吳海金

（廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029）

【摘 要】大藤峽水利樞紐工程砂石料系統(tǒng)主要以江口天然料場(chǎng)料源為主，因?yàn)榻谔烊涣蠄?chǎng)存在毛料存量不足的問(wèn)題，所以需要從馬鹿嶺紅砂巖料場(chǎng)和中橋灰?guī)r料場(chǎng)補(bǔ)充料源，這就要求砂石料系統(tǒng)在不經(jīng)歷大規(guī)模改造的前提下，具有能夠兼容處理3種料場(chǎng)毛料的能力。這在各個(gè)水利、水電工程的砂石系統(tǒng)尚屬首例。文章主要結(jié)合系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】天然砂石料；工藝流程；兼容性

【中圖分類號(hào)】TV54 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）03-0062-04

1 工程概況

大藤峽水利樞紐的任務(wù)是防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水壓咸、灌溉等綜合利用。工程等別為I等，工程規(guī)模為大（1）型水庫(kù)。砂石加工系統(tǒng)主要供應(yīng)大藤峽水利樞紐工程主體及導(dǎo)流工程的混凝土所需的骨料及反濾料、墊層料、戧堤圍堰混凝土防滲墻填筑料等加工料。砂石料源前期為天然砂礫料，后期可能改為紅砂巖料或灰?guī)r料。

砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)大藤峽水利樞紐工程主體及導(dǎo)流工程約714.55×104 m3混凝土的砂石骨料，以及主體工程土石壩和導(dǎo)流圍堰的反濾料、墊層料、戧堤砂礫石等用料?？傆?jì)需要砂石料約1 835.29×104 t。

2 系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模

2.1 系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)

（1）砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模必須滿足混凝土高峰時(shí)段（第3年全年）平均澆筑強(qiáng)度18.58×104 m3/月，反濾、墊層料及砂料第3年平均填筑強(qiáng)度4.04×104 m3/月的生產(chǎn)要求。

（2）砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為混凝土骨料（80～150 mm、40 ～80 mm、20～40 mm、5 ～20 mm四級(jí)粗骨料和<5 mm細(xì)骨料）、戧堤料。

（3）混凝土粗骨料由天然砂礫石料篩分獲得，細(xì)骨料由天然砂礫石料超徑石破碎、篩分，采用立軸沖擊式破碎機(jī)和棒磨機(jī)制砂工藝。成品砂應(yīng)設(shè)置脫水設(shè)備，以控制成品砂的含水率。碾壓砂和常態(tài)砂應(yīng)分別控制石粉含量。

2.2 砂石加工系統(tǒng)規(guī)模

根據(jù)工程混凝土澆筑強(qiáng)度計(jì)劃及設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)按滿足高峰混凝土澆筑18.58萬(wàn)m3/月，墊層料平均強(qiáng)度4.04萬(wàn)m3/月，并取1.2的不均勻系數(shù)，砂石加工系統(tǒng)毛料月處理能力按64.57×104 t/月計(jì)算，按高峰強(qiáng)度月二班生產(chǎn)，每月工作25 d，每天工作14 h，加工系統(tǒng)毛料處理能力為1 840 t/h，成品骨料生產(chǎn)能力為1 628 t/h。砂石料級(jí)配及生產(chǎn)能力計(jì)算見表1。

各級(jí)成品骨料生產(chǎn)能力如下：

80～150 mm：1 628×2.08%=34 t/h；

40～80 mm：1 628×12.4%=201 t/h；

20～40 mm：1 628×22.43%=365 t/h；

5～20 mm：1 628×29.95%=488 t/h；

<5 mm：1 628×33.14%=540 t/h。

3 砂石加工系統(tǒng)的兼容性

本工程砂石料生產(chǎn)的選定料場(chǎng)為天然砂礫石料，而備用料場(chǎng)為石料場(chǎng)。施工過(guò)程中若需要啟用備用料場(chǎng)時(shí)，砂石加工系統(tǒng)應(yīng)滿足人工骨料生產(chǎn)要求，且改造調(diào)整工程量最小。

