砂石加工系统.docx

1、砂石加工系统砂石料生产系统混凝土90%由砂石料组成，每立方米混凝土需1.5m3砂石骨料，约合2.2t/ m3。砂石料生产系统是混凝土大坝的粮仓，是工程的命脉。因此，砂石生产系统的。规模也十分庞大，对工程建设的影响重大，应高度重视。1砂石料源的选择1.1砂石料的分类： 天然砂石料、人工砂石料。 砂石料的综合成本：除计入开采、加工运输等成本外，还应包括料场及加工系统建设的土建和设备的一次性投资，以及采用不同类型骨料配制混凝土时其它成分材料差额的费用等。有些工程招标时明确，综合成本还包括剥离层、边坡支护、场地排水、环境保护的费用。1.2水工混凝土骨料的质量技术要求：详见规范 品质要求：骨料的级配、容

2、重、比重、热学性能、物理力学指标（湿抗压强度）。 有害成分：云母（2%）、碱骨料、有机物、黏土、硫化物等应控制在一定范围。1.3砂石料源的选择：1.3.1.1最佳料源选择方案取决于料场的布局、开采条件、可利用料的贮量，质量级配、加工条件、弃料量、运输方式、运输方式、运输距离及生产成本的因素，并结合工程实际进行综合技术经济论证。1.3.1.2料源分类： 天然砂石料场：陆上料场、河滩料场、河床水下料场。 人工料场：采石厂。 工程开挖利用料：导流隧道、坝肩坝基开挖等弃渣。 1.4砂石料的开采：1.4.1砂石料开采量 ：砂石料需要量应按各级配混凝土需要量按比例分别计算。初估时，可以按每立方米约需1.5

3、m3砂石净骨料，其中，粗骨料1.067 m3 （1.5t）, 细骨料0.433 m3(0.7t)。折合成开采量时需计入开采、加工、运输、储存等的损耗系数。系数可参阅有关资料。1.4.2人工料场的开采：一般用钻爆法松动岩体，控制开采石块的粒径，用鄂式破、反击破、移动式破碎站破碎，对超大块石用二次爆破或液压破碎锤处理。2砂石加工厂砂石料加工厂就是经过“破碎 筛分 冲洗”工艺，制成成品砂石料的场所。现代水利水电工程要求砂石加工厂，“现代化、高标准、绿色环保、智能节能”。加工厂由粗碎、中细碎、筛洗、制砂等车间单元组成，三个生产环节，即毛料生产、半成品料生产、成品料生产。粗碎车间： 最大进料粒径可达10

4、00mm以上，将石料破碎到 30070mm，采用反击破、鄂破、旋回破筛分一体化布置，使粗碎大大优化。 中细碎车间：将石料破碎到7020mm1mm,采用闭路生产工艺，可以按需生产，新式反击式破碎机大破碎比，高效能。圆锥破碎机（单缸和多缸），粒形好，产量高。应用于三峡、江垭等。2.1人工砂石料工艺 筛分工艺：新型筛分设备，超宽筛、高强钢网筛、球击筛面筛等筛分 效 效率高、噪声低、不塞孔。高效脱水筛。 棒磨机制砂：产品稳定，粒径、细度模数良好，缺点，产量低，耗钢量大。 制砂车间： 破碎机制砂：旋盘式圆锥破碎机、冲击式破碎机制砂。 棒磨机、破碎机联合制砂：取长补短，是理想方式。 2.2砂石加工厂生产规

5、模的确定： a.按混凝土最高月浇筑强度计算。 b 按骨料需要量累计曲线确定。2.2.1毛料生产：粗碎小时理论处理量主要由混凝土浇筑高峰月强度和工作时间确定，毛 料储备一般不少于高峰期10d的用料，力求多储毛料，少储成品料，力求均衡生产。2.2.2半成品料生产：主要是预筛分和超径破碎， 开路工艺：超径作废料处理。 闭路工艺：超径破碎后进入预筛分循环。 成品料生产：骨料的筛分是核心生产单元，是质量控制的重要工序。成品料的储备应满足35d需要量。国内几个水电项目的人工砂石厂生产规模序号工程名称生产规模 (t/h)单机产能 ( t/h)高峰月混凝土强度（万m3）1三峡下岸溪2700600552三峡古树

