人工砂石加工系統(tǒng)設(shè)備選型經(jīng)驗(yàn)介紹

1、檳榔江松山河口水電站人工砂石加工系統(tǒng)破碎設(shè)備選型經(jīng)驗(yàn)介紹程洪泉 萬(wàn)林波 趙相軍 摘要：由于用來(lái)加工人工砂石料的巖石是多樣性的，人工砂石料加工系統(tǒng)的設(shè)備選型是否合適，對(duì)系統(tǒng)能否滿足工程混凝土澆筑對(duì)人工骨料生產(chǎn)的質(zhì)量、數(shù)量和強(qiáng)度要求，系統(tǒng)運(yùn)行能否實(shí)現(xiàn)可靠性和經(jīng)濟(jì)性都有著直接和決定性的影響。檳榔江松山河口水電站人工砂石加工系統(tǒng)是已經(jīng)成功完成生產(chǎn)任務(wù)的專業(yè)人工砂石加工系統(tǒng)，本文對(duì)其破碎設(shè)備選型實(shí)踐的情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析探討。關(guān)鍵詞：檳榔江；松山河；人工砂石；破碎設(shè)備選型1、松山河口水電站砂石加工系統(tǒng)概述云南保山檳榔江松山河口水電站人工砂加工系統(tǒng)主要生產(chǎn)松山河口電站主體工程19.5×104m3

2、混凝土（含1×104 m3噴混凝土）的用砂約15.1×104t，蘇家河口電站主體工程58×104 m3混凝土（含4.5×104 m3噴混凝土）用砂約44.9×104t，總計(jì)約60×104t。該項(xiàng)目于2007年1月1日正式接到監(jiān)理下達(dá)的開(kāi)工令。砂石加工系統(tǒng)于2007年4月15日順利試運(yùn)行，合同工期截止到2009年12月底。為保證兩個(gè)電站的用砂強(qiáng)度，本系統(tǒng)不生產(chǎn)粗骨料，只單一的生產(chǎn)人工砂，每小時(shí)成品砂產(chǎn)量設(shè)計(jì)為180噸/小時(shí)。2、料源特點(diǎn)和成品砂石料質(zhì)量要求人工砂石料料源巖石的物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)加工系統(tǒng)不同類(lèi)別設(shè)備的性能發(fā)揮、易耗件的使用壽

3、命等都有著直接影響，是設(shè)備選型應(yīng)考慮的重要先決條件之一。松山河砂石加工系統(tǒng)料源為大安采石場(chǎng)開(kāi)挖的灰質(zhì)硬巖，含大量稀有金屬，因此對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的磨損很?chē)?yán)重。根據(jù)業(yè)主提供的相關(guān)資料，料場(chǎng)弱風(fēng)化結(jié)晶灰?guī)r密度為2.77g/cm3，軟化系數(shù)為0.80，平均濕抗壓強(qiáng)度為84.7MPa，最高濕抗壓強(qiáng)度達(dá)107.4MPa，平均干抗壓強(qiáng)度106.3MPa，最高干抗壓強(qiáng)度達(dá)119.6MPa；微風(fēng)化及新鮮結(jié)晶灰?guī)r密度為2.71g/cm3，軟化系數(shù)為0.72，平均濕抗壓強(qiáng)度為88.1MPa，最高濕抗壓強(qiáng)度達(dá)96.4MPa，平均干抗壓強(qiáng)度123.5MPa，最高干抗壓強(qiáng)度達(dá)136.0MPa。弱風(fēng)化、微風(fēng)化及新鮮結(jié)晶灰?guī)r屬堅(jiān)硬

