某商品砂石料项目工程砂石系统流程设计

唐　瑞

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安　710065)



某商品砂石料项目工程砂石系统流程设计

唐瑞

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安710065)

摘要：混凝土骨料料源为浑然黑云母花岗闪长岩,物理力学试验成果表明，干抗压强度73.5～101 MPa，湿抗压强度60.0～86.1 MPa。系统布置从技术经济的角度进行了充分论证,设备的选型配置充分考虑了浑然黑云母花岗闪长岩的特性,破碎筛分工艺采用3段破碎、3级筛分工艺，流程砂采用立轴式冲击破碎机制砂工艺。文章主要结合系统工艺设计，对系统设计中的关键技术进行分析与总结。

关键词：砂石加工系统；破碎；制砂； 筛分

1概述

1.1项目概况

本商品砂石料项目位于秦岭，山脉主体呈近东西向展布，沟壑纵横交错，地形比较复杂，地形特征总体是：中部高、南北两侧低，西部高东部低，西部最高海拔1 422.00 m，东部最低海拔984.00 m，相对高差438.00 m。地势陡峻，切割较深，植被发育。本项目主要生产5～15 mm、15～25 mm、少量25～31.5 mm砂石料，并伴生<5 mm砂料。

1.2料源简介

本项目石料场区东西宽约1.1～2.0 km，南北长约1.0 km，开采区主要位于1 000.00 m高程以上，东西宽约1.0～2.0 km，南北长约1.0 km。

本料场岩石岩性为浑然黑云花岗闪长岩，干密度为2.68～2.72 g/cm3，干抗压强度73.5～101 MPa，湿抗压强度60.0～86.1 MPa，岩石的干、湿抗压强度差异不大，岩石受裂隙影响，属坚硬岩。

1.3项目布局

本商品砂石料项目主要包括石料场及砂石加工系统。石料场布置在1号沟上方，总面积约36 km2，圈定区域的料场有用料储量约5 110万m3；砂石加工系统沿沟顺线布置，粗碎车间布置在1号沟附近，成品料场布置在2号沟沟口附近。

2砂石系统规模

2.1系统规模要求

由于本项目为商品砂石料，主要面向城市基础建设市场，根据市场调研及业主要求，本项目要求如表1所示。

表1　砂石系统要求表

2.2系统规模确定

在料场毛料开采、运输过程中的损耗系数按1.12计，毛料天然容重为2.7 t/ m3，每月按工作25 d计，日工作班制14 h[1]。则毛料日开采强度为3 000 000×2.7÷1.12÷12÷350=1722 t/h。

根据毛料日开采强度，确定规模系统处理能力为1 750 t/h。

3系统工艺设计

3.1工艺流程

根据本项目的特点及以往工程类比，本系统采用如下加工工艺[2]。

(1) 破碎工艺

砂石加工系统根据料源岩性及建筑用骨料的特点，工艺设计采用“3段破碎”、干法生产，其中粗碎为颚式破碎机开路生产，中碎为圆锥破碎机开路生产，细碎为圆锥破碎机闭路生产[3]。具体流程见图1。

图1　商品砂石料系统工艺流程简图

(2) 粗砂整形工艺

本系统粗砂整形工艺，采用目前国际上先进的立轴式冲击破碎机对3级筛分生产的3～5 mm粗砂进行整形[4]。

(3) 流程设计

通过论证分析本系统加工工艺采用3段破碎、3级筛分和粗砂整形工艺， 31.5～25 mm、25～16 mm、16～5 mm粗骨料由3级筛分生产，人工砂由3级筛分、超细碎车间联合配制生产，并按比例调配成合格成品砂。

(4) 工艺流程计算

在考虑料场料源岩性、产品粒度、产量、运行费用、设备成本等基础上，并结合国内同类岩性加工系统破碎经验，破碎机选择粗碎为颚式破碎机，中细碎为圆锥破碎机，超细碎选择立轴式冲击破碎机。根据国内外各知名厂家设备使用、试验以及国内工程实测数据综合考虑选择破碎机的产品粒度。通过流程平衡计算每个车间处理量见表2。

3.2除尘工艺

砂石加工系统中产生粉尘的部位大体上可分为两大类：① 产生粉尘的数量相对较小或粉尘生成空间集中且带动粉尘的气流流速较低，如胶带机端头、破碎车间、筛分车间等；② 粉尘量大、集中、流速高，如超细碎车间。为了体现绿色、环保的砂石生产基地，遵循国家、行业的有关法规，依据砂石加工生产工艺流程和平面布置，确认尘源控制点并选择合适的除尘系统形式。

3.2.1防尘处理措施

砂石加工系统的破碎、筛分设备工作时必然产生石粉飞扬，造成的粉尘污染也是必然地，无法避免，只能根据各尘源点的特点采取相应必要的措施进行控制，粉尘控制一般可采取“封闭除尘、喷雾除尘、强排除尘”3种措施相结合。

3.2.2各车间防尘处理

(1) 胶带机端头

对于系统中易产生粉尘的胶带机端头搭接部位，采取“喷水雾降尘”的控制措施，可以有效地控制粉尘污染。

表2　砂石系统主要技术指标表　/(t·h-1)