6、岭200012503龙滩大法坪25004索风营100060011.245棉花滩50050066构皮滩1200600157居蒲渡120060011.32.3设备选型及工艺：设备选型在兼顾招标采购相关要求时，须充分考虑设备技术先进，性能可靠，经济合理和使用经验的成熟；考虑设备对硬岩的适应性，在工程前期设计阶段必须做岩石有关指标的小型试验，取得科学数据，作为砂石系统设计的依据。生产能力和产品的质量工艺要求；同一破碎段宜选用同一规格型号的设备，简化机型，以利于配件供应和维护，并要求关注不同破碎段之间设备的匹配性。2.3.1粗碎设备： 鄂式破碎机：适用500t/h以下，结构简单，价格便宜，但衬板易碎。

7、旋回式破碎机：适用500t/h以上，处理能力大，粒形较好，但价格贵、土建工程量大，维修复杂。 反击式破碎机：破碎比大（20左右，最大5060），粒形好，产量高，能耗低，结构简单，广泛应用。如：龙滩、小湾、光照、溪落渡等工程。2.3.2中、细碎设备： 圆锥破碎机：体积小，破碎能力大，级配粒形好，但价格高。三 峡、棉花滩、二滩。 反击式破碎机： 立式冲击破碎机：有“石打石”、“石打铁”两种。是超细碎机的 粒形优异，级配可调，土建工程量小，安装费低。2.3.3制砂设备：2.3.3.1 棒磨机制砂：传统国产设备，具有结构简单，工作可靠，粒形好，级配连续，细度模数稳定，但机体自重大，能耗高，制砂成本高。

8、制砂用棒磨机通常采用两端轴孔进料，中间孔排料型要求给料粒径20mm以下。2.3.3.2破碎机制砂： 旋盘式圆锥破碎机制砂；立轴冲击式破碎机制砂。设备结构简单，破碎性能优越，产品粒形好，针片状含量低，但砂的细度模数较大，且中间级配偏少。石打铁形式的破碎机成品砂粒形好，设备可靠，磨损较小，运行成本低，一般优先选用石打铁形式的立轴冲击式破碎机。2.3.3.3棒磨机、破碎机联合制砂：近20年来，我国砂石加工工艺技术，设备制造水平，得到了大幅度提高，新型高性能破碎机和筛分机，砂脱水设备的应用有了长足发展，新型冲击式制砂机的应用，打破了传统单一的棒磨机制砂工艺，符合“多碎少磨、以破代磨、破磨结合”是理想的

9、制砂新工艺，广泛应用许多工程，一般采用以立轴冲击式破碎机为主要制砂设备，而通过棒磨机实现成品砂细度模数与石粉含量的调节。龙滩采用“立轴冲击式破碎机+棒磨机”按1:2比例组成，产量粒形级配满足要求。 湿法生产：是指一、二、三级破碎段全部采用湿式生产工艺。用水量大，成本高。三峡下岸溪，二滩。 干法生产：是指几个破碎段全部采用干式生产，工艺简化，节省生产用水。 半干法生产：粗碎采用湿法生产，中细碎采用干法生产。该工艺目前广泛应用。2.3.4砂石筛分设备和工艺：2.3.4.1高效振动筛分机：筛网钢丝编制，较橡胶网、聚胺脂网开孔率高40%，噪音小，耐磨，不易堵塞，效率高。2.3.4.2筛分工艺： 预筛分

10、：粗碎后分离150mm.主（分级）筛分：对150mm的混合料进入分级筛分系统，每组4层筛网，分出5级料 冲洗系统：一般设冲洗系统。2.4砂石料生产的环境保护：应选择储量大，覆盖层厚度尽量小的料场。2.4.1开采过程中的环保措施：支护排水、堆存边坡监测、降尘防噪、爆破安全、清场和植被恢复、复耕造林等。2.4.2砂石加工过程中的环保措施：主要是“防尘降噪”。要求，设备选型考虑环保；生产工艺考虑环保；废水达标排放；废渣妥善处理。 龙滩砂石系统的的经验教训1砂石系统的组成：砂石场开采 + 砂石料加工 + 供配电及电气控制 + 供排水及废水处理 +道路及辅助设施。2石料开采、运输、粗碎工艺：3原工艺 ：

