人工砂石料加工厂设计说明书.docx
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人工砂石料加工厂设计说明书
第三章人工砂石料加工厂设计
3.1设计概述
本加工系统粗碎采用旋回破碎机，毛料由自卸汽车从白石岩采石场运至汽车受料坑；中碎采用强力反击式破碎机开路生产；立轴冲击式破碎机制砂（立式冲击破碎与检查筛分组成闭路，干法生产）。
在工艺流程中为满足碾压混凝土对砂子的质量要求，采取立轴破干法生产与棒磨机联合制砂工艺，以调整砂中石粉的含量。
砂石料加工厂的设计范围包括石料粗碎到成品骨料供应的全部加工工艺设计、设备的配置以及系统的总体布置设计。
系统选用的关键设备——破碎机、筛分设备均选用技术先进、单机产量高、质量可靠的国内大型生产厂家制造、在国内水利水电系统运行经验成熟的设备。
根据工艺流程的需要，系统设置了粗碎加工、半成品堆场、预筛分与洗石车间、中细破车间、筛洗分级车间、立轴制砂车间、棒磨制砂车间、成品骨料堆场和成品骨料装车仓等部分。
所设计的砂石加工厂满足可靠、优质、安全生产砂石骨料的需要，可满足戈兰滩水电站主体工程混凝土施工的需要。
3.2系统的规模
3.2.1人工砂石料加工系统设计依据
（1）人工砂石料加工系统生产任务
戈兰滩水电站工程混凝土总量168万m3，其中主体工程混凝土量155万m3，其它临建混凝土量13万m3。
包括常态、碾压和泵送三种类型，不同强度等级以及不同级配的各种类混凝土，常态混凝土总量47万m3，碾压混凝土总量90万m3。
工程所需砂石料总用量及分级用量见表3-1。
表3-1砂石料分级用量汇总表
粒径分级
砂<5mm
小石5～20mm
中石20～40mm
大石40～80mm
合计（万t）
用量（万t）
110
88
102
70
370
（2）系统生产能力要求
根据混凝土浇筑施工高峰月强度8.67万m3/月要求，按混凝土初凝时间最大仓面浇筑能力（碾压混凝土控制），需要混凝土系统小时生产能力为260m3/h。
砂石加工系统总处理能力确定为25.2万t/月，成品料生产能力为700t/h。
3.2.2毛料处理能力
根据招标成品料生产能力的要求，并考虑到整个加工过程中的加工损耗、运输损耗、堆存损耗、石粉流失、不均衡系数等综合因素，结合我单位类似工程运行经验取22%，则毛料处理能力为：
700t/h×（1+22%）=854t/h
设计处理能力取900t/h。
3.3工艺方案与设备配备方案的选择
3.3.1总体工艺方案
根据砂石料加工系统地形高差大，料场岩性为石灰岩，较易破碎，磨蚀性小的特点。
根据混凝土浇筑强度较高，三级配混凝土骨料为主，兼顾一、二级配混凝土骨料生产的特点，原料最大粒径与产品粒径之比较大，工艺设计要能灵活调整，满足混凝土浇筑的需要。
根据原料最大粒径与产品粒径之比较大的特点。
根据RCC混凝土用砂和常规混凝土用砂石粉含量要求不同的特点。
根据以上特点，工艺设计要求能灵活调整，满足混凝土浇筑的需要，从而总体工艺流程选择三段破碎，湿法和干法联合生产的工艺，粗碎、中碎均为开路生产，立轴破制砂和检查筛分组成干法闭路生产，并补充棒磨机开路生产作为调节砂细度模数的总体工艺方案。
3.3.2工艺设备的选择
根据总体工艺方案和加工系统的特点，工艺设备有多种配置的选择。
破碎设备类型对本系统各工艺流程的适应性见下表3-2。
表3-2破碎设备对各工艺流程的适应性表
工艺名称
旋回
颚式
反击式
圆锥
立式冲击式
棒磨机
粗碎
○
○
○
中碎
○
○
细碎
○
○
注：
表中“○”表示“能适应”。
从上表可知，系统的设备配置有很多组合方案，如果再按每类设备的不同型号规格，进行组合，就有更多的方案。
