(1.中國(guó)能建葛洲壩集團(tuán)公司，湖北 武漢 430033； 2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

巴基斯坦卡洛特水電站砂石加工系統(tǒng)工藝研究及生產(chǎn)實(shí)踐

王克發(fā)1劉曦2

(1.中國(guó)能建葛洲壩集團(tuán)公司，湖北武漢430033； 2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北武漢430010)

砂石加工系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是保證混凝土骨料質(zhì)量的關(guān)鍵。巴基斯坦卡洛特砂石加工系統(tǒng)在工藝上針對(duì)料場(chǎng)的特殊性，采取了有別于傳統(tǒng)天然料加工的工藝，即在一篩后進(jìn)行超徑石的處理，并在工藝上設(shè)置了一些質(zhì)量控制措施，有效保證了混凝土骨料的質(zhì)量，減少了加工工藝環(huán)節(jié)，降低了加工系統(tǒng)的建設(shè)成本和后期的運(yùn)行成本。生產(chǎn)實(shí)踐表明，針對(duì)關(guān)鍵工藝的研究是成功的。該工藝可為其他類似工程提供較好的借鑒與參考。

混凝土骨料；砂石加工； 天然料加工工藝； 生產(chǎn)實(shí)踐

1 工程概況

卡洛特(Karot)水電站位于巴基斯坦旁遮普邦境內(nèi)卡洛特橋上游1 km，電站裝機(jī)容量720 MW(4×180 MW)，其砂石加工系統(tǒng)承擔(dān)主體工程全部混凝土骨料和部分大壩填筑料以及噴護(hù)混凝土用砂石料生產(chǎn)，砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)三級(jí)配混凝土骨料，設(shè)計(jì)處理能力540 t/h，加工所需毛料由貝奧(Beor)天然砂礫石料場(chǎng)開采，并由場(chǎng)內(nèi)砂石加工系統(tǒng)加工。

貝奧料場(chǎng)礫(卵)石原巖成分主要為石英巖、玄武巖、石英砂巖、巖屑砂巖、變質(zhì)巖等，料場(chǎng)礫卵石的飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值大于97 MPa，場(chǎng)區(qū)洪水期易被洪水淹沒，枯水期水位較高。料場(chǎng)細(xì)骨料局部含泥量偏大，細(xì)度模數(shù)偏小，粗骨料局部含泥量偏大，級(jí)配不良。料場(chǎng)位于壩址右岸下游的杰赫勒姆(Jhelum)河支流，距壩址12～20 km，料場(chǎng)砂礫石儲(chǔ)量為 295.1萬m3。

2 料場(chǎng)砂石料級(jí)配狀況及產(chǎn)品質(zhì)量要求

2.1 料場(chǎng)狀況

料場(chǎng)砂礫石顆分成果統(tǒng)計(jì)見表1。砂的平均含量較低，且細(xì)度模數(shù)偏小，從現(xiàn)場(chǎng)看，整體料場(chǎng)骨料偏粗，但大料不多，大于300 mm的物料偏低。料場(chǎng)極其分散，沿貝奧河及其支流20余公里，各料場(chǎng)點(diǎn)物料級(jí)配極不均衡。

2.2 成品砂石料質(zhì)量要求

(1)混凝土骨料的質(zhì)量要求：150～40 mm含泥量不大于 0.5%， 40～5 mm含泥量不大于1%，砂中含泥量不大于3%，細(xì)度模數(shù) 2.4～2.8，其他各項(xiàng)指標(biāo)滿足水工混凝土的質(zhì)量要求。

(2)大壩填筑料的技術(shù)要求：需要加工的大壩填筑料是過渡料和排水墊層料，其質(zhì)量要求見表2。

3 關(guān)鍵工藝及其流程

3.1 工藝確定原則

(1)根據(jù)天然料料源抗壓強(qiáng)度高、磨蝕性大的特點(diǎn)，選用適當(dāng)?shù)募庸ぴO(shè)備；

(2)由于毛料天然級(jí)配的不穩(wěn)定性，工藝設(shè)計(jì)應(yīng)能靈活調(diào)整，以滿足混凝土澆筑不同時(shí)間段、不同級(jí)配的需要；

表1 料場(chǎng)砂礫石顆分成果統(tǒng)計(jì) %

表2 大壩過渡料和排水墊層料設(shè)計(jì)控制指標(biāo)