4、巖類(lèi)。表2-1 大安石料場(chǎng)巖石物理力學(xué)性試驗(yàn)成果匯總表巖樣編號(hào)取樣地點(diǎn) 及深度(m)巖 性風(fēng)化程度物理性試驗(yàn)力學(xué)性試驗(yàn)比重密度(g/cm3)孔隙率()吸水率()最大吸水率()抗壓強(qiáng)度(MPa)軟化系數(shù)抗剪強(qiáng)度靜彈模(干）靜彈模（濕）干濕(°)C(MPa)E (GPa)Ed (GPa)Y551-122.8026.00細(xì)晶灰?guī)r弱風(fēng)化2.782.751.080.140.15113.179.00.7753.16.77.570.245.930.29119.6107.4118.883.4Y552-143.1144.80細(xì)晶灰?guī)r弱風(fēng)化2.832.810.710.100.1196.584.60.83

5、53.16.74.390.212.770.2897.480.395.775.6Y553-119.2521.33微晶灰?guī)r弱風(fēng)化2.782.751.080.090.10107.683.80.8054.55.66.400.322.940.38100.879.5107.188.6平均值2.802.770.960.110.12106.384.70.8053.66.36.120.263.880.32Y553-239.9041.60微晶灰?guī)r微風(fēng)化新鮮2.792.712.870.180.19130.583.40.6954.28.47.920.286.630.34113.184.8118.881.8Y554-1

6、46.8050.00微晶灰?guī)r微風(fēng)化新鮮2.802.703.570.180.19126.592.50.7453.66.16.090.285.780.41136.089.9116.296.4平均值2.802.713.220.180.19123.588.10.7253.97.37.010.286.210.38成品砂石料的質(zhì)量要求如粗骨料的超遜徑、成品砂的含水率和石粉含量等也是設(shè)備選型過(guò)程中要重點(diǎn)考慮的因素之一。招標(biāo)文件和合同文件中對(duì)成品砂石骨料的質(zhì)量技術(shù)要求見(jiàn)表2-2。表2-2 成品砂的質(zhì)量技術(shù)要求序號(hào)項(xiàng)目指標(biāo)備注1表觀密度2500kg/m32含泥量C30和有抗凍要求3%C305%3泥塊含量不允許4

7、堅(jiān)固性有抗凍要求8%無(wú)抗凍要求10%5云母含量2%6含水率6%應(yīng)保持穩(wěn)定7硫酸鹽及硫化物含量<1%換算成SO3，按質(zhì)量計(jì)8有機(jī)質(zhì)含量不允許9輕物質(zhì)含量1%10細(xì)度模數(shù)2.42.811石粉含量618% 常態(tài)混凝土1022%碾壓混凝土12堿活性經(jīng)檢驗(yàn)和試驗(yàn)論證后，有潛在危害時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模（1）粗碎處理能力檳榔江蘇家河口水電站和松山河口水電站工程混凝土總量77.9萬(wàn)m³，混凝土量及骨料量見(jiàn)表3.1。電站名稱序號(hào)名 稱混凝土量（104m3）分級(jí)配混凝土量（104m3）二級(jí)配三級(jí)配蘇家河口電站1大壩混凝土面板6.56.340.162溢洪道12.311.70.63引水發(fā)

8、電系統(tǒng)27.325.22.14泄洪放空隧洞7.77.75灌漿洞0.100.106噴混凝土4.5松山河口電站1大壩混凝土7.93.64.32引水隧洞6.26.23廠區(qū)樞紐4.40.34.14噴混凝土根據(jù)招標(biāo)文件提供的參考資料，蘇家河口與松山河口水電站高峰月混凝土澆筑強(qiáng)度相互疊加，總的高峰月混凝土澆筑強(qiáng)度為6.37萬(wàn)m³/月，兩電站混凝土澆筑強(qiáng)度見(jiàn)下表：混凝土高峰月強(qiáng)度表（表3.2）項(xiàng)目單位蘇家河口松山河口合計(jì)高峰月強(qiáng)度萬(wàn)m³/月3.323.056.37成品砂月生產(chǎn)強(qiáng)度計(jì)算（表3.3）項(xiàng)目單位數(shù)值備注混凝土高峰月強(qiáng)度(Q)萬(wàn)m³/月6.37混凝土骨料比重(k1)t/