每类方案其可靠性、安全性、合理性与经济性都不相同。
比如最经济的当属全反击方案（即粗、中、细都用反击破碎机的方案），但它也有许多缺点，在设计中我们已就各个方案进行综合比较，而在此仅就选择方案基本设计思想进行说明。
3.3.3粗碎设备的选择
（1）颚式破碎机
颚式破碎机具有结构简单，工作可靠，自重较轻，价格便宜，外形尺寸小，配置高度低，进口尺寸大，排料开口容易调整的优点，能破碎各种硬度岩石，广泛用作小型砂石加工厂的粗碎设备。
须配给料设备，对加工规模较大、砂石料质量要求较高的生产系统，因破碎比小，后续工艺较复杂，需要采用多段破碎流程，才能获得合格的成品砂石料。
从而整个加工方案分析砂石料单价较高，对加工灰岩是不经济的，不适宜本工程使用。
（2）反击式破碎机
粗碎用反击破碎机的优点是结构较简单，基础工程量较少，而破碎机的破碎比大、产品粒形好。
缺点是反击式破碎机使用粉尘大，对料场来料粒径适应性较差，需要增加超径块石的专门设施，钢耗大，且操作环境很差，需用从国外进口，设备购置费高。
初级反击破碎机作粗碎也不经济，且交货工期无法保证。
（3）旋回破碎机
具有运行平稳，进料粒径和处理能力大，相同排料开口较颚式破碎机在大1.5~2.0倍，产品粒形好，单位产品能耗低，可挤满给料，无须配给料设备的优点。
但其设备结构复杂，自重大，机体高，价格贵，维修复杂，土建工程量大。
一般适用大型砂石加工厂的粗碎设备。
且我单位现有2台完好的PXZ0913液压旋回破碎机闲置，可以利用到本工程。
结合本工程特点和我单位自身条件，粗碎采用⑶方案，配置PXZ0913液压旋回破碎机2台。
3.3.4中碎设备的选择
中碎设备可以选择反击破碎机，也可以选择圆锥破碎机。
国产圆锥破碎机有标准、中型、短头三种破碎腔，弹簧和液压两种支承方式，具有工作可靠和磨损轻，扬尘少，不易过粉碎的优点。
在清江隔河岩工程的应用中，我们已取得较好的使用经验。
进口圆锥破碎机中又可选择HP型、S型及GP型。
S型及GP型都为单缸液压破碎机。
总体上，S型及GP型其性能、产品粒形等不如HP型优越。
HP型圆锥破碎机性能较优越，在三峡工程的应用中，我们已取得较好的使用经验。
但是在选用上，国内外都存在上下流程设备的配置问题。
反击破碎机具有结构较简单，基础工程量较少，破碎比大、产品粒形好，产量高的优点。
适用于易破碎的、磨蚀性指数低的灰岩作料源的人工砂石料加工厂的中碎设备。
因此设计中，将反击破碎机作中碎设备是比较适合的，大大简化工艺流程。
至于生产中，粉尘比较高的问题，设计中考虑了喷雾压尘，必要时采用除尘设备来解决。
3.3.5制砂工艺与设备选择
人工砂的生产，可分为棒磨机制砂和破碎机制砂两大类。
棒磨机制砂具有工艺稳定、成熟的特点。
破碎机制砂有立轴冲击式破碎机和旋盘层压破碎机等类形式，但目前应用较多的是立轴冲击式破碎机。
立轴冲击式破碎机比棒磨机体积小、基础简单、效率较高的优点。
但立式冲击破碎机制砂是不完全制砂，需要闭路循环，流程中循环量较大。
成品砂的细度模数较大、颗粒较粗，且颗粒级配不甚理想，尤其是在生产石灰岩砂时，容易产生粗砂与石粉较多，中间级别颗粒偏少的缺点。
为此需要辅以容易调节、质量稳定的棒磨机来作为调节。
这样可以互相补充，即采用立式冲击破与棒磨机相结合的联合制砂工艺。
这是比较合适的。
实际上，成品砂是由立式冲击破碎砂，棒磨机和部分筛下料（＜3mm部分）以及石粉四大部分掺和而成的。
使砂产品的颗粒组成更合理。
由以上对工艺方案与设备配置的分析中，我们的选择是：
（1）自卸汽车运输毛料至粗碎车间的布置方案。
（2）总工艺流程是三段破碎，粗碎、中碎开路生产，而超细碎采用闭路循环干法生产的工艺，并采用棒磨机与立式冲击破碎机联合制砂的方案。