3.1 關(guān)鍵工藝研究

根據(jù)本工程工藝要求，我們認(rèn)為本系統(tǒng)砂石料加工有如下關(guān)鍵工藝需進(jìn)行重點(diǎn)分析和研究。

（1）原料處理、加工工藝。由于各個(gè)料場(chǎng)距離加工系統(tǒng)遠(yuǎn)近不一，且各個(gè)料場(chǎng)原料的級(jí)配均不一致，因此在原料的選配上應(yīng)該合理搭配，不可單一地采用一個(gè)料場(chǎng)的原料進(jìn)行加工，盡量使進(jìn)料級(jí)配平衡。

（2）制砂工藝。人工砂生產(chǎn)是砂石骨料生產(chǎn)中技術(shù)含量最高、難度最大的環(huán)節(jié)。利用天然料生產(chǎn)人工砂，根據(jù)人工砂的質(zhì)量要求，在選擇制砂設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮料源的破碎特點(diǎn)，制砂工藝要能及時(shí)調(diào)整砂的細(xì)度模數(shù)和石粉含量，保證生產(chǎn)出來(lái)的砂能達(dá)到質(zhì)量要求。目前，常用的制砂工藝設(shè)備主要有棒磨機(jī)和破碎機(jī)2種。棒磨機(jī)是傳統(tǒng)的制砂設(shè)備，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，破碎機(jī)制砂目前國(guó)際上發(fā)展較快，應(yīng)用也越來(lái)越多。用于制砂的破碎機(jī)種類較多，主要有反擊式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)和立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)等，其中用于大型人工砂石加工系統(tǒng)且取得成功經(jīng)驗(yàn)的主要有立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)。

3.2 工藝流程

3.2.1 砂石系統(tǒng)采用的主要加工工藝

根據(jù)大藤峽樞紐工程的特點(diǎn)和對(duì)關(guān)鍵工藝的研究，本系統(tǒng)采用如下加工工藝。

（1）破碎。根據(jù)料場(chǎng)勘探資料，本工程砂礫石料的硬度較大，因此宜采用技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定的破碎設(shè)備。本系統(tǒng)采用HP500圓錐破碎機(jī)用作中、細(xì)碎破碎車間的破碎設(shè)備。

中碎車間主要承擔(dān)了粒徑大于80 mm的破碎任務(wù)，其目的是處理進(jìn)倉(cāng)后大于80 mm的物料。細(xì)碎車間主要承擔(dān)40～80 mm的破碎任務(wù)。

（2）篩分沖洗。本砂石加工系統(tǒng)共設(shè)第一篩分、第二篩分、第三篩分。全部為濕式篩分。為合理地布置砂石系統(tǒng)，我們將第一篩分車間設(shè)為雙層篩分樓，共4組，上層為3YKR2460振動(dòng)篩，下層設(shè)置3YKR2460振動(dòng)篩，按級(jí)配要求滿足進(jìn)倉(cāng)后，將篩分后>80 mm的物料送入中碎車間破碎，40～80 mm的送入細(xì)碎車間破碎，5～40 mm的送入超細(xì)碎車間制砂。小于5 mm的砂子進(jìn)入螺旋分級(jí)機(jī)洗泥后，通過(guò)膠帶機(jī)送入天然料成品砂倉(cāng)。第二篩分車間布置4臺(tái)3YKR2460圓振動(dòng)篩，主要是將中細(xì)碎破碎后的物料進(jìn)行分級(jí)，人工砂進(jìn)倉(cāng)后，5～40 mm物料進(jìn)入超細(xì)碎車間制砂。第三篩分車間布置5臺(tái)2618VM高頻篩，主要是對(duì)超細(xì)碎車間破碎后的物料進(jìn)行分級(jí)進(jìn)倉(cāng)及進(jìn)入棒磨機(jī)制砂。

