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【摘 要】随着筑坝技术的发展，骨料生产系统在大坝控制环节中站着举足轻重的地位。砂石加工系统负责向某水电站全工程提供混凝土所需粗细骨料，满足高峰时段混凝土月浇筑强度20万m3的生产要求，共需供应粗细骨料约920 万t。砂石加工系统生产规模大，砂石骨料质量要求高，工艺流程设计需充分考虑工程特点。对关键工艺和设备进行针对性的论证，工艺流程先进，设备选型适当可靠，保证了砂石骨料供应满足工程要求。
【关键词】砂石骨料；系统；工艺设计
1.工程概况
本工程向水电站全工程提供混凝土所需粗细骨料，共需供应粗细骨料约920 万t，满足高峰时段混凝土月浇筑强度20万m3所需骨料的生产要求，成品有40～80、20～40、5～20、5～15 mm 和小于5 mm 各粒级骨料。系统工艺设计满足生产三级配骨料、二级配骨料和一级配骨料3 种工况时的产品级配平衡要求。砂石骨料级配需求见表1。
在砂石加工系统布置区域为靠近右侧坡地， 距上坝址直线距离约2.0 km， 距下坝址直线距离约2.5 km。砂石加工系统所需加工料源全部从该石料场开采。料源为灰岩，颗粒密度2.70～2.80 kg/cm3，干抗压强度为75～145 MPa，湿抗压强度为60～105 MPa， 饱和吸水率0.08%～0.11%，硫化物含量0.001%～0.009%。岩石主要矿物成分为泥晶～细晶方解石，方解石占60%～95%。石料场的毛料經爆破开挖后，通过挖掘机装车、自卸汽车运输的方式运至砂石加工系统， 生产的成品骨料采用长胶带机（长度约1800 m）通过运输洞运至左岸上游混凝土系统。
2.系统生产规模
为了保证高峰期混凝土的砂石骨料的要求，经计算，砂石加工系统月处理能力Qmd为51.67 万t。砂石加工系统的小时生产能力与作业制度有很大关系。在高峰生产施工时段，一个月按工作25天，1 天2 班14 h 作业计算，砂石加工系统设计毛料小时处理能力Qmd时生产能力Qmd为1 547t/h。本系统毛料处理能力按1800t/h，生产能力按1 550t/h 设计为1 772 t/h设计。
3.系统工艺设计
根据工艺要求， 砂石加工系统主要由粗碎车间、中细碎车间、第1～5 筛分车间、超细碎车间、粗砂整形车间及除尘与废水处理附属车间组成， 各车间之间采用胶带机连接。根据系统总处理能力1 800t/h 和工艺流程计算出各车间处理能力（见表2）。
4.关键工艺研究
（1）粗碎加工工艺。根据地形资料和现场实际情况，该砂石加工系统粗碎加工工艺选用固定破碎方案， 即粗碎车间布置在砂石加工系统场地内，石料场的毛料采用挖掘机装车， 自卸汽车从石料场运至砂石加工系统， 倒入粗碎车间受料坑， 经破碎机加工后的石料由胶带机直接运往半成品堆场。与移动式方案相比， 该方案不但破碎设备购置费用低，石料场施工设备数量少， 有利于爆破安全作业。
（2）制砂工艺。人工砂生产是砂石加工系统砂石骨料生产中技术含量最高、难度最大和最关键的环节。结合石料场毛料的岩性， 制砂设备选用立轴式冲击破碎机。物料在涡动破碎腔内受到2 次以至多次撞击、磨擦和研磨， 被破碎的物料由下部排料口排出。
5.工艺流程
工艺流程按粗碎、中碎、细碎、超细碎（制砂）4 段破碎， 粗碎开路生产， 中细碎闭路生产， 立轴式冲击破碎机制砂， 第1、4 筛分车间湿法生产， 第2、3、5 筛分车间干法生产。其中， 中细碎车间与第2 筛分车间构成闭路生产人工粗骨料， 立轴式冲击式破碎机与第5 筛分车间构成闭路生产人工砂。这样， 可合理调节级配， 对各级配的骨料起到整形作用。
砂石系统加工的毛料采用自卸汽车从该石料场运至粗碎车间， 粗碎车间并列设3 个受料坑、3台B16-56-2V-3 棒条式振动给料机和3 台NP1620反击式破碎机。毛料倒入受料坑后， 通过给料机将粒径小于150 mm 的物料直接筛出， 粒径大于150mm 的物料进入破碎机进行破碎， 破碎加工后的粒径小于300 mm 的物料汇同给料机的筛下物通过胶带机一起输送至半成品堆场。
