一种用于水泥稳定碎石钢渣回收的分级筛分与级配调控装置

本发明涉及固体物料筛分及干式分离，具体是一种用于水泥稳定碎石钢渣回收的分级筛分与级配调控装置。

背景技术：

1、钢渣具有硬度高、棱角性强、密度大、片状或针片状颗粒比例波动明显以及细粉夹带较多等特点。将钢渣作为水泥稳定碎石基层材料中的集料组分时，需要使其粒级组成、细粉含量和超粒径颗粒含量满足设计级配要求。如果仅采用普通振动筛进行筛分，容易出现集中落料、筛面局部堆积、筛孔堵塞、轻质杂质和细粉夹带、超粒径颗粒混入以及不同粒级比例波动等问题。

2、现有钢渣筛分设备或通用固废筛分装置以提高瞬时筛分效率或处理量为主要目的，其输出为若干个固定粒级的钢渣物料，并未将水泥稳定碎石基层材料的设计级配曲线作为装置的最终调控目标。因此，即使筛分效率较高，筛后各粒级物料的产出比例仍可能与工程所需的级配要求存在较大偏差，后续往往需要依赖人工取样复配，难以实现连续、稳定的级配控制。此外，现有装置也缺少粗筛限径、超粒径返料、气流除轻杂细粉、防堵清筛、在线粒级检测和分级仓计量输出之间的协同结构。对于超粒径物料，缺乏明确的返料处理路径，导致其易在筛面堆积或混入下级物料，不仅加剧筛孔堵塞，还会使不合格大块钢渣进入拌合站，影响水泥稳定碎石的均匀性和压实性能；同时，分级后的物料难以直接按目标级配比例计量输出至拌合站，增加了中间转运和人工调配环节。

3、因此，有必要提供一种面向水泥稳定碎石钢渣回收场景的专用一体化筛分调控装置，使钢渣从入料开始，在连续工艺流程中依次完成均布给料、限径筛分、多层分级、风选除尘、级配反馈调控和分仓计量输出，避免现有设备各功能模块离散布置、依赖人工衔接的弊端，从而满足拌合站连续供料的质量稳定性要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于水泥稳定碎石钢渣回收的分级筛分与级配调控装置，以解决普通钢渣筛分设备不能围绕水泥稳定碎石目标级配进行在线调控、筛孔堵塞和细粉夹带影响连续生产、超粒径钢渣返料路径不清以及分级物料难以直接按比例进入拌合站的问题。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：

3、一种用于水泥稳定碎石钢渣回收的分级筛分与级配调控装置，包括：钢渣进料斗、变频给料闸门、均布缓冲给料模块、粗筛限径模块、多层振动筛分模块、振动电机、气流分离与除尘模块、防堵清筛模块、在线粒级检测模块、级配偏差计算/控制柜、分级钢渣储仓、计量阀门及拌合站接口、超粒径返料输送机构、轻杂细粉收集仓和支撑底架；

4、钢渣进料斗的出料口与变频给料闸门的进料口固定连通，变频给料闸门的出料口与均布缓冲给料模块的进料口衔接，均布缓冲给料模块的出料端与粗筛限径模块的入料端衔接，粗筛限径模块的出料端与多层振动筛分模块的入料端衔接；

5、多层振动筛分模块在振动电机的驱动下将钢渣按预设筛孔尺寸分为多个粒级，各粒级钢渣分别经对应的出料口进入对应的分级钢渣储仓；

6、多层振动筛分模块的细料下落区处设置有与轻杂细粉收集仓连通的气流分离与除尘模块；

7、级配偏差计算/控制柜分别与变频给料闸门、振动电机、防堵清筛模块、在线粒级检测模块和计量阀门及拌合站接口通过信号连接；粗筛限径模块截留的超粒径物料进入超粒径返料输送机构，所述超粒径返料输送机构包括返破整形机和回送皮带，用于将所述超粒径物料返破或整形后送回进料端重新参与筛分；

8、在线粒级检测模块采集或换算得到各粒级质量输出量，并传输至级配偏差计算/控制柜，级配偏差计算/控制柜根据各粒级实际产出比例与水泥稳定碎石目标级配的偏差，调控变频给料闸门的给料速度、振动电机的振动参数以及计量阀门及拌合站接口的阀门开度，使各粒级实际产出比例向目标级配调整。

9、进一步的，所述级配偏差计算/控制柜计算级配偏差e并根据e值执行分级调控：

10、e = σwi × |pi - ti|

11、其中，ti为第i个粒级的目标质量占比，pi为第i个粒级的实际质量占比，wi为第i个粒级的权重且σwi = 1；当e不大于第一阈值e1时，装置按当前参数稳定输出；当e大于e1且不大于第二阈值e2时，级配偏差计算/控制柜优先调节变频给料闸门的给料速度以及对应分级钢渣储仓的计量阀门开度；

12、当e大于e2时，级配偏差计算/控制柜进一步调节振动电机的振动频率或振幅，并可暂停异常粒级输出或使异常粒级回流筛分。

13、进一步的，级配偏差计算/控制柜计算堵孔指数b并根据b值触发防堵清筛：

14、b = a × δp/δpmax + b × i/imax + c × r/rmax

15、其中，δp为筛面或气流通道压差变化量，i为振动电机电流，r为对应粒级输出衰减率；δpmax、imax和rmax为归一化基准值；a、b、c为权重系数且a+b+c=1；当b达到清筛阈值b0时，级配偏差计算/控制柜启动防堵清筛模块进行清筛作业。

