人工砂石加工系统工艺预设研讨

　　1工程概况龙开口水电站位于金沙江中游云南省大理州与丽江市交界的鹤庆县中江乡龙开口村河段上，装机规模为1800MW，是金沙江中游河段规划的第六个梯级电站。电站筹建期砂石加工系统布置在坝址上游右坝头附近，岩性均为玄武岩，系统需承担骨料加工的混凝土总量约120万m 3，系统的生产能力为15.4万t/月，其中毛料处理能力为560t/h，成品骨料生产能力为396t/h，成品砂生产能力为140t/h.系统于2007年10月20日进场，2008年3月14日完成筹建期砂石加工系统建设，系统生产运行期为2008年3月15日~2011年4月30日。

　　2玄武岩破碎加工的难点

　　（1）本系统破碎加工的毛料岩性为致密块状玄武岩和杏仁状玄武岩，其干抗压强度分别为139.3~185.7MPa、163.3~172.9MPa，抗压强度较高，岩石韧性好，硬度大、磨蚀性强，破碎加工难度很大，造成破碎设施实际处理能力难以达到铭牌产量。

　　（2）玄武岩破碎后骨料粒形较差，片石较多，故将成品粗骨料针片状含量扼制在规范要求内难度较大。

　　（3）玄武岩经立轴冲击式破碎机制砂后，其粒径<5mm骨料中石屑、粗颗粒含量较高，细颗粒偏少，砂的细度模数偏大，石粉含量偏低；如采用棒磨机制砂其单台设施产量低，且水耗、钢耗和电耗均偏高，制砂难度大。由于本系统不仅要供常态混凝土用砂，还要供碾压混凝土用砂，其石粉含量较高（12%~18%），故本系统制砂工艺选择难度大。

　　3玄武岩破碎加工的工艺对策

　　（1）针对本系统玄武岩抗压强度较高、韧性好、磨蚀性大、破碎加工难度很大的特点，系统粗碎、中碎、细碎、超细碎和棒磨机制砂车间在设施选型时负荷率取低值，并将设施产量富余量留充足。本系统各车间设施负荷率。

　　（2）针对玄武岩加工后成品骨料粒形质量不好、中小石针片状含量较多的难点，主要通过以下举措扼制粗骨料的成品质量：！采用中细碎扼制破碎比、进料级配连续、实现挤满给料、层压破碎等举措扼制粒形质量。

　　针对玄武岩破碎后小石中的针片状含量*高的特点，对小石采用整形举措，经中细碎后的**筛分车间不出小石成品料而仅出大石和中石成品料。骨料进入超细碎车间（该车间布置3台具有整形作用的立轴冲击式破碎机），经整形后在第二筛分车间出小石和米石成品料。

　　（3）人工砂石加工系统制砂设施的主要类型：棒磨机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、立轴冲击式破碎机等5种。其中反击式破碎机和锤式破碎机仅适用于抗压强度较低、中硬度以下的岩石，制砂腔型圆锥破碎机只适用于全干法制砂（因其排料口只有10mm，如含水率超过1%则骨料易在破碎腔内结块，从而造成破碎机无法正常排料）。该系统除超细碎以外虽采用全干法生产，但因毛料为大坝基坑开采弃渣，本身含水，故不宜采用圆锥破制砂。该系统采用棒磨机和立轴冲击破联合制砂工艺，这亦为现有砂石常用制砂工艺。

　　针对玄武岩制砂成砂率低、成品砂细度模数较高、石粉含量偏低的特点，本系统主要采用了以下应对举措：

（1）提高立轴冲击式破碎机转子转速及骨料在破碎腔内的线速度（本系统取65m/s），以达到提高成砂率及破碎后砂的石粉含量的目的，同时降低砂的细度模数；

（2）调整立轴冲击式破碎机的进料级配，能很好地改善制砂效果；

（3）系统经粗碎、中细碎后产生的粒径<5 mm骨料中石屑含量较高，所采用的施工工艺使该部分骨料出不了成品料，让中细碎后粒径<5 mm的骨料全部进入立轴冲击破进行整形，以控制成品砂质量；

（4）立轴破加工经第二筛分车间分级后的骨料中的粒径<5mm的部分粗颗粒（主要是3~5 mm）出不了成品料，让其进入棒磨机进行再次破碎，以调节成品料的细度模数和石粉含量；

（5）立轴冲击破制砂时其加工骨料含水率越低，制砂效果越好，据此特点，系统采用了全干法生产，以提高立轴制砂机的制砂效果。

　　本系统既生产常态混凝土用砂，又生产碾压混凝土用砂。常态混凝土用砂和碾压混凝土用砂*大的区别在于石粉含量不同。常态混凝土用砂的石粉含量为6%~18%；碾压混凝土用砂的石粉含量为12%~18%.在工艺上主要采用了以下举措扼制两种成品砂的质量：

（1）中细碎后不出成品料，全部经立轴冲击破后经第二筛分分级，并将其中部分粒径为3~5 mm的骨料剔除送至棒磨机进行再次破碎。该过程采用全干法生产，即在采用立轴破干法生产的同时剔除部分砂中粗颗粒以保证常态混凝土用砂的石粉含量和细度模数。

　 （2）碾压混凝土用砂采用立轴冲击式破碎机制砂和棒磨机联合制砂，同时对洗砂机流失的部分细砂进行石粉回收，将回收装置回收的石粉全部掺入碾压混凝土用砂中，以提高其石粉含量。

