摘 要 國內(nèi)大型水電站工程砂石加工廠的制砂設備數(shù)十年來最常用的是棒磨機,由于其電耗料耗大,效率低,維修勞動強度大,在近年新建電站工程中,已開始為新型高效制砂機設備所替代。天生橋一級水電站工程采用了旋盤破碎機制砂設備,規(guī)模生產(chǎn)合格的人工砂,成功地滿足大壩面板混凝土對原材料的高質(zhì)量要求,為推廣應用旋盤破碎機、HP園錐破碎機新型制砂設備,積累了寶貴的工程實踐經(jīng)驗。

1 砂石加工廠概況

天生橋一級水電站工程采用混凝土面板堆石壩壩型,壩高178 m,混凝土工程量132萬m3,全部采用人工砂石料(灰?guī)r),工區(qū)內(nèi)設有2個砂石加工廠和3個混凝土拌和系統(tǒng)。

1.1 白巖砂石加工廠

該廠由水電九局天生橋分局承建運行管理,按合同規(guī)定,供應放空洞(C2標)、電站廠房及引水系統(tǒng)(C4標)、臨建工程和業(yè)主同意的其它工程所需砂石料,生產(chǎn)能力滿足混凝土澆筑強度2.5萬m3/月的要求。

1.2 C3標砂石加工廠

該廠由南方水電工程聯(lián)合有限公司承建運行管理,主要供應大壩和溢洪道工程所需砂石料,生產(chǎn)能力滿足混凝土澆筑強度2.4萬m3/月的要求,也可直接生產(chǎn)大壩填筑半透水墊層ⅡA料3.4萬m3/月。

2 制砂工藝

制砂設備采用美國諾德伯格(Nordberg)公司制造的旋盤破碎機,該設備由業(yè)主采購,并在標書中明確規(guī)定為承包商不得拒絕的設備。

2.1 白巖制砂系統(tǒng)

該系統(tǒng)于1994年建成投產(chǎn),制砂工藝流程見圖1。

(1)原料供應。采用成品骨料倉的小石(5~20 mm)為主,少量摻入中石(20~40 mm)混合供料,由裝載機配合自卸汽車裝運入貯料倉C,運距1.5 km。

(2)給料控制。貯料倉采用手動卸料門控制給料量,經(jīng)膠帶機J1、脫水篩T向旋盤破碎機給料。因脫水篩無脫水作用,雖裝未用,今后設計時,可不設脫水篩。

(3)質(zhì)量檢測。旋盤破碎機排料,經(jīng)膠帶機J2送往兩組檢查篩S(亦稱閉路篩)進行篩選,大于3.8 mm粒徑的物料,經(jīng)膠帶機J3、J4返回貯料倉;小于3.8 mm粒徑的物料,經(jīng)螺旋洗砂機X進行分級脫水,最終產(chǎn)出合格的人工砂,經(jīng)膠帶機J5送往成品砂堆場。

該系統(tǒng)安裝旋盤破碎機1臺,實測產(chǎn)砂量為35 t/h,不能滿足C2、C4標工程用砂量的要求, 1995年又擴建安裝BMZ2136型棒磨機1臺,但實際上很少使用,多處備用狀態(tài)。

圖1 白巖砂石加工廠制砂工藝流程J1~5膠帶機 

C貯料倉 T脫水篩(2ZK2460) P旋盤破碎機M棒磨機(BMZ2136) S檢查篩(2YA1536) X螺旋洗砂機(FG-15)

2.2 C3標制砂系統(tǒng)該系統(tǒng)于1996年建成投產(chǎn),制砂工藝流程見圖2。

(1)原料供應。直接由篩分樓將小石(5~20 mm)分流或全部經(jīng)膠帶機J1、J2送往貯料脫水倉C,每個脫水倉容積為500m3,3個脫水倉按進料、脫水、供料3種方式輪換使用,由雙向移動膠帶機J2進料。

(2)給料控制。脫水倉采用手動卸料門卸料,經(jīng)膠帶機J3、脫水篩T(同樣雖裝未用)、膠帶機J4,送入緩沖倉H;緩沖倉采用溜槽中間手動卸料門控制給料量。

(3)質(zhì)量檢測。旋盤破碎機排料直接進入下部檢查篩S進行篩選,大于3.5 mm粒徑的物料,經(jīng)膠帶機J6、J4返回緩沖倉;小于3.5 mm粒徑的物料,經(jīng)螺旋洗砂機X分級脫水,最終產(chǎn)出合格的人工砂,經(jīng)膠帶機J7送往砂脫水倉,脫水后砂的含水率較穩(wěn)定,再經(jīng)膠帶機轉送到成品砂堆場。該系統(tǒng)安裝2臺旋盤破碎機,由于場地面積限制,主要制砂設備采用樓式布置,制砂樓1層(高程755 m)為螺旋洗砂機;2層(高程759.5 m)為檢查篩;3層(高程765 m)為旋盤破碎機;4層(高程770 m)為緩沖倉;頂層(高程774 m)為上料膠帶機J4機頭臺,由于樓層高,J4膠帶機仰角22°,因而滿載上料較為困難。