半成品堆场总容积约7.2 万m3， 堆料高度约40m， 活库容可满足系统连续生产42 h。堆场下设给料廊道， 廊道内设振动给料机和输送胶带机。半成品料经振动给料机卸料至胶带机， 通过胶带机输送至第1 筛分车间进行筛分。
第1 筛车间设置4 台2YKRH2160 圆振动筛、4台2WCD-1118 双螺旋洗石机和4 台ZKR1845 直线振动脱水筛。圆振动筛设2 层筛， 筛孔尺寸分别为80 mm×80 mm、40 mm×40 mm。进入第1 筛分车间的半成品料经过筛分冲洗分级后， 筛下小于40 mm的物料由胶带机输送至第3 筛分车间调节料仓； 筛网间40～80 mm 的骨料经胶带机运至大石成品堆场；筛上大于80 mm 及多余的40～80 mm 的块石经胶带机输送返回至中细碎车间调节料仓。
中细碎车间布置4 台NP1315 反击式破碎机。进入中细碎车间调节料仓的物料， 经料仓下部廊道内振动给料机给料至胶带机后， 送至中细碎车间进行破碎。破碎后的物料通过胶带机送至第2 筛分车间进行分离。
第2 筛分车间设置2 台YKR2460 圆振筛， 筛孔尺寸为40 mm×40 mm。物料经筛分分级后， 筛上大于40 mm 的块石经胶带机输送返回中细碎车间调节料仓； 筛下小于40 mm 的物料经胶带机输送进入第3 筛分车间调节料仓。
第3 筛分车间设置6 台3YKR2460 圆振动筛，筛孔尺寸分别为20 mm×20 mm、5 mm×5 mm、3mm×3 mm。进入第3 筛分车间调节料仓的物料， 经料仓下部廊道内自制手动弧门给料至胶带机后送至第3 筛车间进行筛分分级。筛上20～40 mm 的块石通过胶带机运至第4 筛分车间冲洗后， 再经胶带机输送进入中石成品堆场； 筛网间5～20 mm 的块石通过胶带机运至第4 筛分车间冲洗后， 再经胶带机输送进入小石成品堆场； 筛网间3～5 mm 的物料经胶带机运至粗砂整形车间； 筛下小于3 mm 的物料进成品砂仓； 多余的筛上部分20～40 mm 及筛网间5～20 mm 的物料经胶带机送往超细碎车间调节料仓。 第4 筛分车间设置2 台YKR1845 冲洗筛， 筛孔尺寸分别为20 mm×20 mm， 5 mm×5 mm。成品骨料入仓之前分别进入冲洗筛进行冲洗， 以确保骨料含泥量在允许的范围。超细碎车间布置5 台PL9500 立轴式冲击破碎机。进入超细碎车间调节料仓的物料， 经料仓下部廊道内自制手动弧门给料至胶带机后， 送至超细碎车间进行破碎制砂。经冲击破碎机破碎后通过胶带机运至第5 筛分车间。
第5 筛分车间布置10 台2YKR1867 圆振筛， 筛孔尺寸为5 mm×5 mm、3 mm×3 mm。物料经第5 筛分车间筛分分级后， 筛上大于5 mm 的物料经胶带机输送返回至超细碎调节料仓； 筛网间3～5 mm 的物料全部进入粗砂整形车间； 筛下小于3 mm 的成品砂经FG-1500 螺旋洗砂机洗选后， 经胶带机输送至成品砂仓。
粗砂整形车间布置2 台PL8500 立轴式冲击破碎机， 来自第3、5 筛分车间的3～5 mm 的粗砂经过破碎、整形后， 经胶带机输送进入成品砂堆场。成品堆场地表按一定的坡度控制， 以便于场内排水和骨料的自然脱水。系统共设大石、中石、小石和砂堆场各1 个。
成品堆仓下设廊道， 廊道内布置电动弧门和胶带机， 成品砂石骨料经电动弧门卸料至胶带机， 再由长胶带机输送至左岸上游混凝土系统。除尘车间布置5 台LUMC-240-C 脉冲布袋式除塵器。对粗碎车间、超细碎车间、第2、3、5 筛分车间采取部分或整体封闭措施后， 采用LUMC-240-C专用除尘设备除尘。
废水处理车间主要设备为水力旋流器和橡胶带式真空过滤机， 水力旋流器对污水进行选择性离心沉降， 橡胶真空带式过滤机对污水进行机械脱水，达到固液分离的目的。来自第1 筛分车间双螺旋洗石机及第5 筛分车间螺旋洗砂机的生产污水经废水处理车间处理后被循环利用， 达到“零排放”， 节约水资源的目的。
6.结语
