砂石加工系統設計及運行過程中常見問題及解決措施

趙杰 王迎

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410007）

0 前言

砂石加工系統是水電工程的“糧倉”，其生產的砂石骨料質量直接影響著混凝土的質量，從而影響到整個工程的安全性、可靠性。自七十年代開始，我國在大型水電工程中廣泛采用人工砂石骨料。通過不斷吸取過去砂石系統設計運行經驗，砂石加工系統工藝技術日趨成熟，運行管理水平越來越高。本文擬對目前水電工程人工砂石加工系統在設計和運行中常見的問題及解決措施作簡要論述。

1 砂石加工系統設計常見問題及解決措施

1.1 破碎設備選型問題

破碎設備選型是否合理是決定砂石加工系統成功與否的首要因素，設備選型取決于原料的物理性能（如原料的抗壓強度、壓碎性指標、磨蝕性指數等）。

破碎設備選型時首先應考慮巖石的可碎性，旋回破碎機、顎式破碎機、圓錐破碎機適合中等可碎、難碎性巖石，反擊式破碎機、錘式破碎機適合中等可碎、易碎性巖石。巖石性質極大地影響著破碎設備的選用，影響著砂石骨料的質量和成本。因此破碎設備的選型必須細致地分析了解巖石性質，并通過小型試驗，試驗室試驗，然后經過技術經濟比較，做出合理選擇。

由于各種巖石的礦物成份、結構和構造的不同，巖石破碎后的粒形和級配也不盡相同。質地堅硬的石英砂巖及各種浸入火成巖粒形最差，針片狀含量多，而中等硬度的石灰巖、白云質灰巖針片狀含量很少。通過大量的實驗證明，不同的破碎機產生針片狀含量效果不同。顎式破碎機比旋回及圓錐破碎機生產的粗骨料的針片狀含量略高，而反擊式特別是錘式破碎機生產的粗骨料的針片狀含量顯著降低。但反擊式破碎機破碎產品石粉含量相對顎式破碎機和圓錐破碎機多。破碎設備選型時應綜合考慮破碎產品針片狀含量及石粉含量問題。

1.2 半成品料倉和中間調節料倉設計問題

半成品料倉一般設于粗碎之后，中細碎及篩分之前。由于粗碎車間與毛料開采運輸作業班制匹配，一般是白天運行，而半成品之后的破碎篩分環節可以3班制連續運行，半成品料倉可以解決粗碎和后續破碎篩分環節作業時間不匹配的問題。粗碎設備處理能力在設計選型時留有較大富余，其額定處理能力往往大于系統的設計處理能力，生產過程中產量波動較大，后續破碎篩分設備處理能力富余較少，在半成品料倉下方設給料機均勻給料，這樣可以保證后續環節連續穩定運行。因此，半成品料倉在整個系統中是必不可少的。半成品料倉儲量一般考慮1-3d需要量，場地大時取大值，場地緊張取小值。

中間調節料倉一般設于中碎、細碎、超細碎、棒磨制砂車間，并通過給料機向破碎設備均勻給料，其主要作用是保證破碎設備連續穩定運行，對于設備數量多的情況，中間調節料倉還起到分料的作用。中間調節料倉以往常采用地面料堆的結構形式，儲量一般為1-2h車間的處理量。在場地緊張，地形坡度較陡的情況下，為減少開挖工程量，料倉可采用鋼筋混凝土結構，料倉儲量為0.5h車間儲量。

1.3 物料轉運落差問題

粗碎設備其出料口距離下部帶式輸送機間落差較大，且破碎后物料塊度多數為≤300mm，這些塊石直接砸在帶式輸送機上，會出現將緩沖托輥砸壞，輸送帶磨損加快等現象。此問題可采取的改進措施是將下部帶式輸送機緩沖托輥更換為緩沖料床，改變出料溜槽傾角，以減小對下部帶輸送機的沖擊。如果落差特別大且在空間允許的情況下可考慮增加緩沖給料設備。

1.4 溜槽磨損問題

由于物料的多棱角特性、原料本身的搞磨蝕性以及部分物料輸送落差大造成輸送過程中絕大多數溜槽沖擊磨損嚴重、使用壽命短。此問題可采取的改進措施是，在受沖擊較大的溜槽內部鋪設錳鋼或其他材質襯板，或改變溜槽的結構形式，在溜槽內形成料磨料，如在溜槽入口設矩形緩沖倉、溜槽底板做出臺階形式等。在輸送含土物料時，建議采用加厚溜子鋼板，加大溜槽角度處理，不需要采用料磨料的結構設計，因為料磨料溜槽結構容易引起含土物料堵塞溜槽。

