巴基斯坦卡洛特水電站砂石加工系統工藝研究及生產實踐

(1.中國能建葛洲壩集團公司，湖北 武漢 430033； 2.長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

巴基斯坦卡洛特水電站砂石加工系統工藝研究及生產實踐

王克發(fā)1劉曦2

(1.中國能建葛洲壩集團公司，湖北武漢430033； 2.長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，湖北武漢430010)

砂石加工系統的工藝設計是保證混凝土骨料質量的關鍵。巴基斯坦卡洛特砂石加工系統在工藝上針對料場的特殊性，采取了有別于傳統天然料加工的工藝，即在一篩后進行超徑石的處理，并在工藝上設置了一些質量控制措施，有效保證了混凝土骨料的質量，減少了加工工藝環(huán)節(jié)，降低了加工系統的建設成本和后期的運行成本。生產實踐表明，針對關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； 生產實踐

1 工程概況

卡洛特(Karot)水電站位于巴基斯坦旁遮普邦境內卡洛特橋上游1 km，電站裝機容量720 MW(4×180 MW)，其砂石加工系統承擔主體工程全部混凝土骨料和部分大壩填筑料以及噴護混凝土用砂石料生產，砂石加工系統生產三級配混凝土骨料，設計處理能力540 t/h，加工所需毛料由貝奧(Beor)天然砂礫石料場開采，并由場內砂石加工系統加工。

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

2 料場砂石料級配狀況及產品質量要求

2.1 料場狀況

料場砂礫石顆分成果統計見表1。砂的平均含量較低，且細度模數偏小，從現場看，整體料場骨料偏粗，但大料不多，大于300 mm的物料偏低。料場極其分散，沿貝奧河及其支流20余公里，各料場點物料級配極不均衡。

2.2 成品砂石料質量要求

(1)混凝土骨料的質量要求：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%，細度模數 2.4～2.8，其他各項指標滿足水工混凝土的質量要求。

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

3 關鍵工藝及其流程

3.1 工藝確定原則

(1)根據天然料料源抗壓強度高、磨蝕性大的特點，選用適當的加工設備；

(2)由于毛料天然級配的不穩(wěn)定性，工藝設計應能靈活調整，以滿足混凝土澆筑不同時間段、不同級配的需要；

表1 料場砂礫石顆分成果統計 %

表2 大壩過渡料和排水墊層料設計控制指標

(3)根據系統所在地域特點適當加大設備配置的富余度。

3.2 關鍵工藝研究

料場砂礫石料中砂的含量較少，且砂的細度模數偏低，80～300 mm的物料較多，通過現場觀察大于300 mm的物料較少，部分物料的含泥量偏高，料場的整體儲量比較緊張，且分布比較分散。因此，總體上采用篩分清洗、破碎、人工制砂補充的加工工藝。鑒于料場分布較分散，料場內各個點的物料粒徑組成差別較大，故工藝應能適應不同料場點的工況。

(1)大塊度物料的剔除。在開采過程中，盡量避免大料裝車；在砂石加工系統受料坑設置篦條篩，將大于300 mm的大塊料棄掉，小于300 mm的物料送入毛料堆場。傳統的生產工藝是在受料坑設置超徑石的破碎設備，貝奧料場大塊度含量不高，300 mm以上塊度的物料更少，因此，在受料坑設置篦條篩，剔除300 mm以上的顆粒，棄料較少，如果在料場選擇性裝運，棄料將更少，這樣不僅能減少破碎機的運行，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，能保證大粒徑的物料順利進入破碎機破碎。

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

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

(4)平衡料的破碎。由于料場為砂礫石料，抗壓強度較高，磨蝕性強，設置中碎車間，配置2臺多缸圓錐破碎機，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入中碎圓錐破碎機，閉路生產，主要補充成品40～20mm、20～5 mm兩級料的不足，同時生產部分人工砂。

(5)粗骨料的補充與平衡。圓錐破碎機破碎后的物料進入二篩，設置3層篩，篩網尺寸40，20，5 mm。大于40 mm的物料返回圓錐破碎機破碎，40～5mm的物料進入立軸破碎機，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)成品砂的補充與細度模數調整。天然砂平均含量僅有20%，且細度模數偏低，通過洗泥，會流失一部分細砂，總的含砂量會減少，采用立軸破碎機制砂工藝，可以補充天然砂的不足。立軸破碎機破碎后的物料進入三篩篩分，補充部分40～20，20～5 mm粗骨料的不足，由于天然砂的細度模數比較小，通過立軸沖擊破制砂與中碎部分成品砂，采用三篩調節(jié)5～3mm，小于3 mm的比例，從而調整成品砂的細度模數。三篩采用干式篩分，立軸與三篩構成閉路循環(huán)。實際上成品砂由天然砂、中碎產生的流程砂、立軸破碎機生產的人工砂摻混而成。

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

3.3 工藝流程

實施的加工系統工藝流程見圖1。

圖1 卡洛特砂石加工系統工藝流程

4 結 語

巴基斯坦卡洛特水電站砂石加工系統目前已建成投產，已完成約12萬m3合格的混凝土骨料的生產，從系統實際生產運行看，關鍵工藝的設計是成功的，對混凝土骨料的質量控制、減少建安投資與運行成本起到了關鍵作用。

(1)對料場進行選擇性裝車，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費。從實際運行看，進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化加工工藝。

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

(3)天然砂由一篩產出，含水率高達10%以上，二篩產出的流程砂、三篩產出的人工砂均為干砂，干濕兩種砂的均勻摻配是成品砂質量控制的關鍵。天然砂雖然進倉時含水較高，但脫水也快，對一篩產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上按一定的比例摻混，能很好地控制成品砂的細度模數。

(4)鑒于料場極其分散，各個取料點的粒徑組成差別較大，為穩(wěn)定系統生產，在后續(xù)的生產過程中，應采取不同的取料點搭配開采，保持系統供料的基本穩(wěn)定。

(編輯：朱曉紅)

2017-03-31

王克發(fā)，男，中國能建葛洲壩集團公司，工程師.

劉曦，男，長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，工程師.

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