砂石加工系统于2007 年12 月18 日开始供应混凝土所需的砂石骨料。在2010 年下半年混凝土浇筑高峰时段， 砂石加工系统可根据混凝土不同的级配要求， 调整各级碎石及人工砂的生产能力， 在确保质量的前提下，满足了混凝土高峰浇筑强度的要求。结论得出水电站砂石加工系统工艺流程先进可靠，设备配置操作简便、工作可靠、能耗及其他消耗低， 降低了产品生产运行成本。
【关键词】砂石骨料；系统；工艺设计
1.工程概况
本工程向水电站全工程提供混凝土所需粗细骨料，共需供应粗细骨料约920 万t，满足高峰时段混凝土月浇筑强度20万m3所需骨料的生产要求，成品有40～80、20～40、5～20、5～15 mm 和小于5 mm 各粒级骨料。系统工艺设计满足生产三级配骨料、二级配骨料和一级配骨料3 种工况时的产品级配平衡要求。砂石骨料级配需求见表1。
在砂石加工系统布置区域为靠近右侧坡地， 距上坝址直线距离约2.0 km， 距下坝址直线距离约2.5 km。砂石加工系统所需加工料源全部从该石料场开采。料源为灰岩，颗粒密度2.70～2.80 kg/cm3，干抗压强度为75～145 MPa，湿抗压强度为60～105 MPa， 饱和吸水率0.08%～0.11%，硫化物含量0.001%～0.009%。岩石主要矿物成分为泥晶～细晶方解石，方解石占60%～95%。石料场的毛料經爆破开挖后，通过挖掘机装车、自卸汽车运输的方式运至砂石加工系统， 生产的成品骨料采用长胶带机（长度约1800 m）通过运输洞运至左岸上游混凝土系统。
2.系统生产规模
为了保证高峰期混凝土的砂石骨料的要求，经计算，砂石加工系统月处理能力Qmd为51.67 万t。砂石加工系统的小时生产能力与作业制度有很大关系。在高峰生产施工时段，一个月按工作25天，1 天2 班14 h 作业计算，砂石加工系统设计毛料小时处理能力Qmd时生产能力Qmd为1 547t/h。本系统毛料处理能力按1800t/h，生产能力按1 550t/h 设计为1 772 t/h设计。
3.系统工艺设计
根据工艺要求， 砂石加工系统主要由粗碎车间、中细碎车间、第1～5 筛分车间、超细碎车间、粗砂整形车间及除尘与废水处理附属车间组成， 各车间之间采用胶带机连接。根据系统总处理能力1 800t/h 和工艺流程计算出各车间处理能力（见表2）。
4.关键工艺研究
（1）粗碎加工工艺。根据地形资料和现场实际情况，该砂石加工系统粗碎加工工艺选用固定破碎方案， 即粗碎车间布置在砂石加工系统场地内，石料场的毛料采用挖掘机装车， 自卸汽车从石料场运至砂石加工系统， 倒入粗碎车间受料坑， 经破碎机加工后的石料由胶带机直接运往半成品堆场。与移动式方案相比， 该方案不但破碎设备购置费用低，石料场施工设备数量少， 有利于爆破安全作业。
（2）制砂工艺。人工砂生产是砂石加工系统砂石骨料生产中技术含量最高、难度最大和最关键的环节。结合石料场毛料的岩性， 制砂设备选用立轴式冲击破碎机。物料在涡动破碎腔内受到2 次以至多次撞击、磨擦和研磨， 被破碎的物料由下部排料口排出。
5.工艺流程
工艺流程按粗碎、中碎、细碎、超细碎（制砂）4 段破碎， 粗碎开路生产， 中细碎闭路生产， 立轴式冲击破碎机制砂， 第1、4 筛分车间湿法生产， 第2、3、5 筛分车间干法生产。其中， 中细碎车间与第2 筛分车间构成闭路生产人工粗骨料， 立轴式冲击式破碎机与第5 筛分车间构成闭路生产人工砂。这样， 可合理调节级配， 对各级配的骨料起到整形作用。
砂石系统加工的毛料采用自卸汽车从该石料场运至粗碎车间， 粗碎车间并列设3 个受料坑、3台B16-56-2V-3 棒条式振动给料机和3 台NP1620反击式破碎机。毛料倒入受料坑后， 通过给料机将粒径小于150 mm 的物料直接筛出， 粒径大于150mm 的物料进入破碎机进行破碎， 破碎加工后的粒径小于300 mm 的物料汇同给料机的筛下物通过胶带机一起输送至半成品堆场。
半成品堆场总容积约7.2 万m3， 堆料高度约40m， 活库容可满足系统连续生产42 h。堆场下设给料廊道， 廊道内设振动给料机和输送胶带机。半成品料经振动给料机卸料至胶带机， 通过胶带机输送至第1 筛分车间进行筛分。