（3）制砂。本砂石系統(tǒng)制砂工藝，采用目前B9100立軸破碎機(jī)和常規(guī)的棒磨機(jī)（MBZ2136）聯(lián)合制砂。立軸破碎機(jī)料源為一篩和二篩后5～40 mm的物料。棒磨機(jī)料源為立軸破碎機(jī)破碎后3～20 mm的物料。立軸破碎機(jī)破碎后進(jìn)行篩分，篩網(wǎng)設(shè)置為5 mm×5 mm，3 mm×3 mm，通過(guò)分級(jí)達(dá)到控制成品砂細(xì)度模數(shù)。

（4）廢水處理。設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的廢水處理流程如下。一篩車間廢水：車間廢水→輻流沉淀池→旋流器→真空過(guò)濾脫水→回收水池；二篩車間、三篩車間和棒磨車間廢水：其他車間廢水→集砂池→石粉回收裝置→2#輻流沉淀池→旋流器→真空過(guò)濾機(jī)脫水→回收水池→泵→各用水點(diǎn)。

3.2.2 工藝流程設(shè)計(jì)平衡計(jì)算

主要破碎設(shè)備的產(chǎn)品粒度特性，綜合考慮相關(guān)設(shè)備廠家提供的同類巖石的試驗(yàn)數(shù)據(jù)選定（見表2）。

3.2.3 江口料場(chǎng)各級(jí)配計(jì)算

根據(jù)勘探資料江口砂礫石料場(chǎng)砂礫料顆粒中粗骨料的獲得率按95%計(jì)算，細(xì)骨料按65%計(jì)算，江口料場(chǎng)開采后獲得級(jí)配見表3。

3.2.4 流程設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)上述工藝流程和主要破碎設(shè)備產(chǎn)品粒度特性，砂石加工系統(tǒng)工藝流程計(jì)算結(jié)果見表4。

3.2.5 車間處理量

根據(jù)流程計(jì)算表的結(jié)果和系統(tǒng)總處理量，計(jì)算出各車間的處理量（見表5）。

3.3 設(shè)備選型與配置

（1）中碎車間：根據(jù)中碎車間處理量為332 t/h的要求，中碎選用1臺(tái)HP500圓錐破碎機(jī)，用于處理第一篩分車間篩出粒徑大于80 mm的石料，單機(jī)處理能力為520 t/h。設(shè)備符合率為64%，該設(shè)備產(chǎn)量高、性能穩(wěn)定；經(jīng)破碎后的石料粒形好，針、片狀含量極少。

（2）細(xì)碎車間：細(xì)碎車間處理量為239 t/h，選用1臺(tái)HP500破碎機(jī)，單機(jī)處理能力為360 t/h，設(shè)備負(fù)荷率為66%，該設(shè)備產(chǎn)量高、性能穩(wěn)定。破碎后的產(chǎn)品粒形好，針、片狀含量極少。

（3）制砂設(shè)備：制砂車間B9100、MBZ2136處理量分別為1 357 t/h、155 t/h，配備目前國(guó)際先進(jìn)的B9100立軸破碎機(jī)5臺(tái)和MBZ2136棒磨機(jī)6臺(tái)。立軸破碎機(jī)設(shè)備負(fù)荷率為75%，棒磨機(jī)設(shè)備負(fù)荷率為74%，2種制砂設(shè)備性能優(yōu)越，砂產(chǎn)品質(zhì)量好。

（4）篩分與脫水設(shè)備：第一篩分車間為篩分樓結(jié)構(gòu)，共4組，選用8臺(tái)3YKR2460圓振篩，上、下各4臺(tái)；第二篩分選用4臺(tái)3YKR2460圓振篩；成品砂脫水選用ZSG1233直線篩。第三篩分車間選用先進(jìn)的進(jìn)口高頻篩5臺(tái)2 618 vm。

（5）洗砂設(shè)備：洗砂設(shè)備選用XL762螺旋分級(jí)機(jī)14臺(tái)，單機(jī)功率為7.5 kW，F(xiàn)C-15螺旋分級(jí)機(jī)5臺(tái)，單機(jī)功率為11 kW。

