将辉绿岩破碎加工成预设需要的混凝土骨料的实验

1概论 百色水利枢纽位于右江上游百色河段， 是一座以防洪为主， 结合发电、 航运、 兼有灌溉、 供水等综合效益的大（ 一） 型水利水电工程， 高 130 m 的碾压混凝土重力坝的混凝土总量约 300 万 m3（ 其中碾压混凝土 220 万 m3） ， 需要混凝土骨料 410 万 m3.由于坝区缺乏天然骨料， 石灰岩人工骨料的储量和质量都不理想， 该工程的初步预设阶段， 开始研讨应用主坝右坝头储量丰富的辉绿岩人工骨料的可行性。辉绿岩人工骨料在混凝土的应用国内外都无先例， 需要研讨解决的**个难题是破碎问题。辉绿岩属坚硬的岩石， 用广西区内加工石灰岩人工骨料的设施，无法将辉绿岩加工成预设需要的混凝土骨料。 2辉绿岩人工骨料破碎研讨 辉绿岩岩石坚硬， 单轴饱和抗压强度达 120~ 200 MPa， 是石灰岩的 2~ 4 倍。通过把百色水利枢纽导流洞开挖的辉绿岩块石， 运到广西区内的叶茂水电站、 岩滩水电站等工地， 用石灰岩人工骨料加工系统进行破碎实验， 结果是耗能量大、 耗钢率大、 破碎成本高， 而且破碎的骨料级配达不到预设要求。 通过调研得知， 福建棉花滩水电站工程碾压混凝土坝采用的是花岗岩人工骨料， 花岗岩单轴抗压强度是石灰岩的 1~ 2 倍。我们对该工程花岗岩人工骨料破碎生产系统进行考查， 其耗能量、 耗钢率、 破碎成本与广西区内采用的石灰岩骨料差别不大， 而且骨料级配良好。为此， 研讨者又把百色水利枢纽导流洞开挖的辉绿岩块石， 运到福建棉花滩水电站工地， 用破碎花岗岩的骨料生产系统， 进行辉绿岩骨料破碎实验。 3辉绿岩骨料破碎实验 31实验样品破碎实验所用的辉绿岩样品是从百色水利枢纽导流洞开挖的碴料中， 按以下要求用人工方法采集的辉绿岩块石： 块石大小要符合块径小于 20 cm占 10%， 块径在 20~ 40 cm 占 60% ， 块径大于 40 cm占 30%， *大块径不超过 70 cm； 块石质量要求为微风化~ 新鲜状态， 块料基本没有裂隙， 个别块体虽有微小裂隙但都充填石英、 方解石而且胶结良好。 根据上述条件采集辉绿岩块石 120 t， 通过火车再转汽车运到福建棉花滩水电站工地， 利用该工地花岗岩骨料生产系统， 进行辉绿岩人工骨料破碎实验。 32室内实验室内实验委托驻福建棉花滩工地的瑞典斯维达拉公司测试中心进行， 在从广西百色运到福建棉花滩工地的辉绿岩样品中选取有代表性的块石， 进行岩石的可碎性、 岩石的可磨性指数以及岩石的磨蚀性指数测定。测试样品的岩石密度为 304 g/ cm3，平均抗冲击强度为 1 848 N， 平均可磨性指数 Wi= 295， 磨蚀性指数 A i= 0346.从测试的数据剖析，辉绿岩的密度和平均可磨性指数都超过花岗岩， 属于难破碎岩石。 33破碎实验破碎实验是利用福建棉花滩水电站工地花岗岩骨料加工系统的设施， 用从广西百色水利枢纽工地运去的辉绿岩样品进行人工骨料破碎实验。棉花滩花岗岩人工骨料加工系统预设生产能力为 500t/ h， 主要破碎设施为瑞典 SVEDALA 公司 90 年代后期产品。 初碎机为 JM1211HD颚式破碎机， 并配有 VMHC60/ 12 棒条式振动给料机； 二级破碎为 S4000C 旋回破碎机； 三级破碎为 H4000MC 圆锥破碎机； 制砂设施为B9000型巴马克破碎机。筛分及输送等设施为国内生产。主要破碎设施及技术参数 331初碎及成果剖析初碎采用型号为 JM1211HD 颚式破碎机， 实施时对颚式破碎机挤满腔给料， 排矿口开口分别为175 mm 和 165 mm 两种， 并在 P3 号皮带上取 3 m长试样进行检验（ 带速 16 m/ s） .统计剖析结果表明： 初碎机的出口料超过 500 t/ h， 达到*大生产能力的 70% 左右， 电流显示为 250~ 350 A（ 额定电流为 300 A） ， 出现超负荷情况， 应扼制出口料不超过500 t/ h； 从颗粒级配情况看， 按 165 mm 排矿口生产时， 所得小于 100 mm 粒径的碎石比按 175 mm 排矿口多， 大于 100 mm 粒径碎石则比 175 mm排矿口少， 基本上反映了颚式破碎机的工作特性；从初碎颗粒级配情况看， 用 JM1211HD 颚式破碎机对辉绿岩初碎可行。 