（3）主要破碎设备配置
PXZ0913旋回破碎机作粗碎设备；中碎为PFQ1212型反击式破碎机；细碎制砂采用立轴冲击式破碎机PL9000与棒磨机（BMZ2136）联合制砂的工艺。
3.4砂石料加工系统工艺流程设计
工艺流程设计以合理、可靠、可调、保证产品质量为原则，根据系统生产总量大，生产强度高，不同时段需要的骨料级配有所变化的特点，考虑到所破碎的岩石为灰岩的特性，将工艺流程设计为三段破碎，其中粗碎、中碎均为开路生产，超细碎则为可调节的闭路循环干法生产，采用立轴破与棒磨机联合制砂的工艺流程，以调节砂中石粉的含量。
工艺流程中还设置了直线振动脱水筛作予脱水，结合自然堆存，保证人工砂具有较低而稳定的含水率。
整个工艺过程流畅、简洁，设备负荷较低。
从根本上保证骨料产品的质量。
系统设计工艺流程简图见图3-1。
3.4.1本系统采用的主要加工工艺
根据本合同工程的特点对关键工艺的研究，本系统采用如下破碎加工筛洗工艺：
（1）破碎
破碎采用粗碎、中碎二段开路生产，超细碎采用闭路干法生产工艺。
各段破碎的粒径范围及破碎比详见表3-3。
表3-3各段破碎粒径范围及破碎比详表
项目
进料粒径（mm）
出料粒径（mm）
破碎比
备注
粗碎
＜750
＜250
2
中碎
40~250
＜40
6．25
超细碎
3~40
＜5
8
粗碎选用PXZ0913液压旋回破碎机，用于处理来自白岩石料场的块石。
中碎选用PFQ1212强力反击式破碎机，用于处理预筛分后，＞80mm和部分多余的80~40mm粒径的超大石和大石。
（2）筛分冲洗
本系统设预筛分、分级筛分和检查筛分三种筛分工艺，预筛分和分级筛为水洗筛分，检查筛分为干筛工艺。
（3）洗泥工艺
本系统在预筛分与洗石车间设洗泥工艺。
选用XLZ1118旋洗石机，用于处理半成品中≤40mm混合料中的泥土。
3.4.2工艺流程计算
3.4.2.1破碎设备产品粒度特性
破碎设备产品粒度特性综合考虑相关设备厂家提供的试验数据及我公司隔河岩、三峡、水布垭和龙滩大法坪等人工砂石系统有关试验数据，破碎设备产品粒度特性选定见表3-4。
表3-4破碎设备破碎产品粒度特性表
序号
设备名称
型号
单位
粒度特性
150~80
80~40
40~20
20~5
≤5
合计
1
旋回破碎机
PXZ0913
%
10
41
27
20
2
100
2
反击式破碎机
PFQ1212
%
12
40
32
12
4
100
立轴式破碎机
PL9000
%
3.4.2.2流程计算
根据上述工艺流程简图和破碎设备产品粒度特性，戈兰滩人工砂石料加工系统工艺流程计算结果见图3-2。
（3）车间处理量
根据流程计算表的结果和系统总处理量计算出各车间处理量见表3-13。
表3-13车间处理量
序号
项目
处理量（t/h）
备注
1
粗碎车间
900
2
预筛分与洗石车间
900
3
中碎车间
503.32
4
筛分冲洗车间
767.56
5
立轴制砂车间
377.74
6
棒磨制砂车间
68.68
3.4.3主要设备选型与配置
（1）选型原则
①为提高系统长期运行的可靠性，系统加工关键设备选用在类似工程取得运行成功经验、技术领先、质量可靠，使用经验成熟的国内大型厂家生产的先进设备；
②设备生产能力、产品粒度满足工艺和质量要求，并能适应混凝土级配的变化；
③尽量选用相同规格型号的设备，以简化机型，方便维护；
④尽量选用便于操作、工作可靠、节省投资、能耗及其它消耗低，以及能降低运行管理费用的设备。
（2）设备选型与配置
①粗碎
根据我公司所承建并运行的人工砂石料加工系统所使用的液压旋回破碎机经验和粗碎车间处理量的要求，粗碎选用2台PXZ0913液压旋回破碎机用于处理来自白岩石料场的块石。