11、钻孔爆破挖机移动式鄂破站移动带式输送机利用山坡地形的分段溜槽设置堆场短廊道带式输送机堆场扩容工艺：钻孔爆破挖机自卸汽车溜井井内破碎洞内带式输送机毛料堆场4洗石工艺：80mm进入中碎料仓二次破碎。原工艺：毛料预筛分80mm圆筒洗石机第二筛分车间筛分清洗问题：故障多，启动难，振动大，无法正常运转。改进工艺：仅对40mm的石料进行清洗，筛分车间筛分成品料效果：运行可靠，满足质量要求。5制砂工艺：立轴冲击式破碎机 + 棒磨机按1:2比例组成，产量、粒形、级配满足要求。几个工程的设备选型 设备选型粗碎预筛分中碎 主筛分细碎制砂棉花滩JM1211HD鄂破一台500t/hVMHC60/给料机一台S4000E

12、C旋式破一台 502 t/hH400MC圆锥破290t/hB9000石打石立轴破433t/h索风营NP1313反击破2台，单机产能470t/hYRK1845重型振动筛2台NP1213反击破2台，单机产能350400t/h2YKR24603YKR2460圆振筛各1台； VI400制砂机 2台 PL8500立破机2台 500t/h 砂筛分：2YKR2460 4台2YKR2056 2台三峡下岸溪PX900/50 单机600 t/h和50/65MK- 单机1200t/h 各2台2YAH2148振动筛6台,单机1200t/hHP500ST-C 3台，单机580t/h2YKR2460各10台HP500ST

13、-F 3台 单机580t/hPYT-Z2227 2台单机500 t/hB9000 5台单机150BMZ2136 6台单机50t/h居蒲渡PXZ0913旋回破1台（国产）JM1211HD 鄂破一台 （进口） YKR1845重型振动筛2台 PF-1320-反击破2台圆振动筛3组，每组2YKR2460各3台PFQ1210强力反击破2台VSIRP109立式冲击破（进口） PL9000立式冲击破（国产）BMZ2136棒磨机2台砂筛：3YKR1852 4台3大型工程砂石系统的管理3.1招标模式砂石系统招标模式的主流是：业主单位委托设计单位编制招标文件，施工单位带方案投标，并负责设计、施工、安装、运行全过程

14、费用。其中，建安工程总价承包，成品砂石料按碎石级配、成品砂单价承包。主要破碎设备有两种采购模式承包商自行采购：由承包商按投标承诺进行设备采购，业主可以垫资或支付预付款给于支持，如：小湾、瀑布沟。缺点是承包商常常“优化设备”，不利于工程保障。业主采购主要进口破碎设备：由业主采购部分主要设备（进口破碎设备），在招标文件中明确设备回购率，由承包商利用该设备带方案对砂石系统投标，负责设计、施工、运行，工程完工时承包商按投标承诺对设备进行残侄回购，如；龙滩、景洪、彭水等，缺点是协调量大。业主应在设备出厂验收阶段，要求承包商参与，尽量将问题消除在早期。3.2砂石的生产供应管理：3.3通常是砂石料承包商 向

15、业主签订合同提供砂石料 业主按合同规定 向混凝土工程供应砂石料。 砂石料承包商签订砂石生产协议。 协议明确数量、质量、交货点、检测、业主 价款结算等。 混凝土承包商签订砂石供应协议。 由业主或（混凝土承包商）在混凝土拌和场设立计量、检查站。业主（监理）、砂石料承包商、混凝土承包商三方的计量人员共同计量签证，作为月支付的依据3.4砂石系统的费用结算：3.5费用一般分为两部分，一是覆盖层剥离，无用料处理及边坡支护结算，为单价合同。由承包商在投标时自主报价，砂石生产过程中依据监理确认的工程量结算费用。二是成品砂石的结算，依据送至拌和楼的总量按月结算，费用包括毛料开采 破碎 筛分 堆存 运输全过程，并