第1 筛车间设置4 台2YKRH2160 圆振动筛、4台2WCD-1118 双螺旋洗石机和4 台ZKR1845 直线振动脱水筛。圆振动筛设2 层筛， 筛孔尺寸分别为80 mm×80 mm、40 mm×40 mm。进入第1 筛分车间的半成品料经过筛分冲洗分级后， 筛下小于40 mm的物料由胶带机输送至第3 筛分车间调节料仓； 筛网间40～80 mm 的骨料经胶带机运至大石成品堆场；筛上大于80 mm 及多余的40～80 mm 的块石经胶带机输送返回至中细碎车间调节料仓。
中细碎车间布置4 台NP1315 反击式破碎机。进入中细碎车间调节料仓的物料， 经料仓下部廊道内振动给料机给料至胶带机后， 送至中细碎车间进行破碎。破碎后的物料通过胶带机送至第2 筛分车间进行分离。
第2 筛分车间设置2 台YKR2460 圆振筛， 筛孔尺寸为40 mm×40 mm。物料经筛分分级后， 筛上大于40 mm 的块石经胶带机输送返回中细碎车间调节料仓； 筛下小于40 mm 的物料经胶带机输送进入第3 筛分车间调节料仓。
第3 筛分车间设置6 台3YKR2460 圆振动筛，筛孔尺寸分别为20 mm×20 mm、5 mm×5 mm、3mm×3 mm。进入第3 筛分车间调节料仓的物料， 经料仓下部廊道内自制手动弧门给料至胶带机后送至第3 筛车间进行筛分分级。筛上20～40 mm 的块石通过胶带机运至第4 筛分车间冲洗后， 再经胶带机输送进入中石成品堆场； 筛网间5～20 mm 的块石通过胶带机运至第4 筛分车间冲洗后， 再经胶带机输送进入小石成品堆场； 筛网间3～5 mm 的物料经胶带机运至粗砂整形车间； 筛下小于3 mm 的物料进成品砂仓； 多余的筛上部分20～40 mm 及筛网间5～20 mm 的物料经胶带机送往超细碎车间调节料仓。 第4 筛分车间设置2 台YKR1845 冲洗筛， 筛孔尺寸分别为20 mm×20 mm， 5 mm×5 mm。成品骨料入仓之前分别进入冲洗筛进行冲洗， 以确保骨料含泥量在允许的范围。超细碎车间布置5 台PL9500 立轴式冲击破碎机。进入超细碎车间调节料仓的物料， 经料仓下部廊道内自制手动弧门给料至胶带机后， 送至超细碎车间进行破碎制砂。经冲击破碎机破碎后通过胶带机运至第5 筛分车间。
第5 筛分车间布置10 台2YKR1867 圆振筛， 筛孔尺寸为5 mm×5 mm、3 mm×3 mm。物料经第5 筛分车间筛分分级后， 筛上大于5 mm 的物料经胶带机输送返回至超细碎调节料仓； 筛网间3～5 mm 的物料全部进入粗砂整形车间； 筛下小于3 mm 的成品砂经FG-1500 螺旋洗砂机洗选后， 经胶带机输送至成品砂仓。
粗砂整形车间布置2 台PL8500 立轴式冲击破碎机， 来自第3、5 筛分车间的3～5 mm 的粗砂经过破碎、整形后， 经胶带机输送进入成品砂堆场。成品堆场地表按一定的坡度控制， 以便于场内排水和骨料的自然脱水。系统共设大石、中石、小石和砂堆场各1 个。
成品堆仓下设廊道， 廊道内布置电动弧门和胶带机， 成品砂石骨料经电动弧门卸料至胶带机， 再由长胶带机输送至左岸上游混凝土系统。除尘车间布置5 台LUMC-240-C 脉冲布袋式除塵器。对粗碎车间、超细碎车间、第2、3、5 筛分车间采取部分或整体封闭措施后， 采用LUMC-240-C专用除尘设备除尘。
废水处理车间主要设备为水力旋流器和橡胶带式真空过滤机， 水力旋流器对污水进行选择性离心沉降， 橡胶真空带式过滤机对污水进行机械脱水，达到固液分离的目的。来自第1 筛分车间双螺旋洗石机及第5 筛分车间螺旋洗砂机的生产污水经废水处理车间处理后被循环利用， 达到“零排放”， 节约水资源的目的。
6.结语
砂石加工系统于2007 年12 月18 日开始供应混凝土所需的砂石骨料。在2010 年下半年混凝土浇筑高峰时段， 砂石加工系统可根据混凝土不同的级配要求， 调整各级碎石及人工砂的生产能力， 在确保质量的前提下，满足了混凝土高峰浇筑强度的要求。结论得出水电站砂石加工系统工艺流程先进可靠，设备配置操作简便、工作可靠、能耗及其他消耗低， 降低了产品生产运行成本。