摘要：砂石系统的设计应从岩石岩性、功指数、磨蚀指数等几方面充分论证，必要时取一定数量的岩石作工况试验，相关参数取得后才能进行系统工艺设计，否则系统建成后会用较长时间进行生产性试验和工艺调整，本工程由于前期设计考虑并不充分，建成后因砂的产量和质量不能满足要求，在增加设备进行了补充和工艺改进后，满足了工程建设的要求。
关键词：水电工程；砂石系统；质量控制；人工砂
1.工程概况
万家口子水电站位于云南省宣威市和贵州省盘县两省交界的北盘江上游革香河上，为北盘江上游干流龙头水库，距宣威市75km，距六盘水市145km，是云、贵两省政府批准的省级重点项目。工程以发电为主，并满足下游工、农业生产用水。
电站挡水建筑物为已建世界最高碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高167.50m，工程规模为二等大（2）型工程，混凝土拱坝为1级建筑物。
2.砂石系统加工工艺流程
万家口子水电站工程砂石加工系统由粗碎车间、半成品料仓、一筛分车间、中碎车间、二筛分车间、制砂给料仓、制砂车间、三筛分车间和成品料仓等组成。为了更好地控制砂石骨料，本砂系统采用粗、中碎破碎，立轴冲击式破碎机和棒磨机联合制砂的加工工艺；其中粗碎采用开路生产，中碎、制砂采用闭路生产，各种规格的骨料生产量比例均可调。
2.1粗碎车间
粗碎车间安装3台PE900×1200鄂式破碎机，配套布置3台LT1500重型振动喂料机。经破碎后的半成品骨料经胶带输送机运往半成品料仓堆放。
2.2一筛分车间
一筛分车间安装2台3YKRH2460重型圆振动筛和1台2WCD-914双螺旋洗泥机。半成品骨料经胶带输机送到一筛分车间，粒径＞80mm的骨料输送到中细碎车间进行破碎；粒径为40～80mm骨料根据需要，一部分输送到中细碎车间再次破碎，一部分则和10～40mm骨料混合输送送到二筛车间；＜10mm的骨料则进入洗泥机洗泥后，输送到二筛车间。
2.3中细碎车间
中细碎车间安装1台PYZ2200圆锥破碎机和1台PF1315反击式破碎机，一筛筛后＞80mm的骨料和部分40～80mm的骨料输送到中细碎车间，经破碎机破碎后，由胶带输送机送到二筛。
2.4二筛车间
二筛车间安装2台3YKR2460圆振动筛，来自中细碎车间的骨料和一筛车间＜80mm骨料，进入二筛车间筛洗根据骨料级配平衡，40～80mm粒径骨料直接输送到成品料仓，也可输送到立轴破制砂车间再次破碎；20～40mm的骨料一部分送至成品料仓，一部分则输送到制砂车间，5～20mm的骨料则经过直线振动筛机脱水后全部输送到制砂车间，＜5mm的细骨料则经过螺旋分级机处理后进入成品料仓。
2.5制砂车间
制砂车间安装2台PL9500SD立轴式破碎机和1台PL8500SD高速立轴式破碎机，以及配置2台BMZ2136棒磨机，骨料经胶带机送到立轴式冲击破碎机，破碎后的骨料输送到三筛车间进行分级筛分，＞5mm的骨料回路到立轴式破碎机制砂车间和输送到棒磨机制砂车间，3mm＜5mm送入PL8500SD高速立轴式破碎机以增加含粉量，＜3m的细骨料则经过胶带机进入成品料仓。棒磨机的制砂原料为三筛车间处理后的5～20mm骨料，棒磨机制砂后骨料直接送往成品料仓。
2.6三筛车间
三筛车间安装2台3YKR2460圆振动筛，骨料经三筛车间筛分后，20mm的骨料回路输送到制砂给料仓，5～20mm骨料一部分送至成品料仓，一部分回路制砂，＜3mm的骨料由胶带机输送到成品料仓，3mm～5mm送入PL8500SD高速立轴式破碎机以增加含粉量。
2.7石粉回收车间
石粉回收车间配置两台链板式刮砂机，二筛车间和棒磨机车间的尾矿水，通过管路输送到链板式刮砂机进行石粉回收，并根据碾压或常态混凝土的石粉含量要求掺和成品细骨料中。
2.8料仓
砂石加工系统拟设料仓三个：即半成品料仓、制砂给料仓和成品料仓，料仓下均设有钢筋混凝土廊道和输送胶带机。
（1）半成品料仓：设一条出料廊道，半成品料仓设计堆料高度为25m，容量为25500m3。
（2）制砂给料仓：设四条出料廊道，设计堆高10米，总容量为4680m3。
（3）成品料仓：设两条出料廊道，设计堆高16～18m，总容量为30220m3，可满足6天骨料用量需要。
3.砂石系统加工工艺优化
3.1一筛分优化及筛网检查
（1）一筛车间筛分机上原设计不作水冲洗，因粗碎车间生产不洒水时，破碎粉尘很大，洒水破碎后不加水冲洗，含泥量严重超标，不能使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一筛改造优化后增设了高压水冲洗设备，同时在棒磨机出料口增加两台FC-12型螺旋分级机。
（2）筛分机严禁在无水或低于规定冲洗水压的状态下运行并控制各筛分机的给料量，防止因给料量过大而造成骨料逊径和冲洗不干净。须经常检查预筛分机和检查筛分机筛网，发现筛网破损或筛孔磨损超限，立即停机修补或更换。
3.2筛分改造及细碎、棒磨机制砂质量控制
系统原设计虽然有两台台棒磨机，但是细度模数一直偏高（最低为2.83）且不稳定。