16、包含砂石厂运行管理维护全部费用。三峡下岸溪人工骨料加工系统，成品砂45.55元/t，成品碎石60. 91元/t 。碾压砂加工系统工艺流程 给料 粗碎 i=4 半成品仓 中碎 i=56 _ +筛分 转料仓 立轴破碎机 制砂车间i=68 + - 筛分 高速立轴破 超细碎粉砂车间 i=45 成品碾压混凝土制砂新技术一、碾压混凝土砂的品质：水电工程砂石料要求严格，一个砂石系统的设计成功与否，都取决于砂的生产工艺。a)水工混凝土施工规范和碾压混凝土施工规范对砂的质量标准如。 砂的质量标准 表1项目指标备注天然砂中含泥量（%）5人工砂中石粉含量（%）1022系指小于0.16的颗粒坚固性（%）10云母含量（

17、%）2表观密度（g/cm3）2.5视密度小于2 g/cm3轻物质含量（%）1硫化物及硫酸盐含量（%）1有机物含量浅于标准色b)优质砂的品质指标：1.级配符合国标要求，严格控制在标准中砂区内。2.细度模式控制在FM=2.52.70.2.力争达到2.52.70.15 。3.石粉含量：常态混凝土砂815%;碾压混凝土砂1622%。4.含水率：控制在46%。5.能耗指标5kwh/t成品砂。6.水耗指标1t/t成品砂。7.钢耗指标0.5kg/t成品砂。8.环保排放要求达标，空气3mg/m3,水200mg/m3，噪声70db9.工艺线路简单，计算机自动控制，工厂化生产。见工艺流程图。二、制砂技术制砂工艺是

18、砂石生产的核心工艺,前几年国内大多数工程制砂主要采用三种形式：棒磨机制砂、立轴破制砂、立轴破和棒磨机联合制砂。棒磨机制砂的特点是：（1）成品砂质量稳定、粒形好；（2）耗水、耗电量高、钢棒耗量大；（3）建筑安装量大；（4）石粉损失量大、水处理费用高。立轴破制砂的特点是：（1）工艺流程简单，单位能量消耗低；（2）52.5mm的石料反复循环破碎,破碎效果差,能量消耗略偏大；（3）成品砂中2.51.25mm、1.250.63mm粒径的石料偏少；（4）成品砂的粒度模数控制难；（5）成品砂率偏低。立轴破和棒磨机联合制砂的特点是：（1）集中了立轴破、棒磨机制砂的优点，克服了中径含量问题、石粉过多流失问题等；

19、（2）流程中仍然保留了棒磨机及其不足之处；（3）工艺流程复杂、设备品种多。由于以上三种制砂方式都存在不同的缺点，根据立轴破碎机破碎岩石的机理，对于不同的岩性，不同的给料量，不同的给料粒径和级配，不同的转子线速度，甚至进料的含水率变化，都将对产砂量和砂的粒度组成、细度模数、石粉含量等质量指标产生影响。因此，研究试验应用两种不同转子速度的立轴破联合制砂的思路就成了必然的选择。按照这一思路，水电九局在其承担的一些工程项目中，如湖南皂市、贵州索风营、沙沱等水电站进行了一系列的试验研究和生产实践，取得了比较理想的成果。该制砂工艺的主要内容是：（1）经破碎后的石料（540mm）送入常速度（v=5070m/

20、s）的立轴破碎机破碎，破碎后进入筛分机分级，5mm的石料返回转料仓，52.5mm的石料送入高速(v75m/s)的立轴破碎机再破碎,经再破碎的石料与2.5mm的石料混合后进入成品仓。实际上第二级高速立轴破碎机起了比棒磨机更大的调整粒度组成和石粉含量的作用。（2）破碎物料含水量的影响。破碎物料含水量在一定范围内时，对除尘效果起到重要作用。但含水量较高时会降低产砂量。经测试分析： 当物料含水量控制在2%时，扬尘污染严重，必须采取除尘设施。 当物料含水量控制在5%时，产砂率明显降低。且随着含水量的增加，产量急剧降低。当含水率达到9%11%时，产砂率几乎为零。 当物料含水量控制在2%5%时，物料的破碎效