圖2 C3標砂石加工廠制砂工藝流程

J1~7膠帶機 C脫水倉(3×500 m3) T脫水篩(2ZK2460)

H緩沖倉(2×60 t) P旋盤破碎機 S檢查篩(2YA2460)

X螺旋洗砂機(FG-15)

3 質(zhì)量控制措施

砂的質(zhì)量標準按《水工混凝土施工規(guī)范》SDJ—207—82和本工程混凝土專家會議《紀要》,確定砂的質(zhì)量技術要求:細度模數(shù)FM=2.4~3.0,含泥量小于3%,石粉含量6%~12%,粒徑級配特性在設計范圍內(nèi)。為此,對制砂系統(tǒng)有關設備和環(huán)節(jié),歷經(jīng)多次反復和長時間的調(diào)試過程。

3.1 旋盤破碎機的調(diào)試

旋盤破碎機由于構造復雜,配備有效完善的潤滑油系統(tǒng)和電氣控制、檢測、自動保護裝置,一般應由廠家派專人到現(xiàn)場指導并參加安裝調(diào)試。

旋盤破碎機采用物料粒間層壓破碎原理,干法生產(chǎn),設備自身不直接控制砂的質(zhì)量。旋盤破碎機給料喉口寬度為38mm,排料口寬度調(diào)整在8~12 mm為宜,為了保證設備正常工作效率,給料粒徑應不超過喉口寬度,給料中的合格粒徑含量不超過15%,給料中的含水率不超過4%。實踐表明,給料含水率過高,不僅破碎效率低,細顆粒被擠壓成餅塊排出,嚴重時造成悶車停機,需進行清腔處理。

3.2 檢查篩的調(diào)試

檢查篩是控制砂的FM值的關鍵設備,根據(jù)廠家計算資料,旋盤破碎機需用篩網(wǎng)面積應不小于12 m2。

(1)白巖制砂系統(tǒng)采用兩組2YA1536型園振動篩,篩網(wǎng)面積2 m×5.4 m,最初采用雙層鋼絲篩網(wǎng),上層網(wǎng)孔為6 mm×6 mm方孔,下層為3.8 mm×3.8 mm方孔。由于上下層篩網(wǎng)間距小,下層篩網(wǎng)常因細顆粒物料堵塞,清掃篩網(wǎng)非常困難,后將上層篩網(wǎng)取消,只用下層篩網(wǎng)生產(chǎn)。

(2) C3標制砂系統(tǒng)每臺旋盤破碎機配用一組2YA2460型

園振動篩,篩網(wǎng)面積14.4 m2,廠家成套供應雙層鋼絲篩網(wǎng),上層網(wǎng)孔為8 mm×8 mm方孔,下層為4 mm×4 mm方孔,抽樣檢測砂的FM值為3.1~3.3。后將下層篩網(wǎng)改用3.5 mm×3.5 mm方孔橡膠篩網(wǎng),FM值降至2.4~2.6,但產(chǎn)量低。最后將下層篩網(wǎng)改為3.5 mm×3.5 mm橡膠篩網(wǎng)和4 mm×4 mm鋼絲篩網(wǎng)組合使用,橡膠篩網(wǎng)面積占3/5,檢測砂的FM值為2.8~3.0,符合質(zhì)量要求,產(chǎn)量達到25 t/h以上,投入正常生產(chǎn)。實踐表明,橡膠篩網(wǎng)為梯形方孔,上小下大,較易清掃;網(wǎng)孔愈小,砂的FM值減小,產(chǎn)量亦低,篩網(wǎng)也愈易堵塞,在生產(chǎn)過程中,當 檢查篩返回料接近15%時,需及時清掃篩網(wǎng)。

圖3 成品砂粒徑特性曲線

1.白巖砂 FM=3.09 含石率0.8% 含粉率16.6%

2.C3標砂 FM=2.82 含石率0.76% 含粉率9.4%

3.3 螺旋洗砂機的水量調(diào)節(jié)

螺旋洗砂機兼有洗砂、分級、脫水作用,給水量的大小,直接影響成品砂的石粉(粒徑0.15 mm以下)含量和FM值。在檢查篩下的集料內(nèi)安裝多孔淋水排管,由手動閥調(diào)節(jié)給水量,水和篩下物料混合,經(jīng)溜槽流入洗砂機。由于條件和時間限制,對給水未 進行計量,而是根據(jù)抽樣檢測砂的FM值和含粉率,酌情增減給水量,直至符合砂的質(zhì)量要求為止。抽樣檢測砂的粒徑級配特性見圖3。 

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