　　4系统工艺流程平面布置情况本系统主要采用以下工艺对策进行预设，系统采用#四段破碎，立轴冲击破和棒磨机联合制砂。系统主要设有粗碎车间、中细碎车间、立轴冲击破车间、棒磨机车间以及**次筛分车间、第二次筛分车间等。

　　系统生产要求毛料粒径不大于700mm，由自卸汽车将毛料倒入一破车间受料仓，通过PE900 1200颚破或PXZ900/130-A旋回破碎机进行粗碎后，由胶带机将破碎料运至半成品料堆场。

　　混合料直接进入中碎车间进行二次破碎并将经过GP200S和S4800圆锥破碎机破碎的混合料由胶带机送入**筛分车间筛洗分级并将合格的大石和中石送至粗骨料成品料场堆存，部分中石和全部小石、粒径<5mm的骨料由胶带机送入超细碎调节料堆场作为制砂料源。

　　系统的成品砂生产采用闭路循环形式，即将调节堆的骨料由胶带机送入PL9500破碎机进行制砂。破碎后的混合料经第二筛分车间进行筛洗分级，将合格的成品砂进入砂成品料场，对粒径大于5mm和部分粒径为3~5mm的细骨料则由胶带机再次送至调节料堆场用以制砂或经过J28#、J29#胶带机进入棒磨机料仓用于棒磨机制砂料。

　　本系统布置在金沙江右岸，从江边依次布置了毛料回采场、砂石加工系统以及右岸上坝公路。系统粗碎车间原预设布置在右岸上坝公路左侧山坡，远离毛料回采场。项目部进场后，根据现场实际情况将粗碎车间从山坡上移到江边毛料回采场边，从而节约了粗碎车间的场地开挖和系统毛料的回采运距。

　　系统主要车间布置为：粗破车间（高程1272 m）、中碎车间（高程1262m）、筛分车间（高程1265m）、制砂车间（高程1265m）、检查筛分车间（高程1262m）、粗细骨料堆存场（高程1258 m）等。

　　5实际运行效果

（1）系统于2008年3月1日投产以来，经实测，岩石干抗压强度为247.3~319.4MPa，平均干抗压强度为277MPa，远比原勘测资料提供的干抗压强度高，更难破碎。

　　在系统实际运行中，对粗碎的PXZ-900 130型旋回破和PE9001200型颚破、中碎车间的GP200和S4800EC液压圆锥破、细碎车间的HP300圆锥破、超细碎车间的3台PL9500立轴冲击破及制砂车间的2台MBZ2136棒磨机等设施的实际生产能力进行了测试，实测结果。

　　可以看出：粗碎车间旋回破、颚破和中碎车间圆锥破的实际产量均达到铭牌产量的89%以上，而细碎圆锥破和超细碎立轴破的实际产量只有铭牌产量的50%~65%，故粗碎设施和中碎设施负荷率可以取较高值（建议取0.8~0.9）；细碎和超细碎设施负荷率可取低值（建议取0.5 ~0.6）。

　　（2）由2008、2009年运行的实测数据可以看出，成品大石、中石、小石的针片状含量分别为0.3%~6.9%（平均值为2.8%）、1.0%~7.8%（平均值为4.7%）、0.7%~7.3%（平均值为4.54%）之间波动，符合规范要求的%15%，其粗骨料质量是合格的。剖析其原因主要有两方面：！扼制破碎比和破碎给料方式。粗碎、中碎、细碎和超细碎车间的实际破碎比。

　　从实际破碎比可以看出：粗碎、中碎和细碎各车间实际破碎比均比&水利水电工程施工组织预设手册中的表1033的推荐值略低。因此，为了控制成品粗骨料的粒形质量，岩石抗压强度越高、越坚硬，各车间的破碎比越要取低值。为了扼制粗骨料的成品质量，破碎机的进料骨料*好不分级，进料级配应连续，如本系统粗碎后的混合骨料全部进入了中碎车间，同时，进料采用挤满给料能很好地扼制粗骨料的粒形。

　　经粗碎、中细碎后不出成品小石，小石经超细碎的立轴冲击破整形出成品料的工艺举措。从生产实测数据看，中碎GP200开口粒径为45mm时小石的针片状含量为29.2%，开口粒径为38 mm时小石的针片状含量为16.2%；细碎HP300开口粒径为22mm时小石的针片状含量为314%.所以，工艺上经中细碎后小石不出成品料、经超细碎的PL9500整形后出小石成品料的加工工艺经实践证明是成功的。

　　（系统运行实测数据：PL9500立轴冲击破碎机制砂成品率为31.9%~38.7%，砂的细度模数为2.95~3.17，石粉含量为12.5%~14.4%；CPM2160棒磨机制砂产量为18.2~33.6t/h，砂的细度模数为2.36~2.88，石粉含量为15.5%~ 22.9%.工艺上，PL9500破碎的砂中去除粒径为3~5mm的粗骨料和棒磨机制砂后互相掺合生产常态混凝土和碾压混凝土用砂，从成品料场取样实测成果看，成品砂的细度模数为2.9，石粉含量为12%~16%. 6结语龙开口水电站玄武岩砂石加工系统因工艺设计合理、设施配置留有较大富余，经一年多时间的系统运行实践证明：系统安全可靠，成品粗骨料质量稳定受控，但碾压砂石粉含量偏低（碾压砂实测石粉含量为15%~16%，能够满足规范和标书要求的6%~18%），距业主要求的18%有一定差距。如何提高玄武岩等特硬岩制砂后的石粉含量，需在今后的砂石系统预设、运行生产实践中进一步探索。