1.5 粉塵收集及輸送問題

隨著環保要求日趨嚴格，系統粉塵污染問題越來越受到重視。破碎篩分車間是主要的粉塵污染源，目前粉塵治理措施主要是破碎篩分車間采取全封閉結構并配置收塵器，堆場配置噴霧除塵設施。通過科學的設計，粉塵可以做到達標排放。

收塵器收集的石粉應通過氣力輸送或采用拉鏈機、提升機設備輸送至石粉庫集中儲存，不能將收塵器收集的石粉落回至下游帶式輸送機，以避免產生二次揚塵，增加下游環節收塵負荷。

系統生產過程中可能會因為原料的含水率超標，陰雨天氣等原因導致石粉潮濕，最終導致石粉庫板結。因此生產過程中應嚴格控制原料含水率，做好車間的密封設施，石粉的儲存時間不超過3d。

1.6 含泥量超標問題

人工砂石骨料主要是對成品料中含泥量的控制。成品砂石料含泥量的控制分源頭控制、系統加工工藝控制及生產組織措施。

源頭控制主要是合理組織料場施工，嚴格區分弱風化和強風化界限，將強風化料作為棄料。

系統加工工藝控制：水資源相對豐富地區，一般采用濕法作業，采取設置專門的洗石設備、在篩分設備上加高壓水沖洗，或在篩分分級后進成品堆場之前在直線振動脫水篩上加高壓水沖洗等措施。在水電工程中常采用濕法作業，可有效保證骨料含泥量達標。

在水資源缺乏地區，可將經粗碎后的物料采取篩分設備進行分離加工，篩去O～20mm的顆粒，目前商品骨料加工系統就常采用這種方法棄除原料中的部分含泥量大的部分。

生產組織措施主要禁止無關設備和人員進入成品料堆場，堆料場地面應平整，并有適當的坡度和截排水設施，防止車間以外的泥水進入堆場，避免二次污染；成品料的堆存時間不宜過長，盡量做到及時周轉使用。

1.7 石粉含量控制問題

《水工混凝土施工規范》中規定，水工用細骨料石粉含量要求在6～18%，對碾壓混凝土用砂的石粉含量要求12%～22%。國內大型人工砂石加工系統大多碾壓砂石粉含量不足，也有工程用砂石粉含量超標現象發生。

干法制砂工藝僅采用立軸沖擊破制砂，產生的砂中石粉含量一般能滿足常態混凝土用砂要求，對于中等可碎和易碎性巖石，破碎后的砂中石粉含量可能超標，這時可選用比較常用的三分離選粉機去除多余的石粉。

濕法制砂工藝采用立軸破或棒磨機制砂，產生的砂通過水洗，然后通過螺旋分級機分離，砂中的石粉被螺旋分級機的溢流水帶走，因此砂中的石粉含量較低，需要回收石粉以滿足工程需要。目前工藝上一般設置石粉回收車間，配置水力旋流器來進行細沙回收，回收的石粉通過帶式輸送機均勻的添加到成品砂入倉帶式輸送機上。

1.8 含水率控制問題

目前國內大中型水電工程制砂常采用全濕法制砂工藝，即立軸沖擊破制砂輔以棒磨機制砂均采用濕法生產，為了使含水率降低到規定范圍內且穩定，一般先采取直線振動篩或者真空脫水、離心脫水等機械脫水方式脫掉砂中大部分水分，能將原含水率約25%的砂脫水至15%左右，然后采取自然堆存脫水5-7d后，含水率可降低在6%以內。此方法脫水效果較好，但需要設3個成品砂堆，堆場占地面積較大，且場內污水難以收集處理，在場地足夠的情況下可采用此工藝生產砂。

對于場地緊張，難以形成大的堆存的系統，為節省投資，可采取半干法制砂的工藝，即立軸破制砂采用干法生產工藝，棒磨制砂采用濕法制砂工藝，且以立軸破制砂為主，然后將2個車間生產的砂在進入堆場之前在帶輸送機上均勻摻混，此方法可將砂的含水率控制在6%以內。

2 結語

砂石骨料的質量直接影響著混凝土質量，決定了工程的質量。砂石骨料的質量取決于砂石原料自身的質量、破碎設備選型、加工工藝、運行管理水平等因素，因此必須在設計、運行全過程中加以嚴格控制，盡可能提高成品骨料的質量。