当代石材开采及加工技术与我国石材设备引进的经验

作者：张德聪 蔡海康

欢迎访问e展厅 展厅 11 矿山机械展厅 给煤机, 采煤机, 除铁器, 浮选机/风选机, 磁选机, ... 中国地大物博，具有无穷的发展潜力。改革开放二十年来，石材工业的发展速度惊人。石材产量从1978年板材产量40万m2（包括水磨石产量）发展到1998年荒料产量480万m3，约等于1200万吨，大理石、花岗石板材产量超过1亿m2，成为世界上第二石材生产大国。现有石材开采与加工厂矿逾8000家，从业人员250万名。名符其实地形成开采、加工及设备制造一条龙的石材行业，在国民经济中成为世人瞩目的既古老又年轻的产业。 我国石材资源遍及30多个省市自治区，品种超过1000个，其中大理石600余种，花岗石400余种，真可谓资源丰富，品种繁多，花色各异，是世界上任何国家无法与之相比。 我国石材工业从宏观角度分析，无论生产能力，进出口贸易总量，装备水平，还是科研力量，设计水平等均走在世界的前列。成为世界上举足轻重的石材工业大国。 世界石材工业的现状及其发展前景，当数意大利具有最完整的代表性。意大利之所以成为风行世界的石材王国，其含义是：有为开采与加工服务的经验丰富的科研队伍；有从事设备研制开发的久经锻炼的设计力量；有从事实地开采与加工的能随机应变的工程技术人员；有组织与协调开采、加工和设备制造的信息灵通的石材协会与机械协会，并经过长达半个世纪的不懈努力，使之成为当今世界生产和进出口贸易总量第一，生产品种最全和石材设备出口量第一的名副其实的石材王国。意大利最大的优势在于它有适应各种不同地质条件、不同岩性和不同开采方法的、并与之配套的专用石材矿山开采设备；有适应不同品种和规格，不同生产规模与用途的、并与之相配套的石材制品专用加工设备，所以它能保证产品质量，降低消耗、降低成本，充分发挥设备的生产能力，从而提高劳动生产率和企业的整体效益，使之长期处于领先地位。意大利全员劳动生产率：荒料开采>400,板材加工>2000。近十年来，由于设备制造从其结构、性能、材质、新技术的应用等诸方面与其它机电行业几乎同步，要突破目前的水平，产生飞跃绝非易事，目前正处于蓄势待发的阶段，因此至今仍未推出具有质变意义的新工艺、新设备、新方法。但世界石材工业设备近年来仍有以下几方面的变革与发展： 1．展出了高度自动化、计算机控制的加工设备，如异形加工与仿形雕刻机；全自动化的薄板生产线等； 2．以提高单位时间生产率为目的，设备大型化。例如可装150-200根锯条的双连杆框架巨型锯石机，24个磨头的连续磨机及56-60个垂直锯片的双向切机。 3．提高电机的转速或切削线速度，例如串珠金刚石绳锯石机等。 无庸讳言，我国与意大利相比仍有许多差距。特别是企业素质等方面仍有很大的差距，有待于业内人士去努力。 第一，我国石材开采是面广、点多、分散、量小，应迅速向工业化、集约化迈进。 作为石材工业的粮食的石材开采，人们逐渐从轻开采重加工的误区中清醒过来，已有较多的矿山、采场比较重视地质工作与规划设计，并采用先进的开采工艺、开采技术、开采方法和开采设备，以此不断地提高矿山开采的科学性，提高经济效益、环境保护意识和资源的合理利用。 石材矿山有其本身的特点，与其它——冶金、有色、化工等以获得有益组份的矿山截然不同，它从理论上讲以获得尽可能大而完整的规则六面体——荒料为目的。因此普遍适用的开采方法、开采设备，在石材矿山却无用武之地。 我国石材矿山极大部分采用陡帮高台阶山坡露天开采方式；公路开拓汽车运输方案，与石材工业发达的国家相一致。台阶高度3-10米不等，大于10米者并不罕见。与国外主要区别在於：在国外上山公路的最大纵坡达25~30%，平度坡在15%以上；而我国尚无人敢于突破矿山道路设计规范之规定，致使矿山道路线路长、投资大，车流密度却甚小，发挥不了应有的投资效益。 我国石材矿山的开采工艺一般分为分离、分割、整形、吊装与运输五道主要工序。分离是石材矿山开采的关键工序，即按确定的长条块石的三向尺寸从采场岩体中分离开来。长条块石的高度一般等于台阶高度H（H=3~10m），其长度是已经形成的采场工作线长度的几分之一，一般为10~30m。长条块石的体积为商品荒料体积的几倍至几十倍。这一工序从技术概念和采用的设备及分离方法而言与国外相同。 分割工序是将长条块石按商品荒料的尺寸与要求进行解体，分割成荒料毛坯。 整形工序是指将不符合荒料要求的部分（包括大于规定的色斑、析离体、色线、裂纹及凹凸部等）切除，整形，使之成为颜色均一，致密块状的规则六面体，即商品荒料。 