求。根据运行经验，废水回收利用率可达到80％。构皮滩水电站烂泥沟砂石系统采用5台细砂回收系统 进行污泥处理， 其废水处理与回收设计示意图见图2。

 

　　3 存在的问题及建议

　　目前，我国水利水电事业正蓬勃发展，一大批巨型水电站陆续上马，混凝土用量十分庞大，人工骨料加工处理能力一般都超过了2000t/h ，山场料的开采规模超过了50万m ³/月。为了处理好资源开发与环境保护的关系，设计、业主、施工等参建各方都要有强烈的环保意识。但有些工程环保意识薄弱， 特别是对人工骨料生产的环保投入不足，致使一些运行承包商从自身利益出发， 在系统运行时不能严格执行设计标准，经常发生偷排现象，对整个工程的环境保护造成了极大的负面影响。

　　为了提高工程建设的环保意识，需要从以下几方面共同努力：

　　（１）采用先进的工艺技术和破碎设备，降低工程费用，不断探索混凝土骨料干法生产工艺。推广湿法生产工艺废水处理和循环利用的新工艺，新技术。

　　（２）制订水利水电工程人工混凝土骨料生产环保强制性规范、 标准， 使混凝土骨料生产环保设计程序化。

　　（３）建议业主对人工骨料生产单列环保运行费，减轻运行承包商的生产经营费用压力。只有这样，才能使我国水利水电工程建设的环保水平上一个台阶，真正实现绿色砂石工程目标。