单机处理量为625~770t/h。
液压旋回破碎机在葛洲坝、隔河岩、三峡和水布垭等人工砂石加工系统的使用情况证明，设备产品性能稳定，维修方便，运行成本低。
特别适合人工砂石加工系统的粗碎。
设备负荷为69%。
②中碎
中碎车间处理量为503.32t/h，中碎选用3台PFQ1212反击式破碎机，用于处理预筛分后，＞80mm和部分多余的80~40mm粒径的超大石和大石。
单机处理量为224t/h，该机型在水布垭和龙滩大法坪等人工砂石加工系统使用经验成熟，设备产量高，性能稳定，很适合本工程特点。
设备负荷为75%。
③超细碎
立轴破制砂车间处理量为377.74t/h，超细碎选用2台PL9000立轴式破碎机，用于制砂。
单机处理量为235~265t/h，该机型在水布垭和龙滩大法坪等人工砂石加工系统使用经验成熟，设备产量高，性能稳定，很适合本工程特点。
设备负荷为82%。
表3-5破碎设备技术性能及参数表
序号
设备名称
型号规格
处理能力（t/h）
功率（kw）
重量（kg）
备注
1
液压旋回破碎机
PXZ0913
625~770
210
150000
2
反击式破碎机
PFQ1212
224
200
25300
3
立轴式破碎机
PL9000
235~265
2×180
19000
④筛分设备
预筛分重型筛选用南昌矿山机器厂生产的2YKRH1548园振动筛2台，单机处理能力为250~780t/h；筛分车间选用南昌矿山机器厂生产的3YKR2460园振动筛2台，单机处理能力为144~1320t/h；检查筛选用南昌矿山机器厂生产的2YKR2460园振动筛2台，单机处理能力为172~1584t/h；该机型在三峡、水布垭等工程使用经验成熟，设备产量高、分级效果好、性能稳定，能够满足车间处理量的生产要求。
筛分设备负荷为65%。
表3-6圆振动筛技术性能及参数表
序号
型号
处理量（t/h）
功率（kW）
重量（kg）
1
2YKRH1548
250~780
15
13000
2
2YKR2460
172~1584
30
11000
3
3YKR2460
144~1320
37
14000
④洗石设备
洗石设备选用洛阳大华机器厂生产的XLZ1118螺旋洗石机2台，用于处理半成品中≤40mm混合料中的泥土。
单机处理能力为170t/h。
该机型在三峡、隔河岩等工程使用经验成熟，设备产量高、除泥效果好、性能稳定，能够满足车间处理量的生产要求。
筛分设备负荷为77.6%。
（3）设备配置
根据系统工艺流程和各车间的主要设备型号、规格数量等见表3-7，胶带机参数见表3-8。
表3-7加工系统主要工艺设备表
序号
名称
型号
单位
数量
处理能力（t/h）
功率（kw）
单机重量（kg）
备注
1
旋回破碎机
PX900/130
台
2
625~770
210
15000
粗破
2
反击式破碎机
PFQ1212
台
3
224
215
25300
中破
3
立轴式冲击破
PL-9000
台
2
235~265
2×180
19000
制砂
4
棒磨机
MBZ2136
台
2
50
210
58000
制砂
5
圆振筛
2YKRH1548
台
2
250-780
15
13096
预筛分
6
洗石机
XL-1118
台
2
170
30
9800
预筛分
7
圆振筛
3YKR2460
台
2
144-1320
37
11000
筛洗分级
8
圆振筛
2YKR2460
台
2
172~1584
30
14000
检查筛分
9
直线振动筛
ZKR1230
台
3
7.2-144
4×2
2693
棒磨1筛洗2
10
螺旋洗砂机
XLZ762
台
4
80-125
22
5255
棒磨2筛洗2
11
沉砂箱
4m3
