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湖北一項發明將讓眾多河流免受采砂之害

2020-12-25來源：環球破碎機網

　　通過運用發明專利，廢舊石料變成了金黃的建筑用砂。

　　“你看我家門前這條河，以前河灘、河底都是細白如銀的河砂，漂亮極了，現在都被采光了！”

　　今年11月的一天，大悟縣夏店鎮夏店村一條河邊，68歲的孫學高彎腰蹲下，努力想從河邊刨出一點砂來，卻幾乎刨不出來，他的表情是滿臉的痛心。

　　這條河，曾是他兒時的樂園。

　　然而，隨著河砂逐漸被過度開采，清澈的江河變了樣，腳踩細砂水中嬉戲的場景，只能留在記憶中。

　　多年來，他一直在想一個問題：“近些年，城鄉各項建設工程對河砂的需求日益猛增，導致各大小河流的河砂被大量采挖，因而造成水土流失及河堤損毀。我能不能想出一個辦法，讓人們既能解決建筑用砂的問題，又不從河里采砂？”

　　經過8年的苦心鉆研，他終于找到了用荒山上的石頭制造出優質建筑用砂的辦法，取得發明專利。去年，國家知識產權局對他的發明“一種利用山料制作建筑用砂的方法”授予專利權。

　　有關專家認為，運用這一發明把廢舊石頭制成建筑用砂能替代江河采砂，從而避免江河生態環境免遭非法采砂的破壞，生態效益巨大，同時，將荒山上的石頭變成建筑用砂，經濟效益也十分可觀。

　　六旬老干部回鄉搗鼓石頭

　　孫學高曾是省直機關干部。工作之余，他醉心于技術發明。

　　10多年前，他的技術成果“一種用于混凝土的鋼纖維和鋼纖維機械及混凝土公路路面設計應用技術”被應用在三峽大壩工程建設中，是令他自豪的事情。

　　2012年，年屆六旬的孫學高從武漢回到老家大悟，住到了他從小長大的夏店鎮夏店村那條河邊的自家老房子里。每天，望著門前那條河的河砂被采挖，他心里焦急。

　　“河砂資源是有限的，過度開采會對生態環境造成巨大且不可逆的損害。”孫學高最開始研究山料制砂，就是想保護環境。

　　“而村里有荒山，荒著也是浪費。”孫學高認為，家鄉豐富的山石資源是一個寶庫。他想，山上巖石數量多、種類多，若能從中找到適合制砂的原料，通過技術手段改變巖石的物理結構，使之成為成分單一不含有害雜質的“純種”建筑用砂，既能減少環境損害，又能變“廢”為寶，帶動村民脫貧致富。

　　打定主意，孫學高帶人上了山，一頭扎進野山溝中找石頭。他們先后采集了許多種山石材料回來，由于不知道哪種山料適合制砂，只能用最原始方法的“排除法”做實驗，一種一種石頭分別嘗試。

　　每種山料成分不同，材料特性也不同。有的山料太軟，難以用于建筑工程；有的山料又太硬，即使磨碎也可能會損害設備，成本太高。

　　孫學高此前對這些并沒有專門研究，只能“現學現做”，潛心研究各種石頭。

　　“試了十幾種山料，最后才發現花崗巖、玄武巖和石灰巖這三種山料比較適合制砂。”得出合理結果，孫學高興奮不已。他發現，這幾種山料成分較簡單，適合制造沒有雜質的建筑用砂，且其特性也能夠適應制造設備，成本不會太高。

　　潛心研究終于“點石成砂”

　　找到了原料，制作工藝流程如何設計，成了擺在孫學高面前的第二道難題。

　　“傳統機械制砂的方法，加工時間長、耗能大，且成砂效果不佳。”他在建議一些制砂設備廠家提升制砂工藝的同時，還想出了一種新的加工工藝，可以減少研磨時間和能耗，同時提高成砂品質。

