董家清

（長(zhǎng)江三峽經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100140）

1 砂石加工系統(tǒng)概況

金安橋水電站左岸砂石加工系統(tǒng)主要承擔(dān)碾壓混凝土大壩、引水發(fā)電系統(tǒng)等主體工程混凝土所需砂石料，共需制備碎石730萬(wàn)t，混凝土用砂450萬(wàn)t。工程于2005年5月28日開(kāi)工， 2006年9月30日開(kāi)始提供砂石料。

左岸人工砂石加工系統(tǒng)按照招投標(biāo)設(shè)計(jì)文件及要求建成之后，在試生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)制砂量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)石粉含量與砂脫水也存在較大矛盾。基于以上問(wèn)題，監(jiān)理和施工承包商先后請(qǐng)有關(guān)專家咨詢，一致認(rèn)為，玄武巖具有保水性好、易碎難磨、產(chǎn)砂率低等特點(diǎn)。同樣使用巴馬克（Barmac9100）制砂，金安橋玄武巖產(chǎn)砂率僅為18%左右，而在三峽工程花崗巖制砂率可達(dá)36%以上。因此，對(duì)金安橋左岸制砂系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的增容改造。

該系統(tǒng)的主要設(shè)備如下：粗碎車間2臺(tái)美國(guó)美卓 （Metso）MK-II42-65旋回破碎機(jī)，小時(shí)產(chǎn)量3 000 t；中碎車間2臺(tái)美卓HP500-ST-C圓錐破碎機(jī)，小時(shí)產(chǎn)量840 t；細(xì)碎車間3臺(tái)美卓HP500－ST－f圓錐破碎機(jī)，小時(shí)產(chǎn)量746 t；超細(xì)碎車間4臺(tái)美卓巴馬克 （Barmac）9100立軸沖擊破碎機(jī)，小時(shí)產(chǎn)量1487t；第一篩分車間2臺(tái)3YKR2460圓振動(dòng)篩和2臺(tái)2YKR2460圓振動(dòng)篩，小時(shí)產(chǎn)量2 000 t；第二篩分車間原配備1臺(tái)3×3YKR2460圓振動(dòng)篩，增容改造時(shí)增加1臺(tái)3×3YKR2460圓振動(dòng)篩，小時(shí)產(chǎn)量1 586 t；第三篩分車間原配備10臺(tái)3YKR2460圓振動(dòng)篩，增容改造時(shí)增加2臺(tái)ZKR1652振動(dòng)篩，小時(shí)產(chǎn)量2 300 t；第四篩分車間1臺(tái)2YKR2460圓振動(dòng)篩，小時(shí)產(chǎn)量672 t；棒磨機(jī)車間原配備5臺(tái)MBZ2136棒磨機(jī)，增容改造時(shí)增加了2臺(tái)，小時(shí)產(chǎn)量204 t；石粉回收車間原配備3臺(tái)ZX－250高頻旋流石粉回收機(jī)，增容改造時(shí)增加了1臺(tái)，小時(shí)產(chǎn)量112 t；污水處理車間配備4臺(tái)套廂式壓濾機(jī)（XMK500/1500U）；滑道取水設(shè)備1臺(tái)套，小時(shí)取水能力 1 500 t。

2 試生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 單線試生產(chǎn)時(shí)的推算結(jié)果有誤

2006年8月，由于設(shè)備供應(yīng)商未能按合同供貨時(shí)間供應(yīng)設(shè)備。2臺(tái)粗碎設(shè)備只到了1臺(tái)，4臺(tái)巴馬克 （制砂設(shè)備）只到了2臺(tái)，加上安裝好的中細(xì)碎設(shè)備，正好構(gòu)成 “單線”生產(chǎn)。于是承包商啟動(dòng)“單線”進(jìn)行72 h工藝性生產(chǎn)試驗(yàn)。根據(jù)其檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行推算，粗骨料的生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)量與設(shè)計(jì)基本相符。對(duì)第三篩分車間 （10組篩）單臺(tái)篩的進(jìn)料量進(jìn)行檢測(cè)，其進(jìn)料量和進(jìn)料級(jí)配好于設(shè)計(jì)，尤其是＜5 mm的石屑達(dá)到35.7%。監(jiān)理在審查這個(gè)試驗(yàn)成果時(shí)曾經(jīng)懷疑結(jié)果有誤。于是承包商在2006年9月又做了一次專門生產(chǎn)砂的試驗(yàn)。由三篩、棒磨機(jī)、巴馬克和石粉回收組合生產(chǎn)人工砂，其產(chǎn)量為600.5 t/h，如加上一篩和二篩產(chǎn)砂量，系統(tǒng)產(chǎn)砂量基本滿足設(shè)計(jì)要求 （646 t/h）。 但是砂的細(xì)度模數(shù) （＞3） 和石粉含量 （＜10%）都不能滿足要求，尤其是碾壓混凝土施工要求。