（1）筛分机筛网改造后由原来的两层筛网变为三层筛网组成，改造后筛网均为方孔钢筛网，上层筛网孔径为20X20mm，中层筛网孔径为6X6mm，下层筛网孔径为2.4X2，4mm及2.6X5mm（聚胺脂筛网），增加一层筛网后，促进了成品砂石料质量稳定。
（2）根据生产试验结果，增加1台棒磨机及1台洗砂机配合制砂调节细度模数。将筛分车间振动筛底层筛网上面2.5～5mm骨料接入两台人棒磨机进行制砂。既提高了人工砂的产量，又使细度模数满足设计要求。
（3）通过实践统计分析，棒磨机装棒量在23.5t左右最为合适，并且通过调整钢棒量、棒径级配、给水量、进料量、给料粒径等参数进行棒磨机的制砂细度模数调节，在运行过程中加强巡视并及时调整，使棒磨机制砂细度模数稳定在2.70左右。
3.3人工砂细度模数优化及控制
优化工艺流程后，一筛筛下来的砂占15％～20％，棒磨机产砂占25％～30％，立轴破产砂占50％～55％三种砂的混合，其工艺是：一筛筛下的砂先与筛分楼筛下的砂混合，再与棒磨机、立轴破制砂混合后进人成品砂仓堆存。
人工砂细度模数调整措施：
①改造后的人工砂生产工艺，细度模数可通过调整棒磨机给水量、进料量、装棒量、装棒级配等调整筛分楼的开机组数，调整制砂细度模数。
②调整立轴破碎机给料量和干湿度，调整产砂细度模数。
③为降低人工砂入仓含水率，原工艺流程在筛分楼下安装了3台洗砂机使部分石粉被水带走，经测试石粉及细砂流失较多。为了提高细砂及石粉含量，通过对链板式刮砂机和沉砂池改造增加了人工砂的石粉含量并降低人工砂的细度模数，最终的人工砂细度模数一直稳定在2.7左右。
3.4人工砂含水率的优化控制
成品砂仓生产初期没有设防雨棚，遇雨天时砂的含水量无法控制。为使砂含水率稳定在6％以内。脱水采取了机械脱水和自然脱水相结合的方法，即：①增加直线振动筛脱水，在筛分楼下安装的洗砂机出口安装直线振动筛，经试验可使砂的含水率由20％左右降低到15％左右。②在成品砂仓顶部搭设了防雨棚，在品砂石料堆场的皮带下增设截水板或截水槽。③在砂仓底部呈一定的坡形可加快自然脱水时间。
通过上述方法优化后：一般情况石粉含量在10％～17％范围内，砂的初始含水率15％一17％时，初期约24h内脱水速度快，一般可使含水率降低到8％～10％，当降到8％~10％的含水率时，再降低到6％左右脱水速度明显减慢，一般需要1—2天时间。采取机械脱水后，进入堆场自然脱水，因堆场底部呈坡形有利于自然脱水，完全可以使砂的含水率稳定在4％左右。
3.5人工砂石粉含量的控制
（1）存在的问题
在试运行阶段经生产测试，受石料场岩石岩性及地质因素的影响，制砂设备的成粉率偏低，导致成品砂石粉含量为11%～12%，可以满足常态混凝土规范规定的6～18%的含粉量需要，但无法满足碾压混凝土人工砂石粉含量18±2%的要求。
（2）人工砂石粉含量偏低及产能不足的解决方案
为了解决石粉含量低的问题，通过降低棒磨机的产量以增加细颗粒含量，并利用刮砂机进行石粉回收以增加石粉含量，虽然能到达设计18±2%含粉量要求，但是产能被降低，制砂能力却只能达到130～140t/h。改造后系统新增加一台MBZ2136型棒磨机和一台新型MTM160中速T型磨粉机制粉。MTM160中速T型磨粉机通过调节可生产出符合系统所添加石粉出料粒径要求（0.16mm以下）与产量（项目所需石粉量14～16t）要求的产品。
系统正常生产情况下，二筛砂的产量约60t，立轴破砂的产量约50t，两台棒磨机的产量约80t，实际产砂能力约190t/h，低于设计产砂能力220t/h的要求。优化改造后二筛分砂的产量约60t，立轴破砂的产量约50t，三台棒磨机的产量约120t，4R3218雷蒙打粉机石粉产量3～4t/h，磨粉机石粉产量13～22t/h，合计约250t/h，在结合石粉回收车间配置两台链板式刮砂机，二筛分车间和棒磨机车间的尾矿水，通过管路输送到链板式刮砂机进行石粉回收，含粉率达18±2%，系统达到设计要求并有一定富余。
4.结束语
砂石系统的设计应从岩石岩性、功指数、磨蚀指数等几方面充分论证，必要时取一定数量的岩石作工况试验，相关参数取得后才能进行系统工艺设计，否则系统建成后会用较长时间进行生产性试验和工艺调整，本工程由于前期设计考虑并不充分，建成后因砂的产量和质量不能满足要求。经过优化改造后的砂石加工系统在骨料超逊径、砂含水率、细度模数以及石粉含量等几个重要指标均达到了到预期的目的，均比原设计有较大的提高，在满足大坝碾压混凝土工程所需混凝土骨料的生产任务外，同时还可对大坝常态混凝土浇筑及临建工程所需骨料进行生产补充。该实践探索可为其它砂石系统的改进提供借鉴，也可供砂石料生产系统同行进行参考。
论文作者:王作斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：骨料论文; 车间论文; 砂石论文; 立轴论文; 筛网论文; 成品论文; 振动筛论文; 《基层建设》2019年第21期论文;