【关键词】 砂石料 加工系统 设计
1概述
苗家坝水电站位于白龙江中游、甘肃省文县境内，距下游已建成的碧口水电站公路里程31.5km。电站总装机容量240MW（3×80MW），工程规模属Ⅱ等大（2）型，枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、溢洪洞、泄洪排沙洞、引水发电洞及岸边厂房等组成。主要建筑物挡水坝级别为1级，其它主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。水库正常蓄水位800m，库容2.68亿m3。
左岸导流洞、溢洪洞工程混凝土总量为22.68万m3，混凝土高峰时段月平均浇筑强度为2.8×104m3。混凝土成品骨料用量约54.89万t，各级骨料用量见表1。
表1 各级成品骨料用量表
导流洞砂石料加工系统布置于导流洞出口下游约0.6km处，砂石料加工系统场地高程为738m-725m。砂石毛料利用导流洞洞挖料约20万m3（松方）及斜坡里料场开采的块石料来加工生产人工骨料。
2系统规模
根据导流洞、溢洪洞工程高峰月混凝土强度2.8万m3/月的要求，计算砂石系统的生产能力。
⑴成品砂石料的月需用量Q1
Q1=Qmc·A=28000×2.2=61600t
Qmc—混凝土高峰月浇筑强度；
A—每立方米混凝土骨料用量，按2.15～2.2t/m3选取。
⑵成品砂石料日需用量Q2
Q2=Q1/M=61600/25=2464t
M—月生产天数，按25天计算。
按成品骨料密度1.467折算为1680m3/d
⑶砂石加工系统小时处理能力
Qh=Q2/N=2464/14=176t/h，折算为120m3/h
N—日生产小时数，按14小时计算。
⑷砂石系统处理能力
考虑砂石料加工系统在装运、筛分及冲洗等过程中有一定量的损耗，取损耗系数为1.25，则砂石料加工系统的毛料设计处理能力为：Qh=176×1.25=220t/h。
3系统工艺流程设计
3.1工艺流程设计说明
工艺流程按照经济合理、可靠、保证产品质量及利用毛料生产的骨料最多为原则进行设计。根据系统生产运行时间，生产高峰持续时间及不同时段需要的骨料级配有所变化的特点，并考虑所破碎的岩石的岩性，将工艺流程设计为三级破碎，采用开路和闭路循环相结合的生产工艺流程。成品砂堆场大容积自然堆存，保证砂具有较低而稳定的含水率。整个工艺过程流畅、简洁，设备负荷适中，从根本上保证了骨料产品的质量和产量。砂石料加工工艺流程见图1《苗家坝水电站左岸导流洞、溢洪洞工程砂石料加工系统工艺流程图》。
砂石料加工毛料开采选用1.2m3液压反铲挖装20t自卸汽车运至受料仓；在装毛料的同时对超过650mm的超径石剔除。
毛料进入受料仓后，经过ZSW600×130棒条式给料机，小于80mm的石料通过溜槽到B1胶带输送机，大于80cm的进入颚式破碎机，经过破碎后卸入B1胶带输送机，经B15胶带输送机送往半成品料堆。
在半成品料堆廊道内，由GZ200振动给料机卸料到B2胶带输送机，经B3胶带输送机送至PYH-3CC高效圆锥破碎机进行破碎，破碎后的骨料由B4胶带输送机送至筛分机筛分。筛分后，80mm以上的超径料，经B5返回圆锥破碎机，40-80mm的大石由B14胶带输送机送往成品骨料堆，20-40mm的中石经B13和B6胶带输送机分别输送至成品料堆和制砂原料堆。5-20mm的小石由B12送往其成品骨料堆，5mm以下的砂子由洗砂机洗过后，经过B10、B11胶带运输机送成品砂料堆上的布料机B16卸入成品砂料堆；制砂毛料经B7皮带送往PL8500立式冲击破碎机，粉碎后经B8皮带运往二筛筛分后，超径料经B9返回制砂原料堆，合格砂料经B11胶带运输机，B16布料机送到入成品砂料堆。
图1 苗家坝水电站左岸导流洞、溢洪洞工程砂石料加工系统工艺流程图
成品粗、细骨料均由料堆下部廊道内的GZ100振动给料机和600×600气动弧门卸料至B17和B18胶带输送机，经皮带秤（B19胶带输送机）运到砼拌和系统骨料仓上料皮带接口。
3.2系统工艺流程计算
本工程砂石料加工系统按生产成品料180t/h进行设计，并按工艺流程计算确定系统方案，计算设计各工序控制指标。其工艺流程计算见表2。
表2
从工艺流程计算表中可以看出：该工程所采用的洞挖料和人工开采石料，剔除特大料后，经过粗破、中破、细破之后，调整相应各粒组含量的不足，可达到设计骨料级配要求，所生产的成品骨料在级配上是合理的，且各级骨料均有一定的富余量。
3.3生产方案及工艺流程控制指标
