唐　瑞

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安　710065)

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某商品砂石料項目工程砂石系統(tǒng)流程設計

唐瑞

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安710065)

摘要：混凝土骨料料源為渾然黑云母花崗閃長巖,物理力學試驗成果表明，干抗壓強度73.5～101 MPa，濕抗壓強度60.0～86.1 MPa。系統(tǒng)布置從技術經(jīng)濟的角度進行了充分論證,設備的選型配置充分考慮了渾然黑云母花崗閃長巖的特性,破碎篩分工藝采用3段破碎、3級篩分工藝，流程砂采用立軸式?jīng)_擊破碎機制砂工藝。文章主要結合系統(tǒng)工藝設計，對系統(tǒng)設計中的關鍵技術進行分析與總結。

關鍵詞：砂石加工系統(tǒng)；破碎；制砂； 篩分

1概述

1.1項目概況

本商品砂石料項目位于秦嶺，山脈主體呈近東西向展布，溝壑縱橫交錯，地形比較復雜，地形特征總體是：中部高、南北兩側低，西部高東部低，西部最高海拔1 422.00 m，東部最低海拔984.00 m，相對高差438.00 m。地勢陡峻，切割較深，植被發(fā)育。本項目主要生產(chǎn)5～15 mm、15～25 mm、少量25～31.5 mm砂石料，并伴生<5 mm砂料。

1.2料源簡介

本項目石料場區(qū)東西寬約1.1～2.0 km，南北長約1.0 km，開采區(qū)主要位于1 000.00 m高程以上，東西寬約1.0～2.0 km，南北長約1.0 km。

本料場巖石巖性為渾然黑云花崗閃長巖，干密度為2.68～2.72 g/cm3，干抗壓強度73.5～101 MPa，濕抗壓強度60.0～86.1 MPa，巖石的干、濕抗壓強度差異不大，巖石受裂隙影響，屬堅硬巖。

1.3項目布局

本商品砂石料項目主要包括石料場及砂石加工系統(tǒng)。石料場布置在1號溝上方，總面積約36 km2，圈定區(qū)域的料場有用料儲量約5 110萬m3；砂石加工系統(tǒng)沿溝順線布置，粗碎車間布置在1號溝附近，成品料場布置在2號溝溝口附近。

2砂石系統(tǒng)規(guī)模

2.1系統(tǒng)規(guī)模要求

由于本項目為商品砂石料，主要面向城市基礎建設市場，根據(jù)市場調(diào)研及業(yè)主要求，本項目要求如表1所示。

表1　砂石系統(tǒng)要求表

2.2系統(tǒng)規(guī)模確定

在料場毛料開采、運輸過程中的損耗系數(shù)按1.12計，毛料天然容重為2.7 t/ m3，每月按工作25 d計，日工作班制14 h[1]。則毛料日開采強度為3 000 000×2.7÷1.12÷12÷350=1722 t/h。

根據(jù)毛料日開采強度，確定規(guī)模系統(tǒng)處理能力為1 750 t/h。

3系統(tǒng)工藝設計

3.1工藝流程

根據(jù)本項目的特點及以往工程類比，本系統(tǒng)采用如下加工工藝[2]。

(1) 破碎工藝

砂石加工系統(tǒng)根據(jù)料源巖性及建筑用骨料的特點，工藝設計采用“3段破碎”、干法生產(chǎn)，其中粗碎為顎式破碎機開路生產(chǎn)，中碎為圓錐破碎機開路生產(chǎn)，細碎為圓錐破碎機閉路生產(chǎn)[3]。具體流程見圖1。

圖1　商品砂石料系統(tǒng)工藝流程簡圖

(2) 粗砂整形工藝

本系統(tǒng)粗砂整形工藝，采用目前國際上先進的立軸式?jīng)_擊破碎機對3級篩分生產(chǎn)的3～5 mm粗砂進行整形[4]。

(3) 流程設計

通過論證分析本系統(tǒng)加工工藝采用3段破碎、3級篩分和粗砂整形工藝， 31.5～25 mm、25～16 mm、16～5 mm粗骨料由3級篩分生產(chǎn)，人工砂由3級篩分、超細碎車間聯(lián)合配制生產(chǎn)，并按比例調(diào)配成合格成品砂。

(4) 工藝流程計算

在考慮料場料源巖性、產(chǎn)品粒度、產(chǎn)量、運行費用、設備成本等基礎上，并結合國內(nèi)同類巖性加工系統(tǒng)破碎經(jīng)驗，破碎機選擇粗碎為顎式破碎機，中細碎為圓錐破碎機，超細碎選擇立軸式?jīng)_擊破碎機。根據(jù)國內(nèi)外各知名廠家設備使用、試驗以及國內(nèi)工程實測數(shù)據(jù)綜合考慮選擇破碎機的產(chǎn)品粒度。通過流程平衡計算每個車間處理量見表2。

