关于砂石加工工艺

导读: 碾压混凝土对骨料要求较高的问题是砂的细度模数、石粉含量及相对稳定的含水量，故人工砂石生产系统研究的重点是：a．如何使人工砂达到高含粉量(17％～22％)、稳定的低含水率(6％以下)和波动小于0．2的细度模数(2．2～2．9)指标(高碾压混凝土坝中应用高石粉掺量，可降低水泥用量，从而降低水化热，改善碾压混凝土的泛浆弹塑性和可碾压性等综合性能)；b．如何大限度的将生产中95％的石粉回收利用和70％的废水回收再利用，以减少毛料的开采量，并使排放的废水达到国家环保规定的一次性排放标准，节约工程成本。

洗石工艺 石灰岩料场石料表面常常黏附有粘土难以筛分冲洗干净，为此系统加工工艺环节常配有传统的圆筒洗石机洗石工艺，龙滩的大坝混凝土工程砂石料系统亦是如此。

半成品料(即毛料)经过预筛分机分级后，块径大于80mm的石料直接进入中碎料仓进行二次破碎，块径小于等于80mm的石料，进入2台单位时间处理能力达450t／h的圆筒洗石机洗涤，经洗泥后进入第二筛分车间筛分清洗。

如此规模的圆筒洗石机在国内外尚属制造应用，实际应用结果：机械部分故障频繁，筒体托轮及钢圈(简体滚道)位移(窜动)、圆筒洗石机启动困难、整机振动过大(噪声大)、驱动链条爬齿、驱动装置(滑架、螺栓等)损坏等，无法正常运行。

对于如此高强度、恶劣工作环境的工艺环节，若考虑对加工系统预筛分工艺进行改进，仅对小于等于40mm以下的石料进行洗涤，则可大大降低进入洗石环节的强度，使成熟定型洗石设备的选择有了较大余地，从而提高加工系统运行的可靠性，同时又满足砂石料质量要求。

制砂工艺 系统制砂工艺主要由立轴冲击式破碎机 棒磨机按1：2比例组成。

这样的设备组合充分利用了立轴冲击式破碎机产量高、棒磨机粒型好级配优的特性，同时也弥补了立轴冲击式破碎机产品颗粒级配差与棒磨机产量不高的不足。

受料源来自中细碎次级产品影响，制砂常常与粗骨料同步生产运行，但往往因为砂料产量不足或脱水时间不够而影响砂的供应。

考虑到制砂设备运行较稳定、故障率低的特性，制砂工艺环节可以设置成三班作业。

而不必像粗骨料加工工艺一样两班作业一班检修维护。

因此，要求系统设计时应充分考虑制砂工艺料源堆场的容量，以满足三班作业的料源供应要求。

龙滩工程的系统亦为此做了改进，扩大了砂料源堆场容积。

石粉回收工艺 龙滩工程碾压混凝土要求砂的石粉含量要达到16％-20％，正常工艺生产的砂石粉含量达不到这么高，因此特别增加了石粉回收工艺流程。

即，利用筛分、制砂车间排放的尾水通过DERRICK真空旋流器加直线脱水筛进行回收。

生产初期，砂中石粉含量仅达到技术标准的下限要求且仍然有大量石粉从废水中流失，为此又增加了简易有效的刮砂工艺。

刮砂机回收颗粒相对较粗的石粉、DERRICK真空旋流器加直线脱水筛回收颗粒相对较细的石粉。

彻底解决了石粉含量达标的问题．并且保证了生产的稳定可靠，同时还具有一定的石粉含量调解能力。

砂与石粉的混合，通过砂生产与石粉回收同步进行在输送带结合点按比例混合的方式进行。

实践证明：在龙滩工程的砂石系统生产运输工艺环节条件下，石粉较均匀地掺入了砂中，未出现石粉集中现象，保证了砂的产量与质量。

废水处理工艺 系统招标阶段设计单位推荐方案是渣浆泵 压滤机方案。

即，砂石系统生产废水经渣浆泵送入压滤机浓缩后将干化废渣排出，系统投标阶段设计投标方案与推荐方案相同，实施阶段采用意大利清淤劲马泵直接抽排。

由于对石料场岩石物理性能认识不足，对石料的磨耗性差估计不充分，导致生产弃料大大超过设计值；且泥渣板结速度过快，清淤劲马泵不能发挥其设备生产能力，被迫将生产废水直接排往尾渣库。

砂石料输送工艺 龙滩水电站大坝混凝土工程砂石料系统距大坝混凝土拌和系统汽车运输距离约7km。

为降低骨料运输成本，采用长距离带式输送机输送大坝混凝土工程骨料，带式输送机起点与终点相距约4．5km，设计输送能力3000t／h，是目前国内水电行业单机长、输送量大、功率大的带式输送机。

该机(单机长度3943．2m)运行可靠性要求高，采用头部双滚筒三电机驱动方案。

驱动装置配置为Y系列电机 CST可控驱动系统，单线布置。

为确保龙滩带式输送机能长期、稳定、可靠地运输大坝混凝土所需骨料，其关键设备采用了先进、质量可靠的设备，主要设备、部件整机备用。

该机共输送成品骨料约1300万t，其成功经验正推广运用于向家坝水电站工程。

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关于制砂工艺及设备配套的探讨

目前，大多数投入运行的和正在建设中的水电站人工砂石生产系统的制砂工艺，均沿用20世纪60至70年代的棒磨机制砂工艺，仅在部分大型水电工程中采用国外先进的制砂设备。

