某商品砂石料項目工程砂石系統流程設計

唐　瑞

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安　710065)

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某商品砂石料項目工程砂石系統流程設計

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。系統布置從技術經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，流程砂采用立軸式沖擊破碎機制砂工藝。文章主要結合系統工藝設計，對系統設計中的關鍵技術進行分析與總結。

關鍵詞：砂石加工系統；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，植被發育。本項目主要生產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

本項目石料場區東西寬約1.1～2.0 km，南北長約1.0 km，開采區主要位于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。石料場布置在1號溝上方，總面積約36 km2，圈定區域的料場有用料儲量約5 110萬m3；砂石加工系統沿溝順線布置，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砂石系統規模

2.1系統規模要求

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

表1　砂石系統要求表

2.2系統規模確定

在料場毛料開采、運輸過程中的損耗系數按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。

根據毛料日開采強度，確定規模系統處理能力為1 750 t/h。

3系統工藝設計

3.1工藝流程

根據本項目的特點及以往工程類比，本系統采用如下加工工藝[2]。

(1) 破碎工藝

砂石加工系統根據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，其中粗碎為顎式破碎機開路生產，中碎為圓錐破碎機開路生產，細碎為圓錐破碎機閉路生產[3]。具體流程見圖1。

圖1　商品砂石料系統工藝流程簡圖

(2) 粗砂整形工藝

本系統粗砂整形工藝，采用目前國際上先進的立軸式沖擊破碎機對3級篩分生產的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，人工砂由3級篩分、超細碎車間聯合配制生產，并按比例調配成合格成品砂。

(4) 工藝流程計算

在考慮料場料源巖性、產品粒度、產量、運行費用、設備成本等基礎上，并結合國內同類巖性加工系統破碎經驗，破碎機選擇粗碎為顎式破碎機，中細碎為圓錐破碎機，超細碎選擇立軸式沖擊破碎機。根據國內外各知名廠家設備使用、試驗以及國內工程實測數據綜合考慮選擇破碎機的產品粒度。通過流程平衡計算每個車間處理量見表2。

3.2除塵工藝

砂石加工系統中產生粉塵的部位大體上可分為兩大類：① 產生粉塵的數量相對較小或粉塵生成空間集中且帶動粉塵的氣流流速較低，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。為了體現綠色、環保的砂石生產基地，遵循國家、行業的有關法規，依據砂石加工生產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形式。

3.2.1防塵處理措施

砂石加工系統的破碎、篩分設備工作時必然產生石粉飛揚，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

對于系統中易產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　砂石系統主要技術指標表　/(t·h-1)

(2) 粗碎車間

對于系統中的粗碎車間，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。經收塵設備收集的粉塵經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　砂石加工系統主要設備表

4主要技術特點與關鍵工藝

系統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良粒形，而且設備性能可靠、產量穩定[6]。在人工砂生產上，考慮到市場需求，采用立式沖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生的<3 mm砂和整形的粗砂組成，并根據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砂工藝可使成品砂的質量、穩定性和經濟性得到了較好的控制[7]。

4.1技術特點

本項目砂石系統沿溝順線布置，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。成品料場與成品轉料場總容積約6萬m3。整個系統具有設計規模大、系統場地布置戰線長、成品料儲存多等特點。

4.2關鍵工藝

由于系統沿溝順線布置，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節料堆。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，水平轉彎半徑R=1 500 m，轉彎角度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見表4。

表4　輸送機主要技術參數表

5結語

本商品砂石料項目砂石系統從總體布置來看，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沖擊破碎機，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，減少了物料倒運環節，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.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設計[C] //中國水利水電工程第二屆砂石生產技術交流會論文集，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.

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[8]GB/T17119-1997,連續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、長膠帶機輸送系統在龍開口工程中的應用[D]//第三屆水電工程施工系統專題交流會論文集；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