基于提高效益的砂石系統破碎環節自動化改造

湯立群

摘 要：砂石生產系統中棄料成本在整個生產直接成本中占較大比重，因此對羊曲右岸砂石系統實際生產工藝和生產設備性能進行研究，調節毛料級配不平衡因素，減少生產環節和級配不平衡造成的棄料，節約生產成本，使項目利潤最大化。

關鍵詞：砂石系統；破碎；自動化；改造；效益

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0103-02

1 工程概況

羊曲水電站位于青海省海南州興?？h與貴南縣交界處，是黃河干流龍羊峽水電站上游“茨哈、班多和羊曲”三個規劃梯級電站的最下一級，該水電站水庫正常蓄水位為2715m，死水位2713m，正常蓄水位時水庫庫容14.724億m3，工程規模為一等大（1）型工程。羊曲水電站設計混凝土量約132萬m3，混凝土骨料采用野狐峽天然砂石料場右岸Ⅰ區、Ⅱ區開采料和部分河道疏浚料進行加工，料源成份為砂巖、灰巖、花崗巖及少量石英巖。

2 課題背景

羊曲水電站砂石骨料加工系統要供應整個電站混凝土生產使用，規模和強度較大，砂石骨料總需用量175萬m3。要確保生產骨料級配良好、減少棄料，同時滿足成本節約和環保的要求，必須要對砂石生產工藝和設備性能進行研究。天然砂石系統在國內一些水電工程上使用較多，但是目前形成可借鑒的資料較少，通過本工程砂石系統工況研究，積累砂石系統生產方面的運行管理經驗，總結成果，便于在以后類似項目工藝設計及運行等方面進行參考。

3 關鍵技術路線

根據野狐峽料場勘察資料，該料場粗骨料天然級配理想，大于150mm的超徑石含量極少，含泥量符合規范要求；細骨料質量較差，細度模數高低懸殊，不均衡，含泥量普遍超標，平均粒徑偏細。針對料源級配情況和巖性情況，結合本工程的料源不確定性特點，砂石加工工藝流程設計采運棄料和破碎相結合的工藝流程平衡設計思路，即棄除大于180mm的超徑毛料，180mm以下的毛料進行工藝平衡，將80-180mm的超徑石經過逐級破碎平衡，滿足骨料平衡要求。因此，砂石系統工藝設計中不設粗碎環節，只設中細碎環節，采用立軸沖擊破及棒磨機聯合制砂，并考慮天然砂料的清洗和級配調整。

4 主要的技術經濟指標

為了適應生產的不均勻性，系統設計有半成品料堆、預篩分調節料堆。系統的不平衡生產造成部分工序超強度生產或延長系統生產時間才能滿足工程需要，另一方面還將增加料堆富余料的倒運費用。本砂石系統生產工期緊、規模大、生產強度不均衡。羊曲水電站設計混凝土量約132萬m3，通過對砂石設備性能研究，既確保安全運行、又能加快施工進度、降低施工成本，有很大的經濟效益，初步估算初步預計節約成本100萬元～200萬元。羊曲水電站砂石加工系統在進行設備選型時，充分考慮了料場天然級配的波動，及不同級配需求時各級骨料用量的變化，使系統對料場及混凝土級配的變化適應性增強。

5 主要實驗研究過程

5.1 試驗階段

利用運行的砂石設備進行模擬試驗，檢測出毛料的級配情況。野狐峽料場粗骨料物理和化學性能良好，各項指標均滿足規范要求。細骨料細度模數偏低，平均粒徑較細，含泥量普遍超標，空隙率略高。料場超徑石含量較少，有效粒徑含量較高，含礫率、含砂率均較高，級配較好。干松混合密度、比重、空隙率、吸水率、有機質、輕物質及針片狀顆粒含量等指標均能滿足砼用粗骨料的質量技術要求。細骨料試驗成果表明：砂的級配較好，細度模數1.72～2.54，平均值2.22，滿足規范要求，含泥量4.5%～20.0%，平均10.4%，大于規范要求的<3%。試驗得出數據：大石的含量大約為19.87%，中石的含量大約為20.2%，小石的含量大約為23.23%，砂子的含量大約為19.6%。

5.2 試驗分析階段

合同中要求項目部生產混凝土132萬方，需要毛料約180萬方，按照試驗階段我部得出的各種骨料的含量值，可以次推算出180萬毛料生產出來的各骨料的總量。根據業主提供的混凝土配合比，故我部計算出生產132萬方混凝土所需的骨料總量，兩者相比較，我們不難發現，大石生產的富余系數很大，則小石，中石，砂子的生產量將無法滿足需求。所以我們通過對設備進行改造以提高小石，中石，砂子的生產量，保證整個系統的生產量滿足生產混凝土的需求量。

