摘要：本文介紹了國內外建筑行業對砂石品質要求的區別，分析了德國濕式自由沉降分級機Akorel在中國砂石行業的應用前景，并詳細闡述了Akorel的工作原理、配級工藝以及在線控制系統。Akorel是生產高品質建筑用砂的先進設備，有助于推動我國砂石行業的發展。
中國砂石骨料網于5月22日-24日在黃山市主辦“2014中國砂石骨料行業技術發展論壇”盛大召開并圓滿落幕。為配合本次論壇，中國砂石骨料網還向全行業和相關單位征集有關經驗交流材料并匯編成冊，旨在幫助砂石企業及上下游行業企業制定發展戰略，開展技術創新，提高產品質量，推動砂石行業技術進步及健康穩定發展。材料匯編得到了相關行業企業的大力支持，涌現出許多優秀的論文，對行業發展有良好的借鑒作用。
以下為中國AKWA+V/上海固可曼分離工藝設備有限公司胡龍、查輝的《德國Akorel智能型高品質建筑用砂高效濕式在線級配調整工藝介紹》，原文如下：
摘要：本文介紹了國內外建筑行業對砂石品質要求的區別，分析了德國濕式自由沉降分級機Akorel在中國砂石行業的應用前景，并詳細闡述了Akorel的工作原理、配級工藝以及在線控制系統。Akorel是生產高品質建筑用砂的先進設備，有助于推動我國砂石行業的發展。
關鍵詞：Akorel，砂石，高品質砂，級配，在線自動控制
1.前言
德國建筑有著悠久歷史，堅固程度舉世聞名，正如德國嚴謹的工業一樣可靠。德國人建造的房屋、橋梁都是百年建筑，他們不僅僅是建造房屋和橋梁，而是整個城市體系建造好以后，就一勞永逸。比如德國人建造的青島下水系統，每到夏天的暴風雨總是如此可靠，這都源至德國嚴謹的作風。而中國建筑質量問題頻出，平均壽命只有30年，這很大一部分原因就是德國人對砂石品質的要求遠遠高于中國。
砂石作為建筑行業基本原料之一，其嚴格的產品粒級要求與強度有著密切的關系，德國建筑行業標準對砂石的品質有著近于苛刻的要求。在中國建筑行業，最受關注的是砂子的細度模數和石子的級配，卻不重視砂子的顆粒級配和石子的形狀；而德國全面重視這四個方面，對砂子的級配和細度模數，石子的級配及形狀都有嚴格要求，關于混凝土集料的標準DIN4226就有100頁。
由德國AKWApparate+VerfahrenGmbH研發的濕式自由沉降分級機Akorel(圖1和圖2)，能夠保證砂子分級后的產品有足夠精確的粒度分布，嚴格達到德國行業標準。Akorel已經成為德國等歐洲國家天然砂場的標配，目前其在機制砂領域的應用也日益廣泛。
圖1自由式沉降分級機Akorel
圖2Akorel的3D視圖：給礦口，逆流水流箱(左邊)，分級箱(中間)，帶有內部水流循環泵的溢流口(右邊)，產品收集槽(底部)
2.Akorel的應用
Akroel的分級目的就是去除占很少部分的不需要的粒級，作為尾砂。根據德國建筑行業標準DIN4226，小于63μm的細泥含量是有限制的，對于高品級的砂，細泥含量標準要求苛刻程度遠超于中國。除此之外，作為濕式分級機械，Akorel已經廣泛應用于0-4mm范圍內確定級配曲線的高品質建筑用砂的生產。而對于高質量的混凝土骨料，Akorel就可以按照預先設定的粒度分布曲線對砂子進行配級。生產商也可以根據自己具體的級配要求，設定級配曲線以保證高質量的產品砂。其在歐洲有著壟斷性地應用。
根據我國建設用砂GB/T14684-2011，品質最高的天然砂和機制砂的顆粒級配要求為＞4mm的累計篩余為0-10%，小于150μm顆粒含量大約在0~10%區間內；含泥量或者石粉含量(＜75μm)分別為≤1%和≤0.5%。對照中國建筑用砂標準要求，Akorel濕式分離系統可以產出更高品級的砂子細骨料，提高我國整個砂石行業水平，解決中國砂子品質不高的難題，為整個建筑行業帶來高品質細骨料。
Akorel型號多樣，處理量最高可達400t/h。除此之外，Akorel內部漿料流速低，近乎自流，幾乎沒有磨損，維護方便；整個處理裝置電耗低、水耗低(循環水裝置)；其超現代化數據采集和處理的智能控制技術大大降低了人工成本。
3.Akorel的工作原理
3.1沉降分級
沉降分級過程圖如圖3所示。懸浮液(砂石質量濃度30%左右)進入分級箱并在箱體內作拋射運動。由于不同的粒度，砂石沿著不同的路徑開始沉降。粗顆粒在給料口的附近沉降，細顆粒向溢流口方向運動并依次沉降，從而實現分級，水平射出的逆流水流防止顆粒結塊，并將較細的砂粒沖向尾部。
