尹 斌， 李 陽(yáng)

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 國(guó)際公司，四川 成都 610072)

1 概 述

南坎2水電站位于老撾瑯勃拉邦省東南方向約30 km的南坎河與湄公河匯合口上游68 km處，為二等工程，工程規(guī)模為大(2)型。壩址以上流域面積為5 167 km2，壩址多年平均流量為67 m3/s。水庫(kù)正常蓄水位高程475 m，相應(yīng)總庫(kù)容6.862億m3，死水位高程465 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.291億m3，電站裝機(jī)容量為130 MW。

該項(xiàng)目砂石加工系統(tǒng)的主要任務(wù)是向樞紐工程和導(dǎo)流工程混凝土澆筑提供砂石骨料，以生產(chǎn)二級(jí)配、三級(jí)配混凝土粗細(xì)骨料為主，同時(shí)可生產(chǎn)部分噴混凝土用細(xì)石料。該項(xiàng)目主體工程混凝土總量約為250.46萬(wàn)m3，共需制備成品砂石料總量551萬(wàn)t。

2 設(shè)計(jì)原則

(1)為確保施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循加工工藝先進(jìn)可靠，成品砂石質(zhì)量符合規(guī)范要求，砂石生產(chǎn)能力滿足工程需要的原則。

(2)針對(duì)工程混凝土高峰澆筑強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)和混凝土澆筑的不均衡性，砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需具有足夠生產(chǎn)能力的加工設(shè)備。

(3)針對(duì)主體工程混凝土在不同時(shí)段具有不同的混凝土澆筑級(jí)配，砂石系統(tǒng)的工藝流程和設(shè)備配置應(yīng)具有較強(qiáng)的靈活性和級(jí)配調(diào)整能力，滿足不同工況時(shí)產(chǎn)品級(jí)配的平衡要求。

(4)為提高砂石系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，砂石系統(tǒng)加工的關(guān)鍵設(shè)備需采用國(guó)內(nèi)外知名廠家制造的產(chǎn)品并具有生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)、制造工藝成熟、產(chǎn)品性能優(yōu)良、產(chǎn)品質(zhì)量可靠、材質(zhì)堅(jiān)韌耐磨、使用高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

(5)人工砂的生產(chǎn)工藝釆用以破碎制砂為主、棒磨機(jī)制砂為輔的工藝措施。

(6)充分利用地形地貌特點(diǎn),使總體布置緊湊、合理。

3 料場(chǎng)特性及關(guān)鍵工藝選擇

項(xiàng)目部根據(jù)所獲得的資料得知：石料場(chǎng)巖性為三疊系上統(tǒng)上段第一層深灰色、灰色微～細(xì)晶灰?guī)r及炭質(zhì)灰?guī)r夾少量鈣質(zhì)板巖。弱、微風(fēng)化灰?guī)r濕抗壓強(qiáng)度一般為53.7～85.6 MPa，平均值為65.12 MPa，干抗壓強(qiáng)度一般為58.4 ～98.6 MPa，平均值為82.08 MPa。

砂石系統(tǒng)需要處理的毛料抗壓強(qiáng)度較低，粗中碎選用破碎比大的反擊式破碎機(jī)，可有效減少系統(tǒng)運(yùn)行期的耗能，減少項(xiàng)目運(yùn)行成本。

針對(duì)灰?guī)r料源，立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)(巴馬克)以制砂為主，輔以常規(guī)棒磨機(jī)的制砂工藝具有廣泛的成功經(jīng)驗(yàn)。立軸式?jīng)_擊破碎采用石打石的工作原理，其設(shè)備磨損少，加工性能優(yōu)越，單機(jī)過(guò)流能力大、出砂率高，產(chǎn)品級(jí)配合理，細(xì)度模數(shù)適中且穩(wěn)定，產(chǎn)品粒形方正，質(zhì)量可靠。

為保證細(xì)骨料石粉含量滿足規(guī)范要求，混凝土用砂采用濕法生產(chǎn)。相較于干法和半干法，濕法生產(chǎn)出來(lái)的骨料砂子表面清潔，觀感性好，質(zhì)量較好，能有效控制粉塵污染，同時(shí)其最重要的是能有效控制砂中石粉的含量，保證細(xì)骨料的生產(chǎn)質(zhì)量。