332二级破碎及成果剖析二级破碎用 S4000C 型旋回破碎机， 按排矿口44 mm 和 48 mm 两种工况进行三次实验； 进料皮带机 P4 号（ V = 16 m/ s） ， 出料皮带机 P4 号 C（ V = 125 m/ s） .检测剖析结果表明： 粒径 100~ 60 mm 的碎石偏少， 原因是实验的骨料粒径要求与棉花滩工程不同， 而且没有对生产花岗岩骨料设施的排矿口加以调大造成的； 三次实验的出口产量相差较大， 原因是初碎半成品堆料不足， 无后续进料造成； S4000C 型旋回破碎机平均产量达 500 t/ h， 颗粒级配的大#中#小= 4#3#2， 小于 5 mm 的颗粒占总量 15% . 333三级破碎及成果剖析考虑试样原石有限， 实验时将大部分的大骨料送至 H4000MC 圆锥破碎机进行三次破碎， 并按排矿口 31 mm、 28 mm、 24 mm 三种工况进行实验， 测试剖析结果为： 经 H4000MC 型圆锥破碎机破碎后， 中骨料（ 40~ 20 mm） 的含量大幅度增加， 三种工况都达到 56% 以上， 而且小骨料（ 20~ 5 mm） 的含量也明显提高， 三种工况平均达到 20% 以上； 三种工况中， 开口 28 mm 时， 粒径 40~ 20 mm 碎石含量*高， 生产能力*大； 三种工况的生产能力都达到 260 t/ h， 但开口 22 mm 时电流表显示 400 A 的超负荷状况， 说明排矿口应大于 22 mm； 中骨料（ 40~ 20 mm） 针片状含量小于 5% 说明粒形比较好， 但小骨料（ 20~ 5 mm） 的针片状含量达 192% . 334制砂及成果剖析制砂实验用巴马克 B9000 型制砂机， 进口料粒径小于 40 mm， 进口开度分为 30 mm、 22 mm 和 15 mm 三种。实验结果表明， 三种工况生产的砂， 小于5 mm 的骨料含量从 123% 提高到 19% ， 5~ 20 mm粒径的骨料含量也有所提高， 制砂效果明显。 34辉绿岩破碎实验检测成果剖析 341中、 小骨料检测用巴马克 B9000 型制砂机生产的成品料中包括中、 小骨料和砂。不难看出， 中骨料的超径、 针片状含量几乎为零， 逊径略有超标的主要原因是筛网用久后筛孔变大造成， 在实际生产中不难解决； 又可见， 小骨料针片状含量为零， 超径含量偏高的主要原因是筛网磨损后筛孔变大， 在实际生产中容易解决。 实验结果表明， 巴马克 B9000 加工辉绿岩骨料的形状和制砂效果是明显的。 342人工砂检测辉绿岩人工砂检测成果见表 4.从表 4 得知， 辉绿岩人工砂细度模数合格， 砂的石粉含量在常规筛析实验时偏低， 水洗后的筛析试验石粉含量又较高。实验时棉花滩水电站工地接连下了两场大雨， 石粉含水量偏高， 致使生产过程石粉裹附在骨料及砂子表面， 造成常规筛析实验石粉含量偏低。经剖析认为， 水洗后筛析实验的石粉含量是真实的， 在实际生产中宜采用干法破碎并严格控制骨料的含水量。 343骨料级配实验骨料级配实验分为大骨料颗粒级配实验、 中骨料颗粒级配实验和小骨料颗粒级配实验。 不难看出， 辉绿岩的大、中、 小骨料的颗粒级配良好。 4结语 （1） 从辉绿岩人工破碎全过程看， 棉花滩水电站工程人工砂石料系统可将辉绿岩加工成符合预设要求的人工骨料， 各级破碎设施的生产能力均达到规定的定额。室内实验得出的可碎性指数、 磨蚀性指数与破碎实验情况一致， 即辉绿岩功耗指数比花岗岩大， 破碎耗能量辉绿岩比花岗岩大， 可磨性指数辉绿岩比花岗岩小， 辉绿岩对破碎机耐磨体的影响较花岗岩小。 （2） 从实验成果看， 各级粗骨料的粒型较好， 针片状含量少， 成品级配分布合理， 超逊径可扼制在规范允许的范围内； 用巴马克破碎机生产的辉绿岩人工砂粒形较好、 细度模数符合规范要求且级配合理。 （3） 辉绿岩人工砂石粉偏高， 而且石粉遇水容易结块或贴裹在骨料表面， 宜采用全干法破碎工艺并严格扼制料源的含水量。 （4） 使用瑞典 SVEDALA 公司 JM1211HD 颚式破碎 机初碎、 S4000C 旋 回破碎 机二次 破碎、H4000MC 圆锥破碎机三次破碎和 B9000 巴马克破碎机制砂， 即可生产出符合预设或规范要求的辉绿岩人工骨料。