21、果最佳。 当物料含水量11%时，宜采用湿法生产，但产量比半干法低。（3）给料量对砂产量的影响，当给料量较小时，产砂量随给料量的增加而增加；产砂率有所降低。当给料量达到一定量时，产砂量达到最大值。如PL8500型机最佳给料量值为7090t/h（物料：灰岩，“石打铁”破碎腔）。当给料量超过一定值后，产砂量增加不多，而产砂率降低较多，如PL8500型机给料量超过110t/h时，产砂量增加很小（物料：灰岩，“石打铁”破碎腔）。其原因是：破碎腔内的石料流较大，转子抛出的石料大部分打在石料流上而不是打在铁砧上。（4）给料量、给料粒径、含水率、转子速度、砂的细度模数、石粉含量间的关系 在相同的物料粒径、含水

22、率、及转子速度（即线速度）相同的情况下，给料量增加，成品砂中的石粉含量降低，砂的细度模数增大，当给料量达到一定值后基本稳定。 当物料的含水率、给料量稳定，转子速度（即线速度）相同的情况下，物料粒径（60mm）增大，其石粉含量增加，细度模数降低。 在相同的物料粒径、含水率、给料量下，随着破碎机转子速度（即线速度）上升，砂中石粉含量增加，细度模数降低。两种速度立轴破碎机制砂要点：经试验分析,采用常速与高速立轴破碎机联合制砂,可提高成品砂产量与质量,可以实现”以破代磨”工艺,使完全抛弃棒磨机制砂成为现实.（1）常速立轴破碎机的破碎腔体可以为“石打铁”型,亦可以为“石打石”型,两者没有质的变化,只有量

23、上的变化. “石打铁”型产砂量比“石打石”型高,而前者砂的粒形稍差,石粉含量较多,铁砧磨损多.（2）高速立轴破碎机的破碎腔体最好为“石打铁”型, 给料量要低些,原因是基于52.5mm石料粒径较小、质量较轻，要使其破碎必须获得较多的碰撞能量。（3）采用两种速度的立轴破碎机制砂，适当增加高速立轴破碎机的进料粒径，可进一步提高成品砂的石粉含量及降低成品砂的细度模数。沙沱电站砂石系统的生产检验成果：沙沱电站砂石系统规模为1500t/h,采用两种速度的立轴破碎机联合制砂,投产已一年多,成品砂质量稳定,经2008年4、5、6月生产检测，砂的细度模数均值为2.67,石粉含量均值为18.62%,指标良好、稳定

24、。从以上所述采用两种速度的立轴破碎机联合制砂工艺的试验研究分析和工程生产实践，说明一般情况下砂石系统采用该工艺是可行的,并能获得较好的产品质量,较高的经济效益。石粉是制砂过程的伴生物,常态混凝土和碾压混凝土对石粉含量有不同的要求,石粉控制也是制砂工艺的一部分。锦屏工程采用大理岩制砂，三滩前期系统生产的成品砂级配严重不合格，含粉率高达4050%，用水洗工艺去粉，造成有用颗粒的大量流失，经专家咨询，建议改用干法去粉，后施工单位找到选粉机生产厂家，并进行了生产性试验，取得比较理想的成果，初步结论是：（1）经选粉机选粉后的成品砂中石粉含量随选粉机主轴转速和风机的风量变化而变化,说明通过调整选粉机的技术

25、参数来控制成品砂中的石粉含量是可行的。（2）从试验可知,在保证供料稳定和选粉机在同一技术参数的情况下,成品砂中石粉含量在一个稳定的范围内是有可能的。（3）进料含水率在2.2%时，选粉机仍可以正常工作。（4）通过调整选粉机主轴转速和风机风量可控制成品砂中石粉含量在618%范围内的任一值。（5）经过选粉机剔除粉后，成品砂中的细度模数和中间颗粒级配比例相应有所提高。综上所述，人工砂中含有的石粉完全可以通过干法风选来剔除，而且剔除的效果较湿法水洗要明显优越，它不但可以保留成品砂中对混凝土有用的石粉，而且可以使得石粉级配呈连续分布。目前锦屏二级东端系统已采用选粉机去粉，锦屏一级三滩制砂系统也安装了选粉机