3.2除塵工藝

砂石加工系統(tǒng)中產(chǎn)生粉塵的部位大體上可分為兩大類：① 產(chǎn)生粉塵的數(shù)量相對較小或粉塵生成空間集中且?guī)臃蹓m的氣流流速較低，如膠帶機端頭、破碎車間、篩分車間等；② 粉塵量大、集中、流速高，如超細碎車間。為了體現(xiàn)綠色、環(huán)保的砂石生產(chǎn)基地，遵循國家、行業(yè)的有關法規(guī)，依據(jù)砂石加工生產(chǎn)工藝流程和平面布置，確認塵源控制點并選擇合適的除塵系統(tǒng)形式。

3.2.1防塵處理措施

砂石加工系統(tǒng)的破碎、篩分設備工作時必然產(chǎn)生石粉飛揚，造成的粉塵污染也是必然地，無法避免，只能根據(jù)各塵源點的特點采取相應必要的措施進行控制，粉塵控制一般可采取“封閉除塵、噴霧除塵、強排除塵”3種措施相結合。

3.2.2各車間防塵處理

(1) 膠帶機端頭

對于系統(tǒng)中易產(chǎn)生粉塵的膠帶機端頭搭接部位，采取“噴水霧降塵”的控制措施，可以有效地控制粉塵污染。

表2　砂石系統(tǒng)主要技術指標表　/(t·h-1)

(2) 粗碎車間

對于系統(tǒng)中的粗碎車間，采取“噴水霧降塵+封閉出料廊道”的控制措施：① 在破碎機進料端、出料端噴霧；② 對出料廊道出料端采用油布封閉噴霧。通過這2種措施可以有效地控制粉塵污染。

(3) 中細碎車間

對于系統(tǒng)中的中細碎車間，采取“封閉除塵”的控制措施。將中細碎車間破碎機的出料端采用鋼結構單獨進行封閉，由于封閉的環(huán)境粉塵濃度大，所以需要對其采用專門的設備進行處理，主要采用“風機抽風、除塵器除塵”的措施。破碎機的出料端封閉后的抽塵管路分別引至主管道中，再由主管道引至收塵設備。經(jīng)收塵設備收集的粉塵經(jīng)螺旋輸送機送往儲灰罐，并最終棄至指定棄渣場或另作它用。

(4) 篩分車間

對于系統(tǒng)中的篩分車間，采取“封閉車間+噴水霧降塵”的控制措施。將篩分車間篩分機篩面采用防雨帆布加以封閉，控制揚塵。同時在篩分機車間進料端、出料端噴水霧，并嚴格控制水量，以免造成篩分分級不暢及下一道工序物料的含水量超標。

(5) 超細碎車間

對立軸式破碎機的出料端封閉后的抽塵管路分別引至主管道中，再由主管道引至除塵設備。

3.3主要設備配置

根據(jù)工藝流程計算結果，粗碎車間選擇2臺C140顎式破碎機，中碎車間選擇2臺HP500EC圓錐破碎機，細碎車間選擇4臺HP500F圓錐破碎機，超細碎車間選擇1臺CV229立軸式破碎機，其設備配置見表3所示[5]。

表3　砂石加工系統(tǒng)主要設備表

4主要技術特點與關鍵工藝

系統(tǒng)在工藝設計上充分考慮了渾然黑云母花崗閃長巖原料的特性，選用和配置國內(nèi)外先進的高性能破碎篩分設備，不但可保證成品骨料具有優(yōu)良粒形，而且設備性能可靠、產(chǎn)量穩(wěn)定[6]。在人工砂生產(chǎn)上，考慮到市場需求，采用立式?jīng)_擊破僅對流程砂中的3～5 mm進行整形；成品砂由前段破碎篩分產(chǎn)生的<3 mm砂和整形的粗砂組成，并根據(jù)運行期石粉含量要求，預留選粉設備位置對成品砂進行選粉以靈活的調(diào)砂工藝可使成品砂的質(zhì)量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性得到了較好的控制[7]。

4.1技術特點

本項目砂石系統(tǒng)沿溝順線布置，粗碎車間布置在1號溝附近，成品料場布置在2號溝溝口附近，半成品部與成品部距離約1.1 km。成品料場與成品轉(zhuǎn)料場總容積約6萬m3。整個系統(tǒng)具有設計規(guī)模大、系統(tǒng)場地布置戰(zhàn)線長、成品料儲存多等特點。