(3)根據(jù)系統(tǒng)所在地域特點(diǎn)適當(dāng)加大設(shè)備配置的富余度。

3.2 關(guān)鍵工藝研究

料場(chǎng)砂礫石料中砂的含量較少，且砂的細(xì)度模數(shù)偏低，80～300 mm的物料較多，通過現(xiàn)場(chǎng)觀察大于300 mm的物料較少，部分物料的含泥量偏高，料場(chǎng)的整體儲(chǔ)量比較緊張，且分布比較分散。因此，總體上采用篩分清洗、破碎、人工制砂補(bǔ)充的加工工藝。鑒于料場(chǎng)分布較分散，料場(chǎng)內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的物料粒徑組成差別較大，故工藝應(yīng)能適應(yīng)不同料場(chǎng)點(diǎn)的工況。

(1)大塊度物料的剔除。在開采過程中，盡量避免大料裝車；在砂石加工系統(tǒng)受料坑設(shè)置篦條篩，將大于300 mm的大塊料棄掉，小于300 mm的物料送入毛料堆場(chǎng)。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是在受料坑設(shè)置超徑石的破碎設(shè)備，貝奧料場(chǎng)大塊度含量不高，300 mm以上塊度的物料更少，因此，在受料坑設(shè)置篦條篩，剔除300 mm以上的顆粒，棄料較少，如果在料場(chǎng)選擇性裝運(yùn)，棄料將更少，這樣不僅能減少破碎機(jī)的運(yùn)行，更可能減少一段破碎，即將超徑石(粒徑大于300 mm)的破碎移至一篩后的工序，一篩的平衡后物料一起進(jìn)入粗碎，在工藝上減少了加工環(huán)節(jié)，且配置開口比較大的顎式破碎機(jī)，能保證大粒徑的物料順利進(jìn)入破碎機(jī)破碎。

(2)骨料沖洗分級(jí)。一篩的功能是將毛料中符合混凝土骨料質(zhì)量要求的物料全部篩分清洗出來，設(shè)置5層篩，上層為雙層篩，篩網(wǎng)為150 mm與80 mm；下層為3層篩，篩網(wǎng)為40，20，5 mm。大于80 mm的物料進(jìn)入顎破，80～40，40～20，20～5，小于5 mm出成品料。各級(jí)平衡料通過顎破進(jìn)入中碎調(diào)節(jié)堆。一篩采用濕法篩分工藝，采用 0.2 MPa的高壓水進(jìn)行沖洗，底部設(shè)置洗砂機(jī)。為防止細(xì)砂流失，設(shè)置細(xì)砂回收系統(tǒng)，并設(shè)置廢水處理系統(tǒng)。

(3)超徑石的破碎。設(shè)置粗碎車間，一篩中大于80 mm的物料全部進(jìn)入粗碎車間，粗碎車間設(shè)置2臺(tái)顎式破碎機(jī)，開路生產(chǎn)，開口采用E=100 mm，主要對(duì)150～300 mm的物料進(jìn)行破碎，150～80 mm的物料與80～40 mm的平衡料從顎式破碎機(jī)通過，破碎后的物料進(jìn)入中碎調(diào)節(jié)堆。超徑石破碎選擇顎式破碎機(jī)，該破碎機(jī)進(jìn)料口較大，有利于控制毛料開采的粒徑，減少棄料。

(4)平衡料的破碎。由于料場(chǎng)為砂礫石料，抗壓強(qiáng)度較高，磨蝕性強(qiáng)，設(shè)置中碎車間，配置2臺(tái)多缸圓錐破碎機(jī)，開口采用E=25 mm。顎破后的物料及一篩后成品料的平衡料進(jìn)入中碎圓錐破碎機(jī)，閉路生產(chǎn)，主要補(bǔ)充成品40～20mm、20～5 mm兩級(jí)料的不足，同時(shí)生產(chǎn)部分人工砂。

(5)粗骨料的補(bǔ)充與平衡。圓錐破碎機(jī)破碎后的物料進(jìn)入二篩，設(shè)置3層篩，篩網(wǎng)尺寸40，20，5 mm。大于40 mm的物料返回圓錐破碎機(jī)破碎，40～5mm的物料進(jìn)入立軸破碎機(jī)，小于5 mm的物料直接與三篩的成品砂混合，采用干式篩分。