2.2 砂的細(xì)度模數(shù)與產(chǎn)量矛盾

巴馬克制砂后，經(jīng)過(guò)三篩篩洗，砂的細(xì)度模數(shù)在3.5以上，石粉含量在8%以下。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)想通過(guò)棒磨機(jī)制砂調(diào)節(jié)砂的細(xì)度模數(shù)，但經(jīng)過(guò)系統(tǒng)生產(chǎn)平衡計(jì)算，按已經(jīng)安裝的5臺(tái)棒磨機(jī)的產(chǎn)砂量，降低細(xì)度模數(shù)后系統(tǒng)砂的總產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)計(jì)算出，通過(guò)黑旋風(fēng)回收細(xì)砂及石粉，其調(diào)節(jié)能力也難以達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 砂的石粉含量與產(chǎn)量矛盾

玄武巖具有 “易碎難磨”的特點(diǎn)，制砂后的石粉含量較低，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮通過(guò)黑旋風(fēng)回收石粉來(lái)解決。在試生產(chǎn)中，當(dāng)把石粉含量增加到18%以上時(shí)，不僅砂的產(chǎn)量大大降低，而且由于玄武巖保水性能好，砂脫水相當(dāng)困難。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，石粉含量在18%以上時(shí)，10 d很難將砂的含水率脫至8%以下。

在這種情況下，業(yè)主、監(jiān)理和承包商共同研究確定對(duì)砂生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行增容改造，同時(shí)決定將成品砂的石粉含量確定在10%～14%范圍內(nèi)，并要求石粉含量穩(wěn)定。增容改造施工在不影響正常砂石料生產(chǎn)供應(yīng)的前提下，于2007年1月啟動(dòng)，同年5月完成。

3 增容改造成果

3.1 生產(chǎn)能力滿足工程需要

金安橋水電站工程混凝土設(shè)計(jì)施工最高月強(qiáng)度所需砂石料為58萬(wàn)t，實(shí)際最高月強(qiáng)度出現(xiàn)在2008年1月，為67.52萬(wàn)t。而且連續(xù)4個(gè)月月供料強(qiáng)度超過(guò)58萬(wàn)t，左砂系統(tǒng)增容改造后實(shí)際生產(chǎn)能力滿足工程建設(shè)需要。

3.2 破碎設(shè)備選型正確

金安橋水電站左砂系統(tǒng)全部選用美卓 （Metso）公司生產(chǎn)的破碎設(shè)備。該公司生產(chǎn)的破碎設(shè)備具有噪音低、磨耗小、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。單臺(tái)破碎設(shè)備生產(chǎn)能力都在400 t/h左右。2號(hào)粗碎設(shè)備第一次更換襯套時(shí)，已生產(chǎn)骨料360萬(wàn)t；1號(hào)中碎設(shè)備更換襯套時(shí)已生產(chǎn)200萬(wàn)t，這在其他同類人工砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)中是少見(jiàn)的。

3.3 可根據(jù)需要生產(chǎn)各級(jí)別的骨料

由于玄武巖具有 “硬度高 （80～180 MPa）、 易碎、難磨”的特點(diǎn)，在混凝土實(shí)際施工中所需要的大石和小石的比例發(fā)生了變化，在系統(tǒng)加工生產(chǎn)時(shí)的砂石料均衡產(chǎn)量與設(shè)計(jì)時(shí)各級(jí)別的砂石料的均衡產(chǎn)量存在一定的出入。經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，左砂系統(tǒng)可以根據(jù)需要生產(chǎn)各個(gè)級(jí)別的砂石料。細(xì)碎和超細(xì)碎及三篩聯(lián)動(dòng)時(shí)，可閉路循環(huán)生產(chǎn)砂、中石和小石；第一、第二、第四篩分系統(tǒng)和中細(xì)碎設(shè)備聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)需要增加或減少大石的入倉(cāng)量，甚至可以做到大石的零入倉(cāng)。

3.4 解決了玄武巖砂的石粉含量問(wèn)題

玄武巖的基本特點(diǎn)就是 “易碎難磨”。金安橋工程玄武巖含鐵量高，大大增加了磨細(xì)難度。2006年3月7日，監(jiān)理部組織的金安橋水電站玄武巖軋制骨料試驗(yàn)成果專家咨詢會(huì)上，專家提出了 “試驗(yàn)結(jié)果表明玄武巖成砂產(chǎn)粉率低”，要 “最大限度地回收石粉”的建議。按照專家的建議，采取了一下增加石粉的措施：①在砂石系統(tǒng)三篩的集水槽內(nèi)增加1臺(tái)渣漿泵并配置1臺(tái)脫水篩，將三篩篩分流失的0.08 mm左右的顆粒部分回收；②利用4臺(tái)黑旋風(fēng)專門回收0.08 mm以下的石粉；③對(duì)進(jìn)入砂倉(cāng)的干砂采取了防雨措施，以減少石粉流失；④為了減小成品砂的脫水難度，生產(chǎn)砂時(shí)，將成品砂的石粉含量控制在10%～14%。在混凝土拌和時(shí)，再添加4%～5%的石粉。