9、m³2.2砂級(jí)配比例(k2)%37成品砂高峰月生產(chǎn)強(qiáng)度(Qmp)t/月51850Qmp= 10000Q×k1×k2根據(jù)上表中成品骨料高峰月強(qiáng)度計(jì)算粗碎車(chē)間的處理能力。加工系統(tǒng)小時(shí)成品骨料生產(chǎn)能力：Qhp=Qmp/(m×n)式中：Qhp系統(tǒng)成品骨料小時(shí)生產(chǎn)能力，t/h； Qmp系統(tǒng)月成品骨料生產(chǎn)強(qiáng)度，t/月； m系統(tǒng)月工作天數(shù)，d；取25天 n系統(tǒng)日工作小時(shí)數(shù)（按兩班制），n=14小時(shí)。則：Qhp=51850/(25×14) =148.14(t/h)，取值Qhp=150(t/h)粗碎車(chē)間處理能力Q=Qhp×C1×C2式中：Q粗

10、碎車(chē)間小時(shí)處理能力，t/h； C1加工系統(tǒng)生產(chǎn)不均衡系數(shù)，取C1=1.2； C2加工工藝流程損耗系數(shù)，取C2=1.35；則：Q=150×1.2×1.35=243(t/h)，取值Q=250(t/h)系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)檢測(cè)成品砂生產(chǎn)能力Qc= Qhp×C1=150×1.2=180(t/h)（2）級(jí)配平衡計(jì)算級(jí)配平衡表根據(jù)系統(tǒng)工藝流程及系統(tǒng)所選設(shè)備破碎特性計(jì)算。工藝流程簡(jiǎn)圖級(jí)配平衡表（表3.4）料徑(mm)6301501504040520552.52.5合計(jì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)級(jí)配(%)1585100.00設(shè)計(jì)生產(chǎn)量(t)36144180.00爆破級(jí)配(%)75.0015.005

11、.003.002.000.00100.00級(jí)配量(t)187.5037.5012.507.505.000.00250.00棄料后的骨料量(t)187.5037.5012.50棄料237.50粒徑(mm)1914040520552.52.5PE750X1060特性(%)75.9012.008.501.701.90100破碎后級(jí)配量(t)180.2628.5020.194.044.51237.50粒徑(mm)80552.52.5PF1315特性(%)76.0016.0018.00100破碎后級(jí)配量(t)180.5038.0042.75237.50級(jí)配平衡(t)2.00-101.25PL9500SD

12、特性(%)55.0020.0025.00100.00破碎后級(jí)配量(t)330.00120.00150.00600級(jí)配平衡+48.75車(chē)間的處理能力表（表3.5）序號(hào)項(xiàng)目名稱單位設(shè)計(jì)處理能力最大處理能力備注1粗碎車(chē)間t/h2503002一篩車(chē)間t/h2505003中碎車(chē)間t/h1902404制砂車(chē)間t/h6007605二篩車(chē)間t/h6008004、系統(tǒng)前期主要破碎設(shè)備選型及存在的問(wèn)題和處理41設(shè)備選型遵循的主要原則：(1)為提高砂石系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，砂石加工系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備采用技術(shù)領(lǐng)先、質(zhì)量可靠、單機(jī)生產(chǎn)能力大，使用的是經(jīng)驗(yàn)成熟的國(guó)際先進(jìn)設(shè)備；(2) 設(shè)備配置應(yīng)適合料源特點(diǎn),滿足砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)