吊（铲）装工序是商品荒料移位、集中堆放或吊装或铲装上车。通常选用桅杆式起重机、履带式起重机，或前端式装载机及叉车。根据不同的条件进行合理的选择。 运输工序是指商品荒料经装车、固定后运离采场。通常选用无侧板的载重汽车、平板拖车。 从上可看出，在石材开采中分离工艺是至关重要的，它对矿山效益影响极大，对资源的利用率与荒料率的提高起决定性作用。因此，正确确定长条块石的三向尺寸是每一个采矿技术人员值得潜心研究的课题。 综合国内外的开采实践，确定长条块石的尺寸应考虑如下因素： 1、岩石的特性，劈分性能； 2、天然节理、裂隙、层面的密度与间距； 3、商品荒料的规格与要求； 4、分离设备的性能与参数。 长条块石的分离方法如下： 1、凿眼爆裂法，按爆破材料的不同分为： A.导爆索爆裂法 B.导爆管爆裂法 C.低能量炸药（黑火药等）爆裂法 2、凿眼劈裂法：根据采用的器具不同分为： A.打楔劈裂法：单楔和组合楔； B.液压劈裂器胀裂法 3、锯切分离法：采用钢绳锯石机、链式锯石机和金刚石串珠钢绳锯石机锯切。 4、组合分离法：即上述三种方法在不同条件下的组合使用。 上述几种分离方法同样适用于分割（解体）工序。 分离工序曾经采用过的密集炮眼法已逐渐被淘汰，火焰切割在花岗石矿开创自由面时常有应用，而高压水枪切割法，等离子切割法等正在研究和试验之中，可望不久有所突破。 值得一提的是我们中国人特有的流芳百世的看似简单实际却异常科学的劈裂楔为我国花岗石开采作出了不平凡的贡献。 它比组合楔、液压劈裂器和排眼爆裂更省时、省力，既经济又安全可靠。在我国花岗石矿山仍在广泛的使用。 中国石材矿山的规模中小型者居多，超过万m3的为数甚少。荒料规格仍然偏小，这与开采工艺的各个环节有关，有的采运设备不配套；有的开采方法的局限；有的交通不便，路桥本身设计等级低，其诸多因素仍是赶上或超过石材开采先进国家的障碍，改变石材矿山面广、点多、分散、量小的现状，迅速向工业化、集约化方向发展，是我国石材开采改变面貌，开创新局面的希望。 第二，我国石材加工要加强管理，以质量求数量，向集团化方向发展。 我国石材加工业经过改造、新建、引进技术与设备，整个石材加工技术与装备已达到国际上80年代和90年代初的水平，一批大工厂和工业集团正在正常运行，部分产品亦进入国际市场，我国已经成为举足轻重的石材工业大国。石材加工设备 当矿山采出合格的荒料后，除少部用来雕刻工艺品、制作墓碑或作工程料外，大量的荒料进入石材加工厂，成为下述三种板材： 1）超薄板：厚度≤5mm 2）薄板：厚度8~12mm 3）标准板：厚度20mm 超薄板在我国生产甚少，它与不同材料的粘合成轻质、豪华、绝热、隔音的高档装饰面料是有广阔前途的。 板材按其表面处理分有磨光板与毛板（烧毛与凿毛、喷砂）两种。若按其岩石性质分为大理石与花岗石两种，亦有天然板（页）岩列为第三种板材。 花岗石和大理石板材的加工工艺：主要是锯、磨和切，即将荒料采用机械锯分成毛板，毛板经粗磨定厚、粗（精）磨、抛光成毛边光板，然后按规格与要求采用切机切分成成品板材。 锯板采用的设备： 1、框架式钢砂锯石机，有平移式和摆式锯两种； 2、金刚石框架式锯石机； 3、龙门式金刚石园盘锯石机； 4、单、多金刚石锯片双向切机； 5、金刚石绳锯和带式锯机。 板材磨（抛）光设备： 1、多磨盘连续磨光机 2、桥式磨光机 3、手扶式磨光机 板材切边设备： 1、桥式切机 2、悬臂式切机 3、纵、横多刀切机 由于岩石的硬度不一，产品的规格与要求有别，因此所选用 机具也不一样。生产大理石标准板通常选择金刚石锯条框架式锯石机或大直径金刚石锯片龙门切机；生产薄板（或超薄板）还必须在切割成定规格的板材后，由磨边倒角机将其磨边，正面尚需倒棱后才可包装出厂。 在超薄板和某些易破碎的薄板的生产过程中，为提高板材的成品率，将双向切机或其机具加工的毛板，先经磨、抛光后，采用对剖机将其一分为二，然后进入下道工序。 花岗石、大理石板材的加工，其设备的选择主要考虑因素是：提高板材的成品率，降低生产成本。 花岗石、大理石板材加工业已建成一批骨干企业，他们注意产品的质量、规格与品种的全面优化。如果要大量地参与国际市场的竞争，必须提高加工精度，提高板面的光泽度，稳定和确保产品质量，改进包装，并且应组建若干个大型企业集体，采取有序的价格竞争机制，方可与石材出口大国进行长效的竞争。 