(6)成品砂的補(bǔ)充與細(xì)度模數(shù)調(diào)整。天然砂平均含量?jī)H有20%，且細(xì)度模數(shù)偏低，通過洗泥，會(huì)流失一部分細(xì)砂，總的含砂量會(huì)減少，采用立軸破碎機(jī)制砂工藝，可以補(bǔ)充天然砂的不足。立軸破碎機(jī)破碎后的物料進(jìn)入三篩篩分，補(bǔ)充部分40～20，20～5 mm粗骨料的不足，由于天然砂的細(xì)度模數(shù)比較小，通過立軸沖擊破制砂與中碎部分成品砂，采用三篩調(diào)節(jié)5～3mm，小于3 mm的比例，從而調(diào)整成品砂的細(xì)度模數(shù)。三篩采用干式篩分，立軸與三篩構(gòu)成閉路循環(huán)。實(shí)際上成品砂由天然砂、中碎產(chǎn)生的流程砂、立軸破碎機(jī)生產(chǎn)的人工砂摻混而成。

(7)大壩填筑料生產(chǎn)工藝。大壩填筑所需的過渡層料、壩基排水墊層料和下游護(hù)坡砂礫石墊層料質(zhì)量要求較高，在大壩填筑期間由該系統(tǒng)生產(chǎn)，并將二篩、三篩篩分后的物料按一定比例混合，同時(shí)補(bǔ)充部分天然砂和80～40 mm的物料，混合后的物料直接堆存于填筑料堆場(chǎng)。通過篩分車間溜槽的調(diào)節(jié)，由該系統(tǒng)生產(chǎn)的大壩填筑料能很好地控制級(jí)配，從而有效地保證了質(zhì)量。

3.3 工藝流程

實(shí)施的加工系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 卡洛特砂石加工系統(tǒng)工藝流程

4 結(jié) 語

巴基斯坦卡洛特水電站砂石加工系統(tǒng)目前已建成投產(chǎn)，已完成約12萬m3合格的混凝土骨料的生產(chǎn)，從系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行看，關(guān)鍵工藝的設(shè)計(jì)是成功的，對(duì)混凝土骨料的質(zhì)量控制、減少建安投資與運(yùn)行成本起到了關(guān)鍵作用。

(1)對(duì)料場(chǎng)進(jìn)行選擇性裝車，可以大大減少大于300 mm的棄料量，從而減少這部分棄料的運(yùn)費(fèi)。從實(shí)際運(yùn)行看，進(jìn)入受料坑的物料中大于300 mm的約占3%，棄掉這部分物料可以有效簡(jiǎn)化加工工藝。

(2)一篩設(shè)置濕式篩分，設(shè)置5層篩，將成品料全部篩洗出來，減少了加工工藝環(huán)節(jié)，降低了運(yùn)行成本，減少了骨料不必要的破碎。顎式破碎機(jī)的進(jìn)口最大進(jìn)料塊500 mm×750 mm×900 mm，300～150 mm的物料和一篩的平衡料一起進(jìn)入顎式破碎機(jī)，減少了多條分料帶式運(yùn)輸機(jī)，從實(shí)際運(yùn)行狀況看，顎式破碎機(jī)運(yùn)行狀況良好。

(3)天然砂由一篩產(chǎn)出，含水率高達(dá)10%以上，二篩產(chǎn)出的流程砂、三篩產(chǎn)出的人工砂均為干砂，干濕兩種砂的均勻摻配是成品砂質(zhì)量控制的關(guān)鍵。天然砂雖然進(jìn)倉時(shí)含水較高，但脫水也快，對(duì)一篩產(chǎn)出的天然砂采用分倉堆存脫水，脫水后的天然砂再與人工砂在放料膠帶機(jī)上按一定的比例摻混，能很好地控制成品砂的細(xì)度模數(shù)。

(4)鑒于料場(chǎng)極其分散，各個(gè)取料點(diǎn)的粒徑組成差別較大，為穩(wěn)定系統(tǒng)生產(chǎn)，在后續(xù)的生產(chǎn)過程中，應(yīng)采取不同的取料點(diǎn)搭配開采，保持系統(tǒng)供料的基本穩(wěn)定。

(編輯：朱曉紅)

2017-03-31

王克發(fā)，男，中國(guó)能建葛洲壩集團(tuán)公司，工程師.

劉曦，男，長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，工程師.

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