4 系統(tǒng)規(guī)模

(1)成品砂石料月需要量。砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模按滿足混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度10.5萬(wàn)m3計(jì)，成品砂石料月需要量為：

Q1=QmcA=10.5×2.2=23.1(萬(wàn)t/月)

式中Q1為成品砂石料月需要量；Qmc為混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度；A為每m3混凝土的砂用量。

其中成品大石(粒徑40～80 mm)：3.003萬(wàn)t/月，成品中石(粒徑20～40 mm)：5.89萬(wàn)t/月，成品小石(粒徑5～20 mm)：5.89萬(wàn)t/月，成品砂(粒徑<5 mm)：8.316萬(wàn)t/月。

(2)砂石加工系統(tǒng)的月處理能力[1]。

Qm=Q1[(1-γ)/η1+γ/η2]

=23.1×[1-0.36]/0.85+0.36/0.8]

=27.8(萬(wàn)t/月)

式中Qm為砂石加工系統(tǒng)月處理能力；γ為砂率；η1為計(jì)入開(kāi)采、加工、運(yùn)輸?shù)葥p耗后的粗骨料成品率；η2為計(jì)入開(kāi)采、加工、運(yùn)輸?shù)葥p耗后的細(xì)骨料成品率。

(3)砂石加工系統(tǒng)小時(shí)處理能力。

Qh=Qm/(MN)=27.8 /(25×14) ×1 000

=795(t /h)

式中Qh為砂石加工系統(tǒng)小時(shí)處理能力；M為月工作日數(shù)，取25 d；N為日工作小時(shí)數(shù)，取14 h。

由以上數(shù)據(jù)可得，該砂石加工系統(tǒng)小時(shí)處理能力按800 t/h設(shè)計(jì)能夠滿足施工需要。

(4)各級(jí)骨料的生產(chǎn)強(qiáng)度。加工系統(tǒng)的小時(shí)生產(chǎn)能力為700 t/h，根據(jù)工程需要各級(jí)骨料的生產(chǎn)強(qiáng)度為：

砂(粒徑〈5 mm)：

Q砂=71×36%=252(t/h)

小石(粒徑5～20 mm)：

Q小=700×25.5%=178.5(t/h)

中石(粒徑20～40 mm)：

Q中=700×25.5%=178.5(t/h)

大石(粒徑40～80 mm)：

Q大=700×13%=91(t/h)

5 工藝流程

(1)破 碎。破碎采用粗碎、中碎和細(xì)碎三段破碎工藝，其中粗碎和中碎開(kāi)路生產(chǎn)，細(xì)碎為閉路循環(huán)生產(chǎn)。各段破碎的粒徑范圍及破碎比見(jiàn)表1。

表1 各段破碎的粒徑范圍及破碎比表

粗碎選用2臺(tái)諾德伯格NP1313反擊式破碎機(jī)，用于處理采石場(chǎng)開(kāi)采的毛料。

中碎選用2臺(tái)諾德伯格NP1315反擊式破碎機(jī)，用于處理預(yù)篩分后粒徑大于80 mm和部分粒徑為40～80 mm的多余石料。

細(xì)碎選用1臺(tái)諾德伯格NP1315反擊式破碎機(jī)，用于處理成品篩分后部分粒徑大于40 mm的石料。

(2)制 砂。該砂石系統(tǒng)制砂工藝以目前國(guó)際先進(jìn)的B9100立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)(巴馬克)制砂為主[2]，輔以常規(guī)的棒磨機(jī)(MBZ2136)制砂進(jìn)行調(diào)節(jié)，制砂料源主要利用篩分分級(jí)滿足成品碎石需用量后多余的部分粒徑為5～20 mm的石料及篩分樓產(chǎn)出多余的粒徑為1.2～5 mm的粗砂。

(3)篩分沖洗。該系統(tǒng)共設(shè)預(yù)篩分、成品篩分、立軸破篩分三種篩洗工藝。工藝流程見(jiàn)圖1。

6 主要設(shè)備的選型與配置

6.1 選型原則[3]