13、能力和質(zhì)量的要求，并考慮適當(dāng)?shù)呢?fù)荷率；(3)盡量選用相同規(guī)格型號(hào)的設(shè)備，以簡(jiǎn)化機(jī)型，方便管理維修；(4)盡量選用便于操作，工作可靠，節(jié)省投資，節(jié)省能耗及其它消耗，以及能降低運(yùn)行管理費(fèi)用的設(shè)備。42根據(jù)招標(biāo)資料系統(tǒng)前期破碎設(shè)備的選擇（1）破碎巖石的特性根據(jù)招標(biāo)資料提供的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)需破碎的巖石的巖性屬堅(jiān)硬、可破碎性結(jié)晶灰?guī)r。（2）粗碎設(shè)備選擇粗碎車(chē)間設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為250t/h。設(shè)備選用2臺(tái)PE750X1060顎式破碎機(jī)。該機(jī)處理最大進(jìn)料粒徑為630mm，處理堅(jiān)硬巖類(lèi)時(shí)其運(yùn)行成本較低。根據(jù)廠商提供的資料，PE750X1060顎式破碎機(jī)在產(chǎn)品為150mm時(shí)（即150mm的骨料含量90%）時(shí)，單臺(tái)處理

14、能力為150t/h，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)其單臺(tái)處理能力為125 t/h，設(shè)備的負(fù)荷率為63%，系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)處理能力為250t/h，最大負(fù)荷率為83%。（3）中碎設(shè)備選擇中碎車(chē)間的處理能力為190t/h，設(shè)備選用PF1315反擊式破碎機(jī)。該機(jī)具有產(chǎn)量大、出料粒徑容易控制、產(chǎn)品粒形好、能耗低等特點(diǎn)。根據(jù)廠商提供的資料，反擊式破碎機(jī)在產(chǎn)品為50mm時(shí)（即50mm的骨料含量90%）時(shí)，單臺(tái)處理能力為200t/h，設(shè)備的負(fù)荷率為79%。（4）制砂設(shè)備選擇本系統(tǒng)成品砂的主要通過(guò)制砂車(chē)間生產(chǎn)。制砂車(chē)間處理能力為450t/h，設(shè)備選用PL8500SD和PL8500兩臺(tái)立軸式制砂機(jī)。PL8500SD立式制砂機(jī)設(shè)計(jì)單臺(tái)處理

15、能力300 t/h，PL8500立式制砂機(jī)單臺(tái)處理能力150 t/h，廠家提供的資料顯示PL8500SD和PL8500立式制砂機(jī)在最佳制砂效果時(shí)設(shè)備的通過(guò)能力分別為300 380t/h和150 200t/h，設(shè)備負(fù)荷率為79%。43 選擇的破碎設(shè)備存在的問(wèn)題及處理松山河人工砂石加工系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)行一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)選擇的破碎設(shè)備存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)的生產(chǎn)質(zhì)量和數(shù)量，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)運(yùn)行成本相對(duì)極高。必須進(jìn)行整改，才能滿足電站的供應(yīng)需求。其情況如下：431粗碎設(shè)備的使用情況（1）使用情況砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)約1萬(wàn)多噸后，發(fā)現(xiàn)顎式破碎機(jī)的動(dòng)顎板和靜顎板的牙全被磨平，無(wú)法再繼續(xù)使用，只能更換。粗碎的特種

16、鋼耗鋼量約為0.1kg/噸，按常規(guī)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于灰?guī)r粗碎耗鋼量。通過(guò)對(duì)大安采石場(chǎng)的石料進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)石料中含有鐵、錳、硅、鈣等成份，極大的提高了石料的耐磨性、抗拉強(qiáng)度，加大了石料的破碎難度，帶來(lái)了耗鋼量的增加。（2）處理辦法通過(guò)分析測(cè)評(píng)，顎式破碎機(jī)屬于低速破碎設(shè)備，認(rèn)為砂石系統(tǒng)所選擇的顎式破碎機(jī)作為粗碎，是合適大安采石場(chǎng)的。但是為了降低耐磨件的耗用量，必須進(jìn)行一定的技術(shù)改造，才能達(dá)到要求。在本系統(tǒng)中，我們采取了兩個(gè)辦法來(lái)降低破碎的耗鋼量，一個(gè)辦法是與耐磨件供應(yīng)商共同研究調(diào)整耐磨件的力學(xué)性能，增強(qiáng)耐磨性；一個(gè)辦法是針對(duì)巖石的強(qiáng)度范圍，調(diào)整動(dòng)顎板和靜顎板的磨牙形狀，延長(zhǎng)磨損壽命。通過(guò)這兩種辦法處理

