I. Bối cảnh về nhu cầu cát sỏi xây dựng hiện đại
Với tốc độ đô thị hóa toàn cầu đang tăng tốc, lượng tiêu thụ cát sỏi hàng năm của ngành xây dựng nước ta dự kiến sẽ vượt quá 20 tỷ tấn vào năm 2025, trong đó tỷ lệ cát nhân tạo tăng từ 65% năm 2020 lên 82% vào năm 2025. Lấy Khu Thương mại Tự do Thiên Hải Thâm Quyến làm ví dụ, việc xây dựng trong phạm vi một km vuông của khu vực này cần khoảng 1,2 triệu tấn cát sỏi, đặt ra những yêu cầu khắt khe về hiệu quả, chất lượng và tính thân thiện với môi trường của dây chuyền sản xuất cát. Giải pháp này đáp ứng công suất 600 tấn/giờ và cung cấp một cấu hình cân bằng giữa hiệu quả kinh tế và tính bền vững.
II. Cấu hình thiết bị cốt lõi và tối ưu hóa thông số
1. Hệ thống nghiền sơ cấp
Lựa chọn thiết bị: Máy nghiền hàm PE-1200×1500 (Công suất xử lý 800-1000 tấn/giờ)
Thông số kỹ thuật: Kích thước cửa nạp liệu 1200×1500 mm, phạm vi điều chỉnh cửa xả liệu 150-300 mm, công suất động cơ 220 kW
Tình huống ứng dụng: Nghiền các vật liệu cứng như đá granit (độ cứng Mohs 6-7) và đá bazan, với tỷ lệ nghiền lên đến 6:1
Nghiên cứu điển hình: Dữ liệu thử nghiệm từ một mỏ đá granit ở Quảng Tây cho thấy sau 72 giờ hoạt động liên tục, nhiệt độ ổ trục vẫn ổn định dưới 65°C, với tỷ lệ hỏng hóc dưới 0,3%.
2. Hệ thống nghiền trung bình
Giải pháp vật liệu có độ cứng cao:
Thiết bị chính: Máy nghiền côn thủy lực xi lanh đơn SC315S (Công suất 450-650 tấn/giờ)
Thiết bị phụ trợ: Hai máy nghiền côn đa xi lanh HXHP500 (Công suất 300-450 tấn/giờ/máy)
Điểm nổi bật về kỹ thuật: Nguyên lý nghiền nhiều lớp giúp giảm hàm lượng mảnh vụn xuống ≤8%, vượt xa yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia là 15%.
Giải pháp vật liệu có độ cứng trung bình đến thấp:
Máy nghiền va đập PF-1820 (Công suất 300-500 tấn/giờ)
Ưu điểm: Thành phẩm có hàm lượng khối ≥90%, phù hợp để làm cốt liệu bê tông.
So sánh mức tiêu thụ năng lượng: Máy nghiền côn tiêu thụ 1,2 kWh/tấn điện/tấn, trong khi máy nghiền va đập tiêu thụ 1,5 kWh/tấn. Tuy nhiên, máy nghiền va đập có chi phí bảo trì thấp hơn 35%.
3. Hệ thống tạo hình và định hình cát
Lựa chọn thiết bị: Máy tạo hình cát va đập trục đứng HVI1250 (công suất 200-350 tấn/giờ)
Đột phá kỹ thuật:
Thiết kế rotor khoang sâu tăng năng suất lên 20%
Mô đun độ mịn được điều khiển tần số (2,2-3,0) đáp ứng các yêu cầu của bê tông mác C30-C60
Hàm lượng bụi đá có thể được kiểm soát trong phạm vi 3-8%
Hiệu quả định hình: Sau khi xử lý bằng thiết bị này, giá trị nghiền cốt liệu giảm từ 18% xuống 12%, và giá trị chống mài mòn Los Angeles giảm từ 28% xuống 22%.
4. Hệ thống sàng lọc và bảo vệ môi trường
Thiết bị sàng lọc: Máy sàng rung ba cấp 3YK3072 (công suất xử lý 600 tấn/giờ)
Thông số kỹ thuật lưới sàng: Sàng composite ba lớp 5mm, 10mm và 20mm
Hiệu suất sàng lọc: ≥95%, Tỷ lệ loại bỏ sai lệch ≤2%
Thiết bị bảo vệ môi trường:
Máy hút bụi xung: Diện tích lọc 1200 m², Nồng độ phát thải ≤10 mg/m³
Hệ thống phun sương khử bụi: Bán kính bao phủ 50 m, Hiệu suất khử bụi 85%
Thiết kế giảm tiếng ồn: Độ ồn vận hành tổng thể của thiết bị ≤75 dB(A)
III. Nghiên cứu điển hình dự án
1. Dự án đá granit (Tuyền Châu, Phúc Kiến)
Cấu hình: Máy nghiền hàm PE-1500×1800 + Máy nghiền côn SC315S + Máy nghiền va đập PF-1520
Kết quả:
Công suất: 620 tấn/giờ, với 35% thành phẩm chứa cát nhân tạo 0-5mm.
Điện năng tiêu thụ: 18 kWh/tấn, giảm 12% so với quy trình truyền thống.
Nồng độ bụi phát thải: 8,2 mg/m³, vượt tiêu chuẩn EU.
2. Dự án đá vôi (Lạc Dương, Hà Nam)
Cấu hình: Máy nghiền hàm PE-900×1200 + Máy nghiền va đập PF-1315 + Máy tạo cát HVI800
Phân tích đầu tư:
Tổng đầu tư thiết bị: 6,8 triệu nhân dân tệ, bao gồm lắp đặt và vận hành.
Chi phí vận hành hàng năm: 2,4 triệu nhân dân tệ (bao gồm điện, phụ tùng hao mòn và nhân công).
Thời gian hoàn vốn: 1,8 năm (dựa trên giá cát nhân tạo là 85 nhân dân tệ/tấn).
IV. Đề xuất Tối ưu hóa Hệ thống
1. Tối ưu hóa Công suất Phù hợp
Công suất xử lý của thiết bị nghiền thứ cấp phải ≥ 120% công suất xử lý của thiết bị nghiền sơ cấp (ví dụ: nếu nghiền sơ cấp là 800 tấn/giờ, thì nghiền thứ cấp cần ≥ 960 tấn/giờ).
Thiết kế Dung tích Thùng đệm: Được cấu hình ở mức gấp 1,5 lần công suất xử lý tối đa (cần 900 m³ cho giải pháp này).
2. Hệ thống Thu hồi Cát mịn
Cấu hình: Máy thu hồi cát mịn XS3020 (công suất xử lý 150-200 tấn/giờ)
Phân tích lợi ích:
Tỷ lệ cát đầu ra tăng 8-10% (từ 65% lên 73%)
Tỷ lệ tái chế nước đạt 90%, tiết kiệm 30%
Chi phí thu hồi cát mịn chỉ 12 nhân dân tệ/tấn, thấp hơn giá mua ngoài (45 nhân dân tệ/tấn)
3. Hệ thống Điều khiển Thông minh
Triển khai: Hệ thống PLC + SCADA, đạt được:
Giám sát thời gian thực 12 thông số bao gồm độ rung, nhiệt độ và dòng điện của thiết bị
Tự động điều chỉnh tốc độ cấp liệu để duy trì hệ số tải tối ưu từ 85% đến 90%
Độ chính xác cảnh báo lỗi ≥ 95%, giảm thời gian ngừng máy ngoài kế hoạch