　　按照他的設想，從石塊到細砂，要歷經破碎、研磨、沖洗、篩分等好幾個程序。

　　首先，要對山料進行分級破碎，對較大塊的山料進行粗破碎，然后再進行中細破碎。

　　其次，要對中細破碎后的小顆粒石頭進行研磨。

　　最后，將研磨后的砂粒進行沖洗，采用高效震動篩分機對沖洗后的細砂石進行篩分，根據顆粒大小分為粗砂和細砂。

　　孫學高介紹，研磨時也可以增加使用一種助磨劑，用來提高研磨效率。助磨劑的成分主要包括聚丙烯酸、聚合多元醇、木質素磺酸鈣、硅油等物質，每種物質加入的比例不同，配出的助磨劑效果就不同。

　　為找出效果最好的助磨劑成分配比值，孫學高再次開始了一次次嘗試。“愛迪生發明電燈時，經過一千次實驗才找到了最適合做燈絲的材料，我也是這樣一次次試出來的。”他說。

　　最終，他找到了最合適的配比值，極大地提高了研磨效率。

　　研磨的困難解決了，篩分時又出現了問題。一開始，孫學高采用現有的方形振動篩進行篩分。這樣的振動篩形似紗窗，對砂粒進行沖洗后，沾了水的砂很容易將振動篩上的孔堵住，變成一塊“砂板”。

　　“平移篩分的方式行不通，我就想到，能不能讓平移篩變成振動篩震動起來或改為圓筒篩滾動起來呢？”孫學高自己捉摸著畫了兩張示意圖，找來技術人員，按照他的圖紙邊做邊改良，設計出兩款新的篩分工藝即振動篩和圓筒篩，能夠讓砂滾動碰撞，充分達到篩分效果。且由于震動篩及圓筒篩的篩分效果好，經水沖洗后，砂粒也不會再黏成一塊板。

　　就這樣，篩分后的砂粒被分為粗砂和細砂，實現了利用機械原理將石塊制成建筑用砂的目標。

　　帶動鄰里鄉親一起脫貧致富

　　制砂工藝初見眉目后，孫學高開始推廣這一項目。沒想到，四處碰壁。

　　“大家不了解機械制砂，加上這么多年開采河砂成了習慣，以為我在異想天開，甚至說我是騙子。”孫學高沒有放棄，一邊申請專利，一邊繼續完善自己的工藝流程。

　　2016年，他找到中國地質大學（武漢）的專家教授，對機械制砂的技術及成品砂做了一次專業鑒定。

　　經專家評估，通過機械制成的細砂質地堅硬，砂粒表面圓滑、質量上乘，在大壩、橋梁等大型建筑上能有較好的運用。

　　拿著這份鑒定結果，孫學高感覺背都挺直了些。從那以后，訂單就自己找上了門。

　　“湖南、河南、江蘇……全國各地都有廠家來我這兒買砂，也有人來請教機械制砂技術。”孫學高說，現在，武漢每個大型在建工程，都采用了通過這一機械制砂技術造出來的建筑用砂。

　　由于我國自古以來建筑工程用的都是天然砂，取自于江河，用山料制砂替代河砂的發明，能使建筑用砂的市場發生結構性的改變。

　　他算了一筆賬：算上人工、機械、水電、經營管理等方面，機械砂制售成本30元/噸，市場基礎售價80元/噸。如果一家企業能夠日產8000噸，10個月就能獲得1.2億元凈利潤。若此項技術在全國推廣開來，市場前景大為可觀。

　　看到自己的發明創造能帶來實實在在的經濟效益，孫學高很高興。但他并沒有忘記，最初埋頭做研究時的初心。

　　他計劃，明年與相關企業新建一家制砂廠，請村民提供荒山資源用以開采制砂原材料。每位提供資源的村民，均可獲得制砂廠的股份，年底拿到分紅，真正實現“資源變股金”。