17、后，粗碎的破碎成本降低了40%左右。432中碎設(shè)備的情況（1）使用情況在砂石加工系統(tǒng)中，中碎車(chē)間選擇的破碎設(shè)備是PF1315反擊式破碎機(jī)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間生產(chǎn)后進(jìn)行測(cè)算分析，其耗鋼量為4kg/百噸，生產(chǎn)基本滿足要求，存在的問(wèn)題為耐磨件更換頻繁，對(duì)系統(tǒng)持續(xù)生產(chǎn)不利，更換人工成本高。（2）處理辦法由于生產(chǎn)基本滿足要求，本加工系統(tǒng)中只是在耐磨件方面努力增加錘板使用壽命來(lái)處理。在其間我們把石料運(yùn)到相鄰的蘇家河口電站砂石系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，作比較，（蘇家河砂石系統(tǒng)中碎車(chē)間為圓錐破碎機(jī)）通過(guò)測(cè)算其生產(chǎn)成本可降低30%左右。但從整體成本和生產(chǎn)供應(yīng)考慮，未進(jìn)行更換設(shè)備。433制砂設(shè)備的情況（1）使用情況在加工系統(tǒng)中，前

18、期制砂設(shè)備選擇的是立軸式制砂機(jī)，立軸式制砂機(jī)在貴州索風(fēng)營(yíng)水電站的灰?guī)r制砂中，取得了成功的應(yīng)用。因此，本系統(tǒng)仍選擇立軸制砂機(jī)，一臺(tái)PL8500SD型石打石和一臺(tái)PL8500石打鐵制砂機(jī)。但是通過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)由于巖石性能的改變導(dǎo)致生產(chǎn)的質(zhì)量和數(shù)量均不能滿足要求，同時(shí)耗鋼量極高，耐磨件更換頻繁，影響了供應(yīng)需求。主要存在的問(wèn)題：A）單位時(shí)間產(chǎn)量不足，B）可持續(xù)生產(chǎn)時(shí)間短（一付耐磨件單面使用時(shí)間基本不能超過(guò)十小時(shí)），C）耗鋼量達(dá)到了將近0.3Kg/噸。導(dǎo)致生產(chǎn)成本直線上升，系統(tǒng)制砂設(shè)備必須重新選型。（2）處理辦法1）制砂設(shè)備再次選型的分析：按原招標(biāo)地質(zhì)資料提供的數(shù)據(jù)不能用來(lái)正確選擇合適的制砂

19、設(shè)備，我們通過(guò)對(duì)大安采石場(chǎng)的石料進(jìn)一步做物理性能分析和化學(xué)分析。通過(guò)多次取樣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)石料不僅存在多種金屬成份，而且還存在有集成金屬核的情況，對(duì)所選的立軸制砂設(shè)備破壞性及大。對(duì)大安石料的化學(xué)成份分析表如下（表4-1）：中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究測(cè)試分析中心分析結(jié)果報(bào)告單成份名稱百分含量SiO250.60%Fe 2O 32.56%AI 2O 30.45%CaO34.43%MgO8.43%K 2O2.09%Na 2O1.03%TiO 20.11%P 2O 50.11%燒失量0.42%由表4-1可以看出，本石料場(chǎng)的的灰?guī)r與一般的巖石性質(zhì)存在極大的差異，由于存在多種金屬以及SiO2，導(dǎo)致石料的強(qiáng)度不穩(wěn)定，抗拉、耐磨加大，必須重新選擇制砂機(jī)型。2）設(shè)備選型試驗(yàn)我們選擇了兩種制砂機(jī)型進(jìn)行試驗(yàn)，一種為錘式制砂機(jī)，一種為自流沖擊式立軸制砂機(jī)。錘式制砂機(jī)試驗(yàn)的情況：運(yùn)行基本穩(wěn)定，但持續(xù)生產(chǎn)時(shí)