国外先进的制砂设备虽然生产强度高，但生产出来的砂的细度模数偏大(较粗)，仍需采用棒磨机或其他办法进行补充，且有生产成本增加、细砂流失量大、耗钢量大及对环境污染严重等问题。

碾压混凝土对骨料要求较高的问题是砂的细度模数、石粉含量及相对稳定的含水量，故人工砂石生产系统研究的重点是：a．如何使人工砂达到高含粉量(17％～22％)、稳定的低含水率(6％以下)和波动小于0．2的细度模数(2．2～2．9)指标(高碾压混凝土坝中应用高石粉掺量，可降低水泥用量，从而降低水化热，改善碾压混凝土的泛浆弹塑性和可碾压性等综合性能)；b．如何大限度的将生产中95％的石粉回收利用和70％的废水回收再利用，以减少毛料的开采量，并使排放的废水达到国家环保规定的一次性排放标准，节约工程成本。

根据高碾压混凝土坝对砂的细度模数、含水率等指标的特殊要求，针对石灰岩的特性，索风营水电站工程人工砂石生产系统采用立轴式制砂机半干式制砂工艺，以消除粉尘对空气的污染，提高制砂产量及粉砂、废水的回收利用率；另外，要人为控制好砂的细度模数及颗粒级配，以改善碾压混凝土的性能，加快施工进度，降低运行成本。

但在系统布置和工艺流程上存在如下问题： (1)若中碎、制砂相关联的设备一旦发生故障检修，成品料便不能生产，说明布置不够合理。

解决的方法应将中碎与制砂系统完全脱离开，并增大转料仓容量(由650m3增大到3500m3)，使2个系统能单独运行，有6～8h的修理时间，这样高峰期便有提高产量的空间。

(2)经转料仓进入制砂机的2条皮带，可改为1条皮带供给制砂机上部的受料仓后再分别以自落式供给制砂机。

这既可减少皮带机数量及运行成本，又可降低物料直接冲击破碎腔上口，避免抛料头分料不均匀而损坏抛料头和衬板等问题。

(3)VI400制砂机对含水率过于敏感，当含水率为5％～10％时(大于10％时可进行湿法生产)，受线速度和含水率的限制，经筛分后的回头料中的2．5～5mm的骨料不容易再次破碎，并且容易造成堵塞抛料头和破碎腔护板，使产砂率和石粉含量降低；当含水率小于2％时，扬尘污染严重。

因此，进行半干法生产时，含水率应控制在2％～5％为宜。

(4)原设计砂的筛分是使用2层不同孔径的筛网来解决砂的细度模数问题，但实际操作中很难调整砂的细度模数，筛网更换的难度也较大，运行成本较高。

试运行后改为单层筛网在同一层面分上下部设不同孔径筛网调整，6座圆振筛分别使用2．5mm×10mm，3mm×10mm，4mm×10mm的筛网，用给料量的大小来调整细度模数，从而实现了细度模数的调整。

(5)VI400制砂机生产砂的细度模数偏大(实测M=3．3～3．8)，用筛网调节细度模数又造成产量下降(设计产量260t／h；当M=2．7～2．9时实测产量仅为110～160t／h)，石粉含量也偏低(实测为11．5％～14．3％)。

为了解决这一难题，利用泥沙在一定水压力作用下自然沉淀分离的原理，设计了一套砂、水回收系统。

其工序为：刮砂机将砂刮入集砂坑后用砂泵抽砂，被搅拌后的浊水经回收槽流入下一级再回收；砂泵在一级沉淀池中回收0．63～2．5mm的粉砂，送人1号FC-15螺旋分级机，经ZKR1445脱水后的筛脱水与干砂混合后进入成品砂仓，一级回收18t／h，脱水后砂的含水率为4．5％～5．6％，半干式制砂筛分后砂的含水率为1％～2％，2种混合后的含水率为2．5％～3．5％，控制了砂含水率的波动。

砂石加工系统工艺流程

总体工艺流程 沙沱水电站人工砂石加工系统工艺流程设计为3段破碎，即粗碎、中碎、制砂。

粗碎为开路生产，2台破碎机联合运行生产半成品骨料；中碎为闭路循环，以适应各种级配、各种配合比混凝土骨料需求量的变化要求；细碎为闭路循环，主要采用立轴式破碎机制砂半干法生产工艺，以及粉砂车间生产细砂来调整成品砂的含粉率和细度模数。

该工艺流程流畅、简洁、灵活、可靠性高，且生产级配可以根据工程实际需要进行调整，确保骨料产品的产量、质量。

砂石系统工艺流程说明 该砂石系统可满足各种级配混凝土对各种粒径骨料的不均衡需求。

系统级配平衡计算分析 根据沙沱水电站人工砂石加工系统的工艺流程和设备的配备特性，经过级配平衡计算可知：加强爆破级配控制和结合NP1620破碎机的特性，超过120～80mm的特大石设计量约101．20t；再经过NP1520破碎加工，80～40mm的大石产量可以达到246．62t，正好满足设计量240t的要求，此时40～20mm的中石产量超过设计量约196．02t，20～5mm的小石产量超过设计量约239．05t，但是小于2．5mm的细砂产量差188．06t；经过系统闭路生产，利用PL9500SD和高速PL8500制砂机加工，小于2．5mm的细砂量可以超过设计量约159．94t。

所以，通过计算分析，系统设计工艺和设备的配备满足工程建设的需要。

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