圖1 工藝流程圖

(1)為提高砂石系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，砂石系統(tǒng)加工的關(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、使用經(jīng)驗(yàn)成熟的國(guó)際先進(jìn)設(shè)備；

(2)設(shè)備生產(chǎn)能力、產(chǎn)品粒度滿足工藝和質(zhì)量要求，并能適應(yīng)混凝土級(jí)配的變化；

(3)盡量選用相同規(guī)格型號(hào)的設(shè)備，以簡(jiǎn)化機(jī)型，方便維修；

(4)盡量選用便于操作，工作可靠，節(jié)省投資、能耗及其它消耗低以及能降低運(yùn)行管理費(fèi)用的設(shè)備。

6.2 設(shè)備的選型與配置

(1)粗碎車間。根據(jù)粗碎車間的處理量不小于800 t/h的要求，粗碎選用2臺(tái)諾德伯格C120鄂式破碎機(jī)，用于處理采石場(chǎng)開(kāi)采的毛料。破碎機(jī)進(jìn)料口尺寸為1 000 mm×760 mm，電機(jī)功率為160 kW，當(dāng)緊邊排料口尺寸最小設(shè)置為150 mm時(shí)，單臺(tái)破碎機(jī)的處理能力為340～475 t/h。在受料平臺(tái)選配了2臺(tái)ZSW1560型號(hào)的振動(dòng)給料機(jī)，其最大處理能力為400～750 t/h.功率為37 kW。

(2)預(yù)篩分車間。預(yù)篩分車間選用1臺(tái)型號(hào)為2KYRH3075、具有二層篩的圓振動(dòng)篩，生產(chǎn)能力為600～1 824 t/h，功率為55 kW。在半成品料倉(cāng)配置了3臺(tái)型號(hào)為GZ500的振動(dòng)給料機(jī)給料；同時(shí)配置了一臺(tái)2XLZ914洗石機(jī)，處理能力為200 t/h,，功率為60 kW。

(3)中、細(xì)碎。中、細(xì)碎車間的處理量分別為557 t/h、256 t/h，中碎選用2臺(tái)諾德伯格NP1315反擊式破碎機(jī)，細(xì)碎選用1臺(tái)諾德伯格NP1315反擊式破碎機(jī)。中碎破碎機(jī)當(dāng)緊邊排料口尺寸最小設(shè)置為60 mm時(shí)， 單臺(tái)破碎機(jī)的處理能力為300～400 t/h。中碎破碎機(jī)當(dāng)緊邊排料口尺寸最小設(shè)置為25 mm時(shí)，單臺(tái)破碎機(jī)的處理能力為200～300 t/h。

(4)第二篩分車間。選用4臺(tái)型號(hào)為3YKR3075的破碎機(jī)、具有三層篩的圓振動(dòng)篩，篩孔尺寸為5～40 mm，生產(chǎn)能力為800～1 200 t/h，功率為30 kW。

(5)制砂設(shè)備。制砂車間的巴馬克、棒磨機(jī)處理量為639 t/h、26 t/h，制砂設(shè)備配備了2臺(tái)巴馬克B9100立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)和1臺(tái)MBZ2136棒磨機(jī)。巴馬克B9100立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的單機(jī)過(guò)流能力為300～450 t/h，其產(chǎn)砂量為80～100 t/h，MBZ2136棒磨機(jī)的制砂量為40～60 t/h。

(6)第三篩車間。選用四臺(tái)型號(hào)為3YKR3075的破碎機(jī)、具有三層篩的圓振動(dòng)篩，篩孔尺寸為3～15 mm，生產(chǎn)能力為800～1 200 t/h，功率為30 kW。同時(shí)配置了四臺(tái)型號(hào)為FC15的洗砂機(jī)，功率為11 kW。

7 生產(chǎn)廢水處理及回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的供水工程主要供應(yīng)砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中的砂石骨料沖洗、設(shè)計(jì)防塵用水等。設(shè)計(jì)最高用水量為800 m3/h。

系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水與雨水采用分流制的排水方式。篩分及制砂車間的廢水經(jīng)獨(dú)立的排水系統(tǒng)匯集自流到水處理車間，而其它廢水和水回收車間在工作過(guò)程中產(chǎn)生的排污水匯合、在達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)排水溝排至河道。