圖3自由沉降分級
3.2卸料配級
隨著分級槽的長度增加，沉降的砂的顆粒越來越小。根據箱體的長度，Akorel可以生產8~16種不同粒度的砂子物料，通過電腦預先設置相應的產品粒級分布，控制各個卸料口的物料混合從而獲得預期級配的產品砂。各個卸料口裝有閥門和水位傳感器，當足夠的砂粒沉積在閥門上方，水位傳感器葉片停止轉動，開關脈沖輸送到控制器，使相應的卸料閥門打開，打開時間由預先設定的程序決定，卸料口結構如圖4所示。每個卸料口裝有旋轉機構，以控制出料去向(擺動式排料)，各個排料產物分別排放到三個配料槽，混合成3種最終產品。不能被利用的稱為尾砂，可通過旋流器、固體輸送泵和脫水篩的組合處理；根據預先設置的粒徑分布曲線，產生兩種特定粒徑分布的產品砂，可直接進入脫水篩脫水。
圖4卸料口結構
4.Akorel在線控制系統
電腦控制系統用于整個處理裝置運行和控制。在線控制是Akorel的關鍵核心技術，電腦控制安裝在固定的控制柜中，可以抵擋砂石生產惡劣的環境條件。
4.1可視化控制系統
分級效果取決于給礦物料(固含量、砂子成分和顆粒大小)、水平流脈沖(逆流、循環水)、灌裝率(干涉沉降)。確保高質量的產品砂就需要了解這些影響因素，可視化控制可以在電腦上實現記錄具體的真實運行過程。電腦主界面可以清晰地展現自由沉降分級的卸料過程和各槽獲得的最終產品數據，從而及時響應影響因素的變化。
圖5可視化控制系統
4.2設定模擬
Akorel可以通過設定預期的粒徑分布獲得所需粒級的產品。許多砂廠處理的原砂來源于不同產地，原砂的品質(粒徑分布)各不相同，某一粒級的含量在某些地方也波動明顯，確保建筑用砂較高的品質顯得尤為重要。Akorel可以通過制定模擬這種簡潔的操作方法實現最優化設置。在啟動、作業階段集中對分級產品抽樣，獲得產品粒徑分布曲線，如圖6，并在電腦程序中存儲這些數據，最多有100條預設的產品粒徑分布曲線存儲在系統中，隨時可以檢索調用。產品質量或者數量的最優化設置可以通過選擇所需的設定曲線實現，這個過程只需要點擊鼠標。多樣化的圖例和曲線趨勢有助于為用戶正確的選擇和評價預設參數。
圖6粒徑分布曲線
4.3產品產量的最優化
粒徑分布曲線在誤差范圍內統一表明了分級產品和最終所需產品的粒徑分布。相等時間內，卸料快慢的調整和排料擺動通過控制系統調節。Akorel控制系統軟件可以準確記錄各個卸料槽產品的粒徑分布和投料量，根據產品需要最優化卸料批次。除此之外，調節控制系統還可以盡可能地減少剩余物料排放到非控制砂中，觀察和再調整最小和最大批次可以進一步完善這個過程。
以下一個過程也是有效的調節方法。擁有較窄粒徑分布的高品質砂被設定為產品1(作為主要的產品)，如果給礦量發生變化，產品2(可以改變預期設定)攤配到給礦中，改變給礦量，從而改變所需產品1的產量；如果某些粒級范圍內投料量超出設定的產品1和2所允許的值，將會通過擺動機構排放到尾砂中。
4.4其他程序介紹
隨著電腦控制技術的不斷發展，AKWA+V也不斷開發更方便更先進的控制程序。主要有以下幾種：
(1)卸料程序，通過時間和投料量調節(根據下游運輸系統的運輸量)。
(2)轉換程序，三槽與兩槽系統間的轉換，即獲得一個可控制產品或者兩個可控制產品。
(3)運行數據和警報顯示界面。
(4)根據給礦粒徑分布成分改變自動調節設定產品粒徑分布曲線。
(5)遠程控制。通過臺式或者移動電話系統和安全網絡鏈接進行遠程控制。
為了滿足客戶的需求，AKWA+V正在標準程序基礎上提供更進一步的操作細節，以竭盡實現客戶的特殊需求。沒有限制地與整個工廠控制系統的一體化將稱為可能。
5.結論
(1)中國建筑用砂國標要求表明廣泛應用于歐洲砂場的Akorel可以彌補砂子級配波動的難題，大幅提高中國砂子品質，解決建筑行業細骨料品質不高的問題。
(2)Akorel工作原理和構造簡單，運行穩定，維護方便，生產電耗和水耗較低。
(3)Akorel在線控制系統先進，可以預定義100種砂子顆粒級配，系統誤差符合要求。電腦控制系統的應用大副降低了生產中人工成本，有助于提高砂廠的技術水平，對砂石行業現代化礦山建設有著重大意義。
（作者：中國AKWA+V/上海固可曼分離工藝設備有限公司胡龍、查輝）
編輯：ls