5.3 設備改造

根據目前破碎行業的新概念，大破碎比、具有層壓破碎的圓錐破最適合本工程的需要。利用精力層壓破碎新理念解決靜力擠壓破碎骨料粒型存在針片狀問題；選用粗腔型小排料口的圓錐破碎機，通過調整圓錐破碎機的開口尺寸，加大破碎比，發揮靜力層壓破碎新技術，可充分調整出料的級配、粒型，平衡系統生產、優化產品粒型，減少骨料工藝流程循環量，達到高效生產的目的。因為針對本系統的中碎和細碎車間設備進行改造，達到級配平衡，棄料減少的目的[1]。

5.3.1 中碎車間改進方法

（1）更換高功率的電機。將原有的160kw的電機更換成為185kw的電機，電機功率加大。因為破碎機圓錐部在偏心套的迫動下繞一周固定點作旋擺運動從而使破碎圓錐的破碎璧時而靠近又時而離開固裝在調整套上的扎臼壁表面，電機功率加大能更好的提高帶載能力，使砂礫石在破碎腔內受到沖擊頻率增加，擠壓和彎曲作用使得砂礫石的破碎效率更高，加之其配備的自動控制和保護功能的潤滑系統使其運行更保證可靠。（2）將圓錐破中動錐提升1cm，使圓錐破動錐和圓錐破內壁周圍的靜耐磨件的間距較少，排料口減小。由于原有圓錐破設備中的動錐外圍動耐磨件和圓錐皮內壁的靜耐磨件為4cm后，設備在運行過程和卸料過程時沿工作表面交替連續進行，將動錐外圍動耐磨件和圓錐皮內壁的靜耐磨件均加厚為5cm，大大減小其間距，排料口相比減小，物料夾在兩椎體之間，受到擠壓力度變大，彎曲和剪切作用增加，破碎頻率增加，同時破碎比增加，生產物料粒度更均勻，多呈立方體形狀，動力消耗較低，動錐工作表面的磨損也較均勻，從而達到通過圓錐破破碎的骨料粒徑減小的目的，這樣以來通過圓錐破破碎后的石子的粒徑就會減小，以此來達到減少大石生產量，增加中小石生產量的目的。

5.3.2 細碎車間改進方法

（1）更換高功率的電機。將原有的90kw的電機更換成為110kw的電機，電機功率加大。因為破碎機圓錐部在偏心套的迫動下繞一周固定點作旋擺運動從而使破碎圓錐的破碎璧時而靠近又時而離開固裝在調整套上的扎臼壁表面，電機功率加大能更好的提高帶載能力，使砂礫石在破碎腔內受到沖擊頻率增加，擠壓和彎曲作用使得砂礫石的破碎效率更高，加之其配備的自動控制和保護功能的潤滑系統使其運行更保證可靠。（2）將圓錐破中動錐提升1cm，使圓錐破動錐和圓錐破內壁周圍的靜耐磨件的間距較少，排料口減小。由于原有圓錐破設備中的動錐外圍動耐磨件和圓錐皮內壁的靜耐磨件為3cm后，設備在運行過程和卸料過程時沿工作表面交替連續進行，將動錐外圍動耐磨件和圓錐皮內壁的靜耐磨件均加厚為4cm，大大減小其間距，排料口相比減小，物料夾在兩椎體之間，受到擠壓力度變大，彎曲和剪切作用增加，破碎頻率增加，同時破碎比增加，生產物料粒度更均勻，多呈立方體形狀，動力消耗較低，動錐工作表面的磨損也較均勻，從而達到通過圓錐破破碎的骨料粒徑減小的目的，這樣以來通過圓錐破破碎后的石子的粒徑就會減小，以此來達到減少大石生產量，增加中小石生產量的目的。

總之，通過上述兩種情況的改造，使得新改造后的系統中小石生產量大大增加。小石和中石的生產量增大后，通過膠帶機回到立軸式沖擊破碎機上的中小石量也將明顯增加，通過立軸破碎機生產出來的砂子量也將明顯增加，從而增加砂子的生產量；通過膠帶機進入棒磨機中的小石量也明顯增加，通過棒磨機生產出來的砂子量也明顯增加，從而達到提高砂子產量的目的。

6 設備改造后綜合經濟效益分析

通過對中細碎車間破碎機的改造，減少了棄料和大石的生產量，提高了中石、小石、砂子的生產量，更好的滿足了混凝土生產的需求量，縮短了施工工期，節約了資源的浪費，提高了經濟效益，具有良好的推廣應用前景。

參考文獻

[1]SL 677-2014.水工混凝土施工規范[S].endprint