台
2
3000
筛洗分级
12
除尘器
XLP/A-10
套
2
11
1673
检查筛分
13
电磁除铁器
RCDB-10
台套
1
4
14
电磁除铁器
RCDB-08
台套
1
3
15
电子汽车衡
CSC-80
台套
1
16
振动给料机
GZG1253
台
10
460~650
2×1.5
1099
半成品堆场
17
振动给料机
GZG803
台
25
200-300
2×0.75
563
成品堆场
18
振动给料机
GZG1003
台
3
270~380
2×1.1
762
中破料仓
19
振动给料机
GZG633
台
6
110~150
2×0.55
379
立轴制砂调节堆场
20
振动给料机
GZG503
台
2
120-180
2×0.25
202
棒磨制砂调节堆场
表3-8场内运输胶带机参数表
3.4.4工艺流程过程
根据工艺要求，本系统由白石岩采石场和人工砂石料加工厂组成。
人工砂石料加工厂由粗碎、预筛分与洗坭、中碎、筛洗、立轴制砂、检查筛分、棒磨制砂、半成品堆场、1号分料仓、2号分料仓和成品堆场等组成。
具体流程过程如下：
（1）粗碎
粗碎采用沈阳重型机械厂生产的PXZ0913液压旋回破碎机2台。
毛料由自卸汽车自白石岩采石场运至汽车受料坑，经PXZ0913液压旋回破碎机破碎加工,将尺寸小于750mm的石料破碎至小于250mm粒度。
经破碎后的碎石料经A1和A2胶带机运输至半成品堆场。
（2）预筛分与洗石
预筛分与洗石车间设置2YAH1548圆振动筛2台，筛孔尺寸分别为80×80mm和40×40mm。
半成品经GZG803振动给料机均匀给料，由B1、B2胶带机输送至预筛分与洗石车间进行分级后，＞80mm由B3胶带机送至中碎车间；80~40mm由振动筛出料斗控制，一部分满足成品用料由B6、B7胶带机输送到80~40成品料仓中堆存，另一部分由B3胶带机送到中碎车间，≤40mm的筛下料进入XL1118洗石机，将≤40mm的混合料搓洗，除去泥碴后，由B5、B8胶带机送入筛洗分级车间。
预筛分与洗石车间生产废水自流进入污水沉淀池处理。
（3）中碎车间
中碎车间设PFQ1212反击式破碎机3台，通过控制PFQ1212反击式破碎机的排料口尺寸，确保破碎机排料最大粒径≤40mm，破碎加工混合料经B4、B5和B8胶带机送往筛洗分级车间。
（4）筛洗分级车间
筛洗分级车间设置3YKR2460圆振动筛2台和FG-15高堰沉埋式螺旋洗砂机2台，筛孔尺寸分别为20×20mm、5×5mm和3×3mm。
≤40mm混合料经筛分车间进行分级后，40~20mm由B9胶带机头部分料斗控制，一部分满足成品用料由B13胶带输送至40~20mm成品料仓中堆存；多余部分由B12胶带机送至1#分料仓；20~5mm由B10胶带机头部分料斗控制，一部分满足成品用料由B14胶带输送至20~5mm成品料仓中堆存；多余部分由B12胶带机送至1#分料仓；5~3mm由B11和B12胶带机送至1#分料仓；筛分分级后产生的≤3mm经沉砂箱预浓缩沉淀处理后，进入XL762螺旋洗砂机，除去泥碴，进入ZKR1230直线脱水筛预脱水，合格的砂由B15、B16、C15和C16胶带机输送到成品砂堆场堆存。
筛分车间生产废水自流进入污水沉淀池处理。
（5）立轴制砂（超细碎）车间
制砂车间内设PL9000立轴冲击式破碎机2台，由1#分料仓取料，经C1、C2胶带机分别向单台破碎机供料，破碎后的混合料分别由C3、C4胶带机进入检查筛分车间。
（6）检查筛分车间
检查筛分车间内设2YKR2460振动筛2台，筛孔尺寸分别为5×5mm和3×3mm。