第三，关于石材开采与加工设备及其设备引进的经验 经过20年的引进、使用、消化、仿制与创新，已有一批石材设备制造厂形成规模，约有20家成为石材行业的骨干企业。 这些企业拥用约8000万m2大理石、花岗石加工量的设备制造能力。基本能配套成龙，形成各俱特色的生产线。例如：以平移式钢砂框架式锯石机，多头连续磨光机，桥式切机为主机配套的花岗石标准板生产线；以多片双向切机、多头连续磨石光机、纵横切机及磨边倒角机为主机配套的大理石、花岗石薄板生产线；以金刚石锯条框架锯石机，多头连续磨光机，桥式切机为主机配套的大理石标准板生产线。近几年也有大直径金刚石锯片武装的龙门切机代替框架式锯石机配套的生产线的实地使用。这些设备为我国石材工业的迅速发展作出了贡献。而且这些设备价格低，相当于进口设备价的1/5~1/8，它具有明显的价格优势，因此市场十分活跃，深受中小企业的欢迎。中国石材网 但由于国产设备本身存在的问题，与进口设备相比，有的刚性差、精度低、故障多，有的也存在设计和制造的双重问题。因此，要想将产品大量地打入国际市场就困难重重了。我国每年出口总量约350万吨，约占总产量的29%，仅占石材制成品国际贸易总量的15%左右，低于意大利、西班牙、葡萄牙和印度。这与世界第二生产大国的地位是极不相称的。更何况我国出口产品的价位仅及意大利相同产品价格的1/3~1/2。 与此同时，每年仍然有30~50万吨成品板材进入中国市场。 综上所述，如何权衡设备引进，产品出口，价格竞争等诸因 素，是值得业内人士和专家学者研究的问题。 我国8000余家石材企业，包括约400家三资企业，具有一定规模、有固定产品的厂家不足10%，换句话说7000多家企业形不成规模和批量、作坊式的分散的中小企业，他们谈不上到国际上去竞争，只能是廉价出售初级的粗糙的产品以维持生机。 因此我们有理由相信，除了改造企业，改善管理，向集团化集约化大工业方向迈进外，有选择地引进单机或成套设备来改造我们企业是可行的，实际情况也是如此。 改革开放前十年，我国约耗资7亿美元引进了约150条开采与加工生产线的成套设备；后十年约耗资10亿美元引进150余条加工生产线。我国是意大利石材设备的主要进口商，95年我国从意大利进口设备总重为9000吨，占我国石材设备进口总量的70%，占意大利石材设备出口总量的12.7%。 20年中引进的300余条石材生产线，其额定的生产能力约为2500万m2，但其大部分生产线远未达到额定生产能力。究其原因，有管理水平，操作熟练程度，备品备件供应与设备维修问题，另外——荒料规格小是直接的原因。但有一点仍然可以肯定，每年进入国际市场的产品，其80%是从引进的生产线上产出的。两者相比，进口生产线的优势也就不言而喻了。 就石材工业的现状和发展前景而言，有选择地、适当的、有控制地引进关键的单机或配套的石材生产线是不可缺少的。 第一，石材开采设备已经没有必要再引进。过去曾经引进的六十套大理石、花岗石开采设备，有的甚至搁置在仓库，将这些设备运转起来是当务之急。况且从国外石材开采设备的研制开发看，近年来也无质变的新产品，发挥国产设备的作用基本能满足石材矿山的发展需要； 第二，加工设备的引进不可盲目追高添大。 国外石材机械制造发展的国家已推出计算机程控石材设备及其高度自动化的生产线，和150根锯条的框架式锯石机，多至56个垂直锯片双向切机，24个磨盘的连续磨光机等等。如果我们为了建一至二条示范生产线是可取的，盲目的追高级）添大（型）是不符合中国国情的。 我们剖析150根锯条的框架式锯石机，加工所需的荒料体积（满锯）是25m3，重约70吨，在经济运转的情况下，荒料可两块拼装成车，这样重达35吨的巨石，从采矿场采出运至加工厂要经过怎样的千辛万苦不说，吊装运输设备也许可以解决，但由于石材矿山均地处深山老林，交通不便，且大部分路桥的设计标准低，通往矿山的道路、桥梁就成了制约矿山发展的大问题。如果采用小规格荒料三拼装、四拼装来满足此庞然大物，还不如应地制宜，综合考虑各种因素予以正确选型。 第三，我们已经引进的300余条生产线，让它充分发挥生产能力。成立全国引进石材设备的配件中心，加强大修与维修；同时加强上岗人员的培训，使其熟练掌握操作技术；使已经形成的生产线确实发挥效益。 第四，目前以国产设备配套的生产线，有目的引进单机以提高产品的质量。重视批量生产，使一批产品，其厚度一致，无色差，光泽度一致的高档产品，提高在国际市场上的竞争力。(end)

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