系统处理能力220t/h的生产方案为：把洞挖料中特大超径石弃掉，剩余石料通过粗碎、中细碎和细碎按闭路生产来达到各级碎石的级配，同时调整相应各粒组含量的不足。系统配备振动筛和洗砂机，形成筛分、破碎、洗砂脱水、制砂、堆料等工序。
由系统工艺流程计算得出各工序控制指标，将开挖料中的特大超径石弃掉后，经过初破、中破、细破，中细碎处理能力210t/h，细碎处理能力60t/h，一筛设4层筛网进行分级筛分，按照各分级料产量算出每层筛面上的加入量，从而确定筛出80-40mm、40-20mm、5-20mm、5mm以下骨料，各级筛的生产处理能力分别为210t/h、200t/h、120t/h、32t/h。
制砂原料堆内40mm以下的混合骨料，经立式冲击破碎机破碎，其处理能力60t/h，二筛分设2层筛网进行分级筛分，按照各分级料产量算出每层筛面上的加入量，确定筛出20-5mm、小于5mm的生产处理能力分别为60t/h、35t/h。
3.4各级流量分配
砂石加工系统各级生产流量分配见下图。
各级生产流量分配示意图
4系统设备选型
4.1主要设备选型
⑴毛料受料仓
选用ZSW600×130棒条振动给料机一台作为毛料受料仓的给料设备，可确保小于650mm的骨料能有效的通过，送入破碎机，并保证受料仓不发生堵料；同时棒条振动给料机上的蓖条筛将小于80mm的毛料过滤，由溜槽进入皮带。
⑵粗碎车间
粗破选用1台PE900×1200颚式破碎机，处理大于80mm的毛料，车间处理量为300t/h，粗碎车间的设计流量为220t/h，粗碎设备的负荷率为73%。
⑶中细碎车间
中细碎选用1台PYH-3CC高效圆锥破碎机，处理半成品料，车间处理量为250t/h，中细碎车间的设计流量为210t/h，中细碎设备的负荷率为84%。
⑷第一筛分车间
筛分设备根据砂石料加工系统处理能力220t/h的要求，选用4YKR2160 1套，自上而下由80mm 、40mm、20mm、5mm四层筛网组成；半成品骨料经高效圆锥破碎机破碎后进入振动筛进行筛洗分级，大于80mm骨料经胶带机返回到中细碎车间，40～80mm的骨料通过分料斗控制，根据骨料需求量进入相应的成品粗骨料堆场，余量进入中细碎车间；20～40mm和5～20mm的骨料通过分料斗控制，根据骨料需求量进入相应的成品粗骨料堆场，余量进入制砂料堆；小于5mm的砂由XL-914螺旋砂石洗选机洗选后进入成品砂料堆；筛分车间处理量为400t/h，筛分车间的设计流量为210t/h，筛分设备的负荷率为53%。
⑸制砂车间
制砂用1台PL8500立式冲击破碎机进行，制砂原料堆下部的1台GZ200振动给料机出料，B7胶带运输到立式冲击破碎机，破碎后的骨料由B8胶带运输机送入二筛筛分，制砂车间处理能力150t/h，设计最大流量为60t/h，细碎设备的负荷率为40%。
⑹第二筛分车间
筛分设备选择2YKR1445筛一套，自上而下由5mm、3mm两层筛网组成；破碎后的砂料进入振动筛进行筛洗分级，大于5mm的超径料和3～5mm的料经B9皮带机进入制砂料仓，3mm以下的砂料通过筛子下部料斗，根据骨料需求量进入相应的砂料堆。筛分设备处理量为140t/h，设计最大流量为60t/h，设备的负荷率为43%。
4.2辅助设备选型
辅助设备的选型根据既能够满足砂石料加工系统处理能力的要求，又能够保证系统始终处于流水作业状态进行选配，其选配依据参数详见工艺流程计算表2-1。
半成品料堆下设廊道，选用GZ200振动给料机3台，单机处理能力200t/h，成品料堆下部廊道内出料口选配6台GZ100振动给料机和3台600×600气动弧门，各单机处理能力100t/h、90t/h。砂石料的冲洗用水按300m3/h考虑，配置2台IS150-125-315离心水泵、铭牌流量200m3/h，废水沉淀后由排水明渠排出。
4.3系统设备配置
系统主要设备配置见表3，胶带机参数见表4。
表3 砂石料加工系统主要设备配置表
表4 砂石料加工系统胶带输送机特性表
5堆场与料堆设计
为满足系统生产的连续性，调节各设备生产的均衡性，以及满足混凝土浇筑强度的骨料储备的需要，砂石料加工系统设计了半成品骨料堆场、制砂料堆场及成品骨料堆场。
半成品骨料堆场，采用定点堆料方式，料堆底部设混凝土结构廊道和给料机。半成品骨料堆场设计堆高15m，φ36m，其堆料容积为5000m3，可满足系统连续生产2.5d(35h)的堆存量。
制砂原料堆半径5.4m，高7.7m，可储存230m3，满足制砂机5h的生产用料。