廢水處理工藝流程[4]：篩分系統(tǒng)等各類沖洗廢水經(jīng)排水溝匯集后經(jīng)輻流式沉淀池初步沉淀，當(dāng)通過(guò)斜管式沉淀池處理后的廢水達(dá)到SS≤50 mg/L要求后通過(guò)水泵抽至高位水池、達(dá)到生產(chǎn)用水循環(huán)利用的目的。

(1)輻流式沉淀池。砂石系統(tǒng)污水處理的預(yù)沉淀采用鋼筋混凝土輻流式沉淀池，其設(shè)計(jì)流量Q=800 m3/h；停留時(shí)間為1 h；外形尺寸為16 m×4 m；表面負(fù)荷為4 m3/(m2·h)。

(2)斜管式沉淀池。采用異向流斜管式沉淀池結(jié)構(gòu)，蜂窩斜管為φ25六角型硬質(zhì)PVC蜂窩管。排泥方式為泵吸、虹吸兩用吸泥桁車排泥。按出水濁度為50 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，沉淀池有效凈水面積為66.67 m2，結(jié)合排泥桁車的規(guī)格尺寸，將沉淀池的池體外框尺寸設(shè)計(jì)為10 000 mm×

8 000 mm，池體高度為4 000 mm。

8 系統(tǒng)貯倉(cāng)、堆場(chǎng)的布置與設(shè)計(jì)

為滿足系統(tǒng)生產(chǎn)連續(xù)性要求，在系統(tǒng)內(nèi)分別布置了毛料倉(cāng)、半成品料倉(cāng)、篩分、中碎、細(xì)碎、制砂調(diào)節(jié)料倉(cāng)和成品料倉(cāng)[5]。

毛料受料倉(cāng)共兩個(gè)，單個(gè)存料容積為100 m3，半成品料堆總?cè)莘e約為10 000 m3，可保證粗碎機(jī)生產(chǎn)的連續(xù)性和調(diào)節(jié)性。

篩分調(diào)節(jié)料倉(cāng)總?cè)莘e為6 000 m3，制砂調(diào)節(jié)料倉(cāng)總?cè)莘e為6 000 m3，中、細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉(cāng)的體積分別為160 m3和80 m3，起調(diào)節(jié)和均勻供料的作用，以保證篩分機(jī)、制砂設(shè)備和中、細(xì)碎生產(chǎn)的連續(xù)性。

成品料分大石料堆、中石料堆、小石料堆與砂堆，總堆容能滿足混凝土澆筑7 d的調(diào)節(jié)量。其中大石料堆活容積為6 000 m3，中石料堆活容積為12 000 m3，小石料堆活容積為12 000 m3，砂堆活容積為18 000 m3。

成品料倉(cāng)均設(shè)防雨棚，料倉(cāng)采用鋼筋混凝土底板并在底板上設(shè)排水孔，以保證成品料含水率穩(wěn)定；在粗骨料料堆均設(shè)有緩降器，以防止碎石骨料發(fā)生再次破碎，確保成品碎石遜徑含量不超標(biāo)。

9 成品砂石料的質(zhì)量指標(biāo)

在該系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)工藝的研究，采用了合理的破碎、制砂、篩分和砂處理等生產(chǎn)工藝，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的環(huán)節(jié)采取了相應(yīng)的改善措施，使所生產(chǎn)的成品砂石料產(chǎn)品質(zhì)量滿足質(zhì)量技術(shù)要求。

10 結(jié) 語(yǔ)

該加工系統(tǒng)粗生產(chǎn)的骨料產(chǎn)品級(jí)配合理，產(chǎn)品粒形方正，質(zhì)量可靠，滿足規(guī)范要求。但在實(shí)際生產(chǎn)中也遇到了一些問(wèn)題，如在工藝流程中，為控制砂中石粉的含量，采取了濕法生產(chǎn)制砂工藝，其雖然能保證砂的石粉含量滿足要求，但加大了對(duì)廢水處理的難度；同時(shí)，砂的石粉含量處于規(guī)范要求的中下限。如果能回收部分石粉并將其摻和到成品砂中，既能保證石粉含量不超標(biāo)，也避免了不必要的浪費(fèi)，可降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本。