用于玻璃原料的石英砂，在內陸地區大多是通過對石英巖礦的粉碎加工而獲得，目前石英巖的粉碎加工工藝主要是棒磨粉碎工藝和水碾粉碎工藝。其中水碾粉碎工藝具有裝置投資小、起步快、生產成本低、操作簡便、工藝靈活的特點，為許多中小生產規模的企業所青睞，占據著石英砂濕法生產的主要地位。

1、水碾粉碎工藝的演變與發展

1.1 水碾粉碎工藝的初期狀態與特點

水碾粉碎工藝是一種較為傳統的工藝方法，由于碾盤采用石質材料制造，機械部件少，可大大減少粉碎作業中磁性材料在成品中的含量，簡化除鐵工序。因此，較早地應用于石英砂粉碎加工中。水碾在石英砂粉碎加工中初期的生產方式比較落后，采用的是人工喂料和碾制，然后再由人工撈洗的方式獲得成品，這種工藝方法，不僅生產率低，工人的勞動強度大，而且是一種半機械化的生產方式，不能適應工廠大規模的生產作業的要求。水碾粉碎工藝具有投資小、起步快、生產成本低等優點，在石英砂粉碎作業中是不可缺少的工藝方法之一。為適應生產發展的需要，提高水碾粉碎作業的規模化和連續化的程度，其工藝方法需要進行改進。

1.2 水碾粉碎工藝演變與發展

多年來人們一直在研究和探討水碾粉碎作業新的工藝方法。主要是從粉碎作業的方式入手，即從生產的連續性、規模化，從減輕工人的勞動強度和操作的便利性以及提高水碾作業的機械化程度等方面進行研究和改進。通過人們不斷的探討和努力，當今水碾粉碎的作業形式發生了根本性的變化，由起初單臺水碾的作業形式，逐步發展為兩臺、三臺、四臺水碾的組合，直至發展為八臺水碾等以上的群碾作業形式。原先入碾前的大塊礦石，由人工錘破，現已由機械取代，入料方式也從手工喂入，改為半機械化的操作方式。近年來，石英砂廠家跟蹤水碾粉碎工藝的演變與發展，對水碾的粉碎工藝進行了較為深入和細致的探討與研究，形成了自己一套較為成熟的工藝理論，并在實際生產中被許多石英砂加工企業所采用。

2、水碾粉碎工藝改進與設計

2.1 總體方案設計

要提高石英砂水碾粉碎工藝的生產率，須打破傳統的作業模式，在許多工藝環節的設計上，應考慮由機械作業取代人工作業。在擬定工藝方案時，應從裝置生產規模、生產連續性、機械化程度、投資成本等方面進行綜合分析。實際生產中應用較為成熟的工藝流程是：石英巖礦→破碎→輸送(帶式輸送機)→料庫→喂料→水碾→輸送(砂泵)→分級工段。

2.2 破碎工段設計與要求

石英砂水碾粉碎作業中，首先需對大塊的礦物原料進行初步破碎加工，然后喂入碾中進行粉碎。過去這一過程由人工錘破方式完成。人工錘破的作業方式不僅生產率低，而且工人的勞動強度大。目前這道工序由機械來完成。在破碎工段主要完成礦物原料的破碎和輸送，在工序方案設計時，應考慮以下因素：

(1)破碎設備的選用應考慮礦物原料的尺寸和生產率要求；

(2)礦石入機方式應簡便和連續，操作省力，勞動強度低，設備維護和檢修方便；

(3)料斗的結構尺寸和設置的位置應便于礦物運輸車直接向料斗喂料，以減少礦物原料的周轉，降低鏟運車輛的部件磨損和動力消耗。因此，在設計破碎工段工藝方案時，可考慮將破碎機設置在地面以下，采取地下坑道的立體布置形式,達到將礦物原料連續破碎和輸送的要求(見圖1)。

2.3 喂料工段的設計

過去石英砂水碾粉碎作業采用人工喂料，通過改進設計，目前喂料工段設置了中間料庫，由破碎工段送來的破碎料先進入料庫，料庫與水碾中間設置有溜槽和控制閘板，喂料時由人工控制閘板向水碾喂料。為保證喂料操縱的順暢、連續和均勻，在工藝設計時應考慮以下因素：

(1)料庫應具有一定的庫容量，保證當破碎工段進行維護和修理時，石碾粉碎工段仍能連續供料；

(2)料庫底板排料口設置的位置和高度以及溜槽的結構形式應使排料順暢和操作便利，各臺水碾供料應均勻一致；

(3)料庫下面的操作平臺應具有足夠的操作空間，便于操作人員操作和觀察設備的運行狀況，同時須考慮排放操縱和控制設備的空間。

另外，由于喂料工段設置了料庫，使原先分散于室外操作的電控控制柜移入料庫下方的操作平臺內，便于實現電控裝置的集中控制。

2.4 水碾布局方案研究和改進

單臺水碾的生產能力有限，再加上人工喂料和撈洗的作業方式，是石英砂水碾生產率低的主要原因。提高石英砂水碾粉碎工藝生產中的生產率和生產規模問題，靠單臺水碾是難以實現的，須由數臺水碾聯合作業，組成水碾的作業群。水碾作業群的組合和形成，解決了其生產率低的問題。采用水碾聯合作業時，其布局方案是關鍵，主要牽涉到向水碾連續供料問題。過去部分企業在擴大水碾生產規模時，僅考慮增加水碾的數量，而忽略水碾連續化供料等問題。起初水碾的布局方案，大多數企業采用的是一字排開的作業陣容，這種布局方案不僅占用較大的生產場地，而且也不便于集中、連續性供料和半成品的連續輸送，因此，合理的工藝布局是石英砂水碾粉碎作業工藝設計的重要環節。

近年來石英砂廠家通過對群碾聯合作業的不斷探討和研究，采用以料庫為中點，水碾按一定間隔分布于料庫周圍的布局方案。實踐證明這種布局方案較為合理，同時也解決了由料庫集中向各臺水碾分散供料問題。通過進一步研究表明，水碾的臺數以八臺或十臺為一粉碎群組的粉碎作業方案較為合理(見圖2)。

從上述水碾的工藝布置圖可以看出，這樣布局方案不僅裝置緊湊，占地面積小，而且解決了水碾連續化供料問題，使粉碎后的半成品便于匯集和集中輸送，便于半成品料中的返料返回水碾中再次粉碎。在群碾布局方案的設計時，除了考慮水碾與料庫，水碾與水碾之間的間隔距離問題，同時還應考慮碾盤更換和機械裝配的維護和檢修所需的空間距離問題。

3、結論

石英砂水碾粉碎工藝通過上述方案的設計與改進，改變了傳統作業模式，由于一套破碎工序采用兩套八臺組合式的群碾粉碎系統，使得裝置的生產能力已大大超出一套棒磨粉碎的工藝系統的生產能力。在擴大生產規模的同時，還大大減輕了工人的勞動強度，提高勞動生產率。如原先八臺水碾需16人操作，而今連破碎工段僅需3人即可完成。與棒磨粉碎工藝相比，經過改進的石英砂水碾工藝具有設備投資小，生產成本低和工藝簡單的特點。