4.2關鍵工藝

由于系統(tǒng)沿溝順線布置，半成品部與成品部距離約1.1 km ，第1篩分車間所含1級篩分、2級篩分，分級的<31.5 mm混合料通過3條膠帶機送入篩分調(diào)節(jié)料堆。其中一條膠帶機為曲線膠帶機，輸送量按照3 500 t/h進行設計。

4.3曲線膠帶機

本條曲線膠帶機為單線布置，水平長度L=1 085.08 m，帶寬B=1 400 mm，帶速V=4.0 m/s，水平轉(zhuǎn)彎半徑R=1 500 m，轉(zhuǎn)彎角度17.74°；立面設置2個凹弧段，半徑均為R=350 m，1個凸弧段，半徑為R=100 m。具有運輸量大、距離長、帶速高等特點。為保證本條膠帶機正常運行，在設計過程中，聯(lián)合膠帶機設備廠家，從設備運行可靠性、安全性方面采取以下措施[8]：

(1) 軟啟動時間為40 s，制動時間為25 s；

(2) 考慮到該條膠帶機沿山布置，雙向拉繩開關單側布置，每40 m布置1個；

(3) 跑偏開關每50 m布置1組；

(4) 膠帶機的尾部設置防打滑裝置；

(5) 在膠帶機落料管下緩沖托輥處，安裝縱向防撕裂裝置[9]。

曲線膠帶機主要參數(shù)見表4。

表4　輸送機主要技術參數(shù)表

5結語

本商品砂石料項目砂石系統(tǒng)從總體布置來看，充分利用了地形條件，簡潔美觀，布局合理。本系統(tǒng)具有幾大特點：

(1) 采用顎式破碎機+圓錐破碎機3段破碎方案，粗砂整形采用立軸式?jīng)_擊破碎機，所有破碎設備均為國際先進破碎設備；

(2) 采用國際先進的高頻振動篩篩分細骨料，解決了普通振動篩占地面積大的問題；

(3) 采用了高帶速的曲線膠帶機，減少了物料倒運環(huán)節(jié)，運行更安全、可靠。

(4) 設置了多達6萬m3的成品料堆場。在不影響成品砂石料銷售的情況下，留出更多的系統(tǒng)設備檢修時間以及料場覆蓋剝離周期。

參考文獻:

[1]水利水電施工組織設計手冊第四卷[M].4卷,輔助企業(yè).北京：中國水利水電出版社，1997.

[2]劉金明.烏江構皮灘水電站爛泥溝砂石加工系統(tǒng)設計[C] //中國水利水電工程第二屆砂石生產(chǎn)技術交流會論文集，2008.

[3]董婷,唐瑞.人工骨料加工中特殊情況的處理措施[J].西北水電,2014,(2)：59-61.

[4]阮光華.我國混凝土骨料加工技術的進展[J].建設機械技術與管理,2009,(01)：59-64.

[5]李衛(wèi)超,王暉.馬來西亞沐若水電站大壩人工骨料加工系統(tǒng)工藝設計[C]//第二屆水電工程施工系統(tǒng)與工程裝備技術交流會論文集(上),2010.

[6]戴科夫,龍德海,周政國.構皮灘水電站混凝土高拱壩施工技術[J].貴州水力發(fā)電,2007,(06)：12-16.

[7]孔繁忠,胡宏敏,劉金明.構皮灘水電站爛泥溝砂石系統(tǒng)設計與實踐[J].貴州水力發(fā)電,2006,(03)：49-52.

[8]GB/T17119-1997,連續(xù)搬運設備帶承載托輥的帶式輸送機運行功率和張力的計算[S].北京:中國標準出版社,1997.

[9]唐國宏，江政德，楊赟明.大運量、多弧段、長膠帶機輸送系統(tǒng)在龍開口工程中的應用[D]//第三屆水電工程施工系統(tǒng)專題交流會論文集；97-105.

Flow Design of Aggregate and Sand Processing System

TANG Rui

(Northwest Engineering Corporation Limited, Xi'an710065，China)

Abstract:The raw material of aggregate is the integrated biotite granodiorite. The tests of the physical mechanics proves that its dry compressive strength is 73.5～101 MPa and its wet compressive strength is 60.0～86.1 MPa. The system arrangement is fully demonstrated in terms of technology and economy. Features of the raw materials are considered while equipment is selected. Therefore, three-level crushing and three-level sieving are applied. Sand is processed by the vertical-shaft impact crusher. In the paper, the key technology of the system design is analyzed and summarized in combination of the technical design of the system.

Key words:aggregate and sand processing system; crushing; sand processing; sieving

中圖分類號：TU63;TV42

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.01.014

作者簡介：唐瑞(1979- )，男，四川省蓬安縣人，工程師，主要從事水利水電工程設計工作.

收稿日期：2015-07-07

文章編號：1006—2610(2016)01—0054—03