成品粗骨料堆场，按堆存的骨料粒级分为40～80mm、20～40mm、5～20mm 3个堆存区，各堆存区间用浆砌石挡墙隔开，以避免各级骨料混杂。成品粗骨料设计堆高均为10m，占地面积分别为900m2（5～20mm）、900 m2（20～40mm）、720 m2（40～80mm），总容积8000m3,可满足4天砼生产需用量，其活容量可以满足1.5天的用量要求。
成品砂堆场按脱水需要设置3个区间，以保证成品砂的有效脱水。成品砂设计堆高为10m，其总容积3500m3，能满足砼生产6天需用量，活容积可满足3天用量需求。
6砂石料加工系统布置
苗家坝水电站左岸导流洞、溢洪洞工程砂石料加工系统布置于导流洞出口下游约0.6km处，占地17500m2。
砂石料加工系统主要组成部分为粗碎车间、中细碎车间、筛分车间、制砂车间、半成品堆料场、制砂原料堆、成品骨料堆场、供排水系统、供电及电气控制系统及附属设施。
毛料受料坑、粗碎车间布置在740m高程的平台上，半成品堆场布置在粗碎车间西侧，地面高程732m，堆场下设钢筋混凝土结构廊道，廊道内布置有胶带机和振动给料机。 中细碎车间紧靠半成品堆场布置，圆锥破碎机基础为钢筋混凝土结构。一筛紧靠中细碎车间布置，地面高程约732.0m，其刚结构平台下，设钢筋混凝土基础。二筛布置在靠近砂毛料堆下游的732m平台上，其结构同一筛。制砂原料堆布置在一筛和制砂机之间，其下部设钢筋混凝土廊道。制砂车间布置在加工系统最西部，地面高程为732m，制砂机基础为钢筋混凝土结构。成品骨料堆场布置在加工系统南侧和西侧，地面高程约727m，堆场下设钢筋混凝土结构廊道，廊道内布置B17、B18胶带输送机，并经过B19胶带机将成品骨料送往混凝土拌和系统。
砂石料加工系统布置详见图2《苗家坝水电站左岸导流洞、溢洪洞砂石料加工系统平面布置图》。
7系统特点
7.1系统优点
⑴系统主要生产设备均选用国内较先进的生产厂家的设备，设备生产效率高，使简化生产工艺流程具备足够的可操作性。而选用4YKR2160筛分机使粗骨料一次筛分后即可分级堆存，大大节省了二次筛分所增加的设备及土建安装的工作量。
⑵系统生产灵活、可调，粗碎车间和中细碎车间之间设置半成品料堆，制砂车间设置制砂原料堆，使各车间既能独立运行，也可同时运行，生产的灵活性大大提高，并便于各车间设备的维修、保养。80mm以上超径料及40~80mm的骨料均可通过一级筛分车间的皮带机返回圆锥式破碎机进行循环破碎，5~20mm和20~40mm骨料也均可通过皮带机进入制砂原料堆，系统基本上不出现弃料，使加工用的毛料得到最大限度的利用。
⑶系统布置紧凑合理，大大减少了占地面积，充分利用了较为狭小的场地，尤其是砂料堆和成品料堆垂直布置，不但使现有场地满足了系统的占地要求，而且使供料由一条较长的皮带连续供料改为两条皮带间歇供料，大大降低的系统运行成本，使系统运行的经济效益提高。
7.2系统不足
⑴由于场地较小，系统成品料堆和半成品料堆容量较小，且放料口的设计不合理。尤其是半成品料堆，放料口的设置与皮带机位置不协调，放料口尺寸过小，使料堆的活容量减少，有时不能满足圆锥破碎机连续生产的需要，易造成系统设备停置或运行成本增加。
⑵制砂原料堆的容量较小，而且未考虑制砂脱水装置，在原料含水率较大的情况下，
图2 苗家坝水电站左岸导流洞、溢洪洞工程砂石加工系统平面布置图
无法进行制砂，造成制砂效率降低。2YK1545筛分机在湿料生产时，其3mm的筛网容易被砂料堵住筛孔，造成超径料返回过多，砂子产量过低，石粉含量也相对增加。而干料生产粉尘较大，石粉含量易超标。
⑶系统部分设备之间的衔接位置不合理，未能精确就位，使部分料斗磨损加快，易造成材料消耗过大，且影响系统部分设备运行。
8结语
本砂石加工系统于2007年11月15日建成，并投入运行，目前运行情况良好。虽然系统局部仍有不足，但砂石系统的工艺流程及设计总体上是成功的，经过对局部的不断改造，达到了设计生产能力。粗骨料生产采用湿法生产，筛分后质量可满足规范要求，制砂结合洗砂的工艺，使成品砂料掺和均匀，砂料的细度模数、石粉含量等指标均符合规范要求。在今后的运行中，应进一步摸索改进，加强管理，合理调度，充分发挥系统效能，尽量避免系统不足带来的不利影响，使其真正达到低投入、低消耗、高产出、高效益的要求。
论文作者:徐 雄
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/12/9
标签：骨料论文; 砂石论文; 系统论文; 成品论文; 车间论文; 堆场论文; 洪洞论文; 《工程管理前沿》2019年13期论文;