混合料经检查筛分车间进行分级后，＞5mm由C5、C6和B12胶带机送至1#分料仓，与立轴制砂（超细碎）车间形成半路生产；5~3mm由振动筛出料分料斗控制，一部分满足成品砂细度模数需要，进入C14和≤3mm掺和后经C14、C15和C16胶带机输送到成品砂堆场堆存，多余部份由C7、C8和C9胶带机送至2#分料仓，供棒磨机制砂用。
筛下≤3mm进入除粉装置，根据生产需要，调整除粉量，确保常态混凝土和碾压混凝土用砂石粉含量指标。
然后经C14、C15和C16胶带机输送到成品砂堆场堆存。
（7）棒磨制砂车间
由2号分料仓取料，分别经C10和C11胶带机进入BMZ2136棒磨机破碎加工后，混合料流入XL762螺旋洗砂机进行分级，合格的砂进入ZKR1230直线脱水筛进行预脱水，经C12、C13、C14、C15和C16胶带机输送到成品砂堆场堆存。
具体工艺过程详见《系统工艺流程图》（GLT/SG009A-XTGY-01）。
3.4.5堆场及料仓
为满足系统生产的连续性，调节各车间设备生产的均衡性，以及料场开采的不均匀性，满足混凝土浇筑强度的骨料储备的需要，人工砂石料加工厂中设计了半成品骨料堆场、1#料仓、2#料仓以及成品骨料堆场等。
（1）半成品堆场
半成品堆场设于粗碎车间下方，采用胶带机定点堆料方式，堆场底部下设钢筋混凝土廊道，廊道下设振动给料机，通过胶带机给预筛分与洗石车间供料。
半成品堆场设计堆高18m，堆料容积为20000m3，其中活容积为8000m3。
若按预筛分车间处理量为900t/h计，则毛料堆场活容量可满足生产16h的堆存量。
（2）1号分料仓
采用胶带机定点堆料方式，底部下设钢筋混凝土廊道，廊道下设振动给料机，通过胶带机给立轴制砂车间供料。
1号分料仓设计堆高7.5m，1号分料仓容积为800m3，其中活容积为350m3。
若按立轴制砂车间处理能力225t/h计，则1号分料仓活容量可满足生产2.5h的堆存量。
防雨棚，保证成混合料的含水量,以确保后续的立轴破及检查筛分正常运行。
（3）2号分料仓
采用胶带机定点堆料方式，2号分料仓为钢筋混凝土料仓，尺寸为10.5×5m仓下设振动给料机，通过胶带机给棒磨制砂车间供料。
2号分料仓容积为240m3，其中活容积为150m3。
若按棒磨制砂车间处理能力80t/h计，则2号分料仓活容量可满足生产3h的堆存量。
（4）成品粗骨料堆场
各粒级骨料均采用胶带机定点堆料方式，骨料堆存按粒级分为4个区，区间以浆砌石挡墙隔断，以避免各级骨料混杂。
下部设钢筋混凝土结构廊道，廊道下设振动给料机，通过胶带机向装车仓供料。
碎石按堆高16m设计，各级料径成品碎石容积为7800m3，其中活容积为3200m3。
可供混凝土拌和生产3天的骨料用量。
在80~40和40~20碎石抛落处设置金属结构缓降装置。
成品骨料廊道底板按1.5％的纵坡设计，两端及两廊道之间设有安全与通风出口。
防雨棚，保证成品骨料的含水量。
（5）成品砂堆场
常态混凝土用砂和碾压混凝土用砂的技术要求有所差别。
特别是石粉含量要求不同，因此，常态混凝土用砂和碾压混凝土按用砂情况分2个仓位堆存。
砂堆场按堆高15m设计，总容积17500m3，其中活容积7800m3。
可满足5天的拌和砂用量。
成品砂廊道底板按1.5％的纵坡设计，两端及两廊道之间设有安全与通风出口。
砂堆场为钢筋砼廊道结构形式，底部有排水盲沟，周围有排水沟。
上部设有防雨棚，保证砂脱水的效果，确保成品砂的含水量。
3.4.6成品骨料供应
成品骨料供应采用装车仓装车。
成品料销售在系统出口处设地磅称计量，以计量成品砂石料的供料量。
地磅选用SCS-80全电子静态汽车衡，配置一台台式电脑，可实现分组计量、分组累控，该机
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