3.4 工藝設(shè)計(jì)的兼容性、便利性、經(jīng)濟(jì)性

在進(jìn)行工藝計(jì)算時(shí)，先對(duì)3種不同的料源進(jìn)行工藝計(jì)算和工藝設(shè)計(jì)，選用的破碎設(shè)備能適用不同料源的破碎，中細(xì)碎設(shè)備選用圓錐破碎機(jī)HP500各1臺(tái)，該設(shè)備為進(jìn)口設(shè)備，既適用于天然砂礫石料的破碎，也適用于備用料場(chǎng)啟用后石料的破碎。制砂設(shè)備選用5臺(tái)B9100立軸破碎機(jī)加6臺(tái)棒磨機(jī)聯(lián)合制砂，該設(shè)備既能保證天然料人工砂的生產(chǎn)，又能在備用料場(chǎng)啟用后，適用于石料場(chǎng)料源的制砂生產(chǎn)。該工藝方案保證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兼容性與便利性。

根據(jù)備用料場(chǎng)巖石巖性及物理力學(xué)指標(biāo)，啟用備用石料場(chǎng)后，中細(xì)碎共增加3臺(tái)HP500圓錐破碎機(jī)，啟用中橋料場(chǎng)時(shí)，中細(xì)碎車間共增加了2臺(tái)NP1520反擊式破碎機(jī)，為保證改造調(diào)整量最小，在系統(tǒng)布置時(shí)，預(yù)留了中細(xì)碎車間啟用料場(chǎng)后需增加設(shè)備的場(chǎng)地。此措施保證了備用料場(chǎng)啟用后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的便利性。

工藝設(shè)計(jì)時(shí)，考慮備用料場(chǎng)啟用后，能充分地利用天然料生產(chǎn)的設(shè)備，保證改造的經(jīng)濟(jì)性。中橋灰?guī)r料場(chǎng)啟用后，將第一篩分車間4臺(tái)3YKR2460圓振動(dòng)篩（第一篩分車間下層的振動(dòng)篩在原工藝設(shè)計(jì)時(shí)，只需2層篩網(wǎng)，但考慮到系統(tǒng)改造需要，配置了3層篩網(wǎng)的振動(dòng)篩）、洗砂機(jī)、脫水篩拆除后安裝至二篩車間。這既節(jié)省了設(shè)備采購(gòu)時(shí)間，又節(jié)約了改造成本。該方案保證了設(shè)計(jì)改造的兼容性。

通過(guò)以上措施，既保證了天然料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兼容性、便利性、經(jīng)濟(jì)性，又保證了系統(tǒng)改造備用料場(chǎng)啟用時(shí)不影響生產(chǎn)的持續(xù)性。

4 結(jié)語(yǔ)

大藤峽水利樞紐工程砂石料系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下方面：系統(tǒng)主要依靠天然骨料篩分工藝及破碎制砂工藝；通過(guò)很少的改造量，系統(tǒng)可具備生產(chǎn)天然砂礫石、砂巖、灰?guī)r3種類型骨料的能力；廢水處理系統(tǒng)采用目前較先進(jìn)的真空帶式過(guò)濾機(jī)配刮泥機(jī)的脫水干化工藝。砂石系統(tǒng)運(yùn)行正常后，廢水處理系統(tǒng)達(dá)到生產(chǎn)廢水零排放的標(biāo)準(zhǔn)，解決了以往砂石系統(tǒng)廢水處理的難題。

[1]SL 303—2004，水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]DL/T 5098—2010，水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 10595—2009，帶式輸送機(jī)技術(shù)條件[S].

[4]GB 8978，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]GB 50014—2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]國(guó)環(huán)字第002號(hào)，建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定[S].

[7]SL 667—2014，水利水電工程施工交通設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8]SL 535—2011，水利水電工程施工壓縮空氣及供水供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]