26、，阿海水电站砂石系统也相继采用这一选粉工艺。三、人工制砂的研究重点是如何实现“一低、一稳、一高”的问题。 一低：低含水率，人工制砂含水率控制在6%以下。 一稳：细度模式稳定在2.72.9之间。一高：高石粉含量，要求石粉含量1722%之间。石粉回收是重要环节，龙滩、光照、构皮滩等工程进口美国Derrick 公司的HI-G细粒物料回收装置回收石粉，石粉回收95%以上。1.含水率的控制：机械预脱水：直线振动筛脱水工艺，三峡下岸溪成功应用。成品 砂含水率完全控制在6%以下。 成品砂堆场重力自然脱水：砂场应有一定的容积，每批次成品砂堆存不少于7d，并配套防雨棚，排水沟等设施。2.细度模数的控制：从一下三

27、个方面调整细度模数。i.制砂设备选用立轴冲击破碎机与筛分机形成闭路循环生产人工砂，并辅以棒磨机调整人工砂的细度模数。 减少棒磨机的进料量、进料粒径（310mm）及钢棒安装量。ii. 调减成品砂的细度模数： 调减立轴冲击破碎机的进料量、进料粒径。iii.采用立轴冲击破碎机与棒磨机联合制砂工艺，并正确设置各台破碎机的转子的运行参数（如线速度），以控制成品砂的细小颗粒，调整成品砂的级配。3.石粉含量的控制：i.增设石粉回收装置： 自然沉淀干化后再取石粉掺入砂中。 负压脱水并加速沉淀池石粉干化。 强力脱水筛石粉回收系统。ii.单独建设石粉加工系统。4.废水处理与环境保护i.废水处理：设置废水处理系统，

28、对一筛车间的洗泥废水、细砂回收车间的废水、石粉回收装置废水进行压滤脱水（或自然沉淀、抽吸式排泥）回收处理，提高废水回收利用率70%以上，确保达标排放。ii.除尘：对粗碎车间采取喷雾降尘措施；对制砂产生粉尘的部位实施部分或整体封闭，同时增设专业除尘设备进行收尘处理。iii.降噪：在噪音较大的棒磨车间等设置隔音墙。我国水电工程人工砂石料加工技术的发展及应用水工砼中砂石料占砼重量的7585，砂石加工系统因而被美誉为砼坝的“粮仓”，由此，砂石系统对于坝工砼的重要性可见一斑。人工砂石料与天然砂石料相比，具有料源丰富、加工受季节影响小、成品料的粒形及级配良好、拌制的砼有利于温控及减少砼裂缝等优势而得到了日

29、益广泛的应用。通过消化、吸收国际先进的人工砂石料加工技术（以下简称“人工砂石技术”），并与国内丰富的砂石生产实践经验相结合，我国的人工砂石技术不断创新、丰富，并达到了国际先进水平。1. 人工砂石料加工技术的发展历程回顾根据人工砂石技术的特点及人工砂石料的应用状况，我国人工砂石技术的发展大致可分为三个阶段：摸索阶段、成熟阶段和不断创新的广泛应用阶段。1.1 人工砂石料加工技术的摸索阶段我国的人工砂石料应用最早开始于上世纪60年代初建设的贵州猫跳河水电站，采用性能落后的锤式破碎机生产人工砂，且规模较小。65年映秀湾工程建成了生产能力为160t/h的人工砂石系统（以下简称“人工砂石系统”），自此拉开了我国人工砂石技术研究、应用的序幕。当时，人工砂石料在国内的生产及应用还处于一片空白，如何进行人工砂石系统的工艺流程设计、设备选型及如何提高产品质量和降低生产成本等，都是要在实践中探索的问题，人工砂石技术的研究进入了一个漫长的探索阶段，这一阶段一直延续至上世纪80年代末。在此期间，大型的人工砂石系统主要有乌江渡、漫湾及五强溪砂石系统等。乌江渡右岸砂石系统设计生产能力500t/h，加工原料为石灰岩，共生产成品骨料420余万m3。乌江渡开创了国内全部采用人工砂石料作为砼骨料修建大型水电站的先河，为在缺乏天然砂石料地区修建水电站提供了经验。漫湾砂石系统，以灰绿色流纹岩为料源