16、进一步的，均布缓冲给料模块包括横向摆动布料板、落料缓冲辊、弹性缓冲帘、螺旋拨料辊和可调落料缝中的一种或多种，用于将集中落料转化为沿筛面宽度方向分布的连续薄料层。

17、进一步的，粗筛限径模块为可更换棒条筛、可更换粗筛网、阶梯筛板或大孔耐磨筛板，其筛孔尺寸与目标最大公称粒径相适配，优选为31.5 mm，用于优先截留大于预设最大粒径的钢渣块并将截留物送入所述超粒径返料输送机构。

18、进一步的，多层振动筛分模块至少设置两层筛面，筛孔尺寸包括31.5 mm、19 mm、9.5 mm、4.75 mm和2.36 mm中的至少两种；上层筛面采用耐磨钢筛板或聚氨酯耐磨筛板，下层筛面采用弹性防堵筛网、组合筛网或分段可更换筛网。

19、进一步的，气流分离与除尘模块包括风机、横向风道、负压风选仓、旋风除尘器和布袋除尘器，其气流速度为1.5 m/s至8 m/s，除尘负压为-50 pa至-600 pa。

20、进一步的，防堵清筛模块设置在多层振动筛分模块的筛面下方、筛箱侧部或各粒级出口附近，包括弹性拍打条、往复梳齿、旋转刷辊、弹性球清筛机构或气脉冲喷嘴，用于依据堵孔指数b触发短时清筛。

21、进一步的，在线粒级检测模块设置在各分级钢渣储仓入口、储仓底部出料口、计量阀门附近或输送皮带上，包括称重传感器、皮带秤、料位计、流量计、机器视觉粒径识别单元或多传感融合结构。

22、进一步的，支撑底架为固定式钢结构底架、带轮移动底盘或履带式移动底盘；分级钢渣储仓至少设置三组，分别对应不同粒级，每个分级钢渣储仓底部设置的计量阀门及拌合站接口为电动闸门、旋转给料阀、计量皮带或螺旋计量输送器，用于将各粒级钢渣按目标级配比例输出至水泥稳定碎石拌合系统。

23、本发明具有如下有益效果：

24、1.实现了从“固定筛分”到“目标级配反馈调控”的跨越，解决了传统设备无法直接服务于水泥稳定碎石配比需求的痛点。 本发明以水泥稳定碎石目标级配作为调控目标，通过在线粒级检测模块采集各粒级产出比例，级配偏差计算/控制柜计算级配偏差e，并根据e值调变频给料闸门的给料速度、振动电机的振动参数以及分级钢渣储仓的计量阀门开度，使各粒级实际产出比例向目标级配调整，减少人工取样复配环节，且本装置通过计量阀门及拌合站接口与水泥稳定碎石拌合系统衔接。

25、2.通过“均布给料—限径粗筛—多层筛分—风选除尘—计量输出”的连续一体化流程，显著降低了物料混叠、堵孔和粉尘夹带的累积风险。

26、本发明通过均布缓冲给料模块将集中落料转化为薄料层，粗筛限径模块截留超粒径物料，经多层振动筛分模块完成多粒级筛分，气流分离与除尘模块将轻质杂质和过量细粉分离至轻杂细粉收集仓，各粒级分别进入对应的分级钢渣储仓，并通过仓底计量阀门按目标级配比例输出至拌合站，与水泥稳定碎石拌合系统连续衔接。

27、3.基于级配偏差e和堵孔指数b的双重量化反馈机制，使调控动作具有明确依据和优先级，避免了凭经验操作的盲目性。 本发明通过级配偏差e值的大小分级触发不同层级的调控动作：e≤e1时稳定运行；e1e2时联动调整振动参数或暂停异常粒级输出。同时，通过堵孔指数b综合判断筛面压差、电机电流和粒级输出衰减率，当b达到清筛阈值时触发防堵清筛模块进行短时清筛。

28、4.超粒径返料闭环设计，既提高了钢渣资源化利用率，又为筛分系统的长期稳定运行提供了保障。

29、粗筛限径模块截留的超粒径物料进入超粒径返料输送机构，超粒径返料输送机构将超粒径物料送至返破整形机，经返破整形后重新回到进料端参与筛分。粗筛限径模块的设置能够减少不合格大块进入拌合站的风险，并提高钢渣资源化利用率。

30、5.面向固定式和移动式双场景的模块化空间布局，兼顾了工艺顺序、检修通道和粉尘收集路径，具有强的工程适应性。

31、主视方向上钢渣物料由左侧进料端进入，经中部筛分段处理后由下方分级钢渣储仓和输送接口向右侧输出；俯视方向上超粒径返料输送机构（可含返破整形机）、气流分离与除尘模块和级配偏差计算/控制柜布置在主筛分路径的侧方；左视方向上多层筛面位于分级钢渣储仓上方，各粒级在重力作用下落入对应储仓。支撑底架可设置为固定式钢结构底架、带轮移动底盘或履带式移动底盘，以适应固定式生产线和移动式堆场筛分两类场景。