3.5 解決了玄武巖砂脫水難的問(wèn)題

2007年7月16日，即進(jìn)入雨季不久，承擔(dān)混凝土施工的水電四局項(xiàng)目部反映砂的含水率高，無(wú)法生產(chǎn)碾壓混凝土。監(jiān)理部當(dāng)即在現(xiàn)場(chǎng)取樣做試驗(yàn)，取樣3組，檢測(cè)結(jié)果砂的含水率平均為8%。至此以后，由于雨季及高溫季節(jié)來(lái)臨，成品砂的含水率一直在8%左右，合格 （≤6%）率僅為20%，并且很不穩(wěn)定，給碾壓混凝土生產(chǎn)及溫控造成較大影響。為解決這一問(wèn)題，對(duì)構(gòu)成成品砂的粗砂和石粉及成品砂進(jìn)行了多次檢篩分析，并對(duì)多種脫水措施進(jìn)行了實(shí)施和試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這些試驗(yàn)，弄清了玄武巖砂脫水難的基本原因?yàn)椋孩俳鸢矘蚬こ绦鋷r含鐵量高，用磁鐵可將石片吸住。在“石打石”的制砂研磨過(guò)程中，理順了砂分子極性，成品砂很容易成團(tuán)，增強(qiáng)了砂的保水性能。②由于玄武巖料場(chǎng)裂隙多，巖石含泥量大，在生產(chǎn)過(guò)程中很難將砂中的泥沖洗干凈，增加了脫水難度?；谝陨显?，石粉含量在15%以上時(shí)，10 d內(nèi)很難將玄武巖成品砂的含水率降到6%以下。在業(yè)主、監(jiān)理和施工單位共同努力下，采取了毛料開(kāi)采精細(xì)化；每倉(cāng)砂售空后清洗盲溝及濾料；干濕砂分倉(cāng)分儲(chǔ)，在銷售時(shí)按15%～20%比例摻干砂等一系列措施后，解決了玄武巖砂脫水及含水量穩(wěn)定性問(wèn)題。

3.6 解決了中石 （20～40 mm）、 小石 （5～20 mm）入倉(cāng)含泥量大的問(wèn)題

由于受到自然資源的限制，金安橋水電站玄武巖毛料深埋坡積體下平均30多m，碎裂帶、斷層和夾層密布，因此，毛料的含泥量相當(dāng)大。在試生產(chǎn)時(shí)， 發(fā)現(xiàn)大石 （40～80 mm） 和特大石 （80～120 mm）入成品倉(cāng)的量相對(duì)少，沖洗得比較干凈。而中石和小石入倉(cāng)量相對(duì)較大，經(jīng)過(guò)三篩的一次沖洗，難以沖洗干凈，含泥量偏大。在改造施工時(shí)，在中石和小石入倉(cāng)前增加了沖洗篩進(jìn)行二次沖洗，保證了中石、小石的成品質(zhì)量。

4 結(jié)論及建議

金安橋水電站人工砂石加工系統(tǒng)改造施工完成后，制砂系統(tǒng)產(chǎn)量滿足設(shè)計(jì)要求。為了解決石粉含量與砂脫水的矛盾，業(yè)主決定將砂的石粉含量控制在10%～14%，考慮到運(yùn)輸過(guò)程中石粉的損失，監(jiān)理在實(shí)際生產(chǎn)中石粉含量按照11%～15%控制。在長(zhǎng)達(dá)近半年時(shí)間的混凝土施工強(qiáng)度超過(guò)原設(shè)計(jì)的最高強(qiáng)度的情況下，保證了砂石料的供應(yīng)，創(chuàng)造了玄武巖砂石料全年時(shí)段澆筑碾壓混凝土的成功先例。

總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，筆者提出幾個(gè)問(wèn)題供今后砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)參考：①粗碎生產(chǎn)系統(tǒng)的豎井僅為2 500 mm，井徑偏?。虎诎氤善妨蟼}(cāng)倉(cāng)容偏小，不利于生產(chǎn)調(diào)節(jié)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；③成品料倉(cāng)倉(cāng)容偏小，不利于砂石骨料脫水；④超細(xì)碎（Barmak9100）的制砂出料，采用大型脫水篩脫水，石粉流失和砂的細(xì)度模數(shù)損失較大。