(2) 粗碎车间

对于系统中的粗碎车间，采取“喷水雾降尘+封闭出料廊道”的控制措施：① 在破碎机进料端、出料端喷雾；② 对出料廊道出料端采用油布封闭喷雾。通过这2种措施可以有效地控制粉尘污染。

(3) 中细碎车间

对于系统中的中细碎车间，采取“封闭除尘”的控制措施。将中细碎车间破碎机的出料端采用钢结构单独进行封闭，由于封闭的环境粉尘浓度大，所以需要对其采用专门的设备进行处理，主要采用“风机抽风、除尘器除尘”的措施。破碎机的出料端封闭后的抽尘管路分别引至主管道中，再由主管道引至收尘设备。经收尘设备收集的粉尘经螺旋输送机送往储灰罐，并最终弃至指定弃渣场或另作它用。

(4) 筛分车间

对于系统中的筛分车间，采取“封闭车间+喷水雾降尘”的控制措施。将筛分车间筛分机筛面采用防雨帆布加以封闭，控制扬尘。同时在筛分机车间进料端、出料端喷水雾，并严格控制水量，以免造成筛分分级不畅及下一道工序物料的含水量超标。

(5) 超细碎车间

对立轴式破碎机的出料端封闭后的抽尘管路分别引至主管道中，再由主管道引至除尘设备。

3.3主要设备配置

根据工艺流程计算结果，粗碎车间选择2台C140颚式破碎机，中碎车间选择2台HP500EC圆锥破碎机，细碎车间选择4台HP500F圆锥破碎机，超细碎车间选择1台CV229立轴式破碎机，其设备配置见表3所示[5]。

表3　砂石加工系统主要设备表

4主要技术特点与关键工艺

系统在工艺设计上充分考虑了浑然黑云母花岗闪长岩原料的特性，选用和配置国内外先进的高性能破碎筛分设备，不但可保证成品骨料具有优良粒形，而且设备性能可靠、产量稳定[6]。在人工砂生产上，考虑到市场需求，采用立式冲击破仅对流程砂中的3～5 mm进行整形；成品砂由前段破碎筛分产生的<3 mm砂和整形的粗砂组成，并根据运行期石粉含量要求，预留选粉设备位置对成品砂进行选粉以灵活的调砂工艺可使成品砂的质量、稳定性和经济性得到了较好的控制[7]。

4.1技术特点

本项目砂石系统沿沟顺线布置，粗碎车间布置在1号沟附近，成品料场布置在2号沟沟口附近，半成品部与成品部距离约1.1 km。成品料场与成品转料场总容积约6万m3。整个系统具有设计规模大、系统场地布置战线长、成品料储存多等特点。

4.2关键工艺

由于系统沿沟顺线布置，半成品部与成品部距离约1.1 km ，第1筛分车间所含1级筛分、2级筛分，分级的<31.5 mm混合料通过3条胶带机送入筛分调节料堆。其中一条胶带机为曲线胶带机，输送量按照3 500 t/h进行设计。

4.3曲线胶带机

本条曲线胶带机为单线布置，水平长度L=1 085.08 m，带宽B=1 400 mm，带速V=4.0 m/s，水平转弯半径R=1 500 m，转弯角度17.74°；立面设置2个凹弧段，半径均为R=350 m，1个凸弧段，半径为R=100 m。具有运输量大、距离长、带速高等特点。为保证本条胶带机正常运行，在设计过程中，联合胶带机设备厂家，从设备运行可靠性、安全性方面采取以下措施[8]：

(1) 软启动时间为40 s，制动时间为25 s；

(2) 考虑到该条胶带机沿山布置，双向拉绳开关单侧布置，每40 m布置1个；

(3) 跑偏开关每50 m布置1组；

(4) 胶带机的尾部设置防打滑装置；

(5) 在胶带机落料管下缓冲托辊处，安装纵向防撕裂装置[9]。

曲线胶带机主要参数见表4。

表4　输送机主要技术参数表

5结语

本商品砂石料项目砂石系统从总体布置来看，充分利用了地形条件，简洁美观，布局合理。本系统具有几大特点：

(1) 采用颚式破碎机+圆锥破碎机3段破碎方案，粗砂整形采用立轴式冲击破碎机，所有破碎设备均为国际先进破碎设备；

(2) 采用国际先进的高频振动筛筛分细骨料，解决了普通振动筛占地面积大的问题；

(3) 采用了高带速的曲线胶带机，减少了物料倒运环节，运行更安全、可靠。

(4) 设置了多达6万m3的成品料堆场。在不影响成品砂石料销售的情况下，留出更多的系统设备检修时间以及料场覆盖剥离周期。

参考文献:

[1]水利水电施工组织设计手册第四卷[M].4卷,辅助企业.北京：中国水利水电出版社，1997.

[2]刘金明.乌江构皮滩水电站烂泥沟砂石加工系统设计[C] //中国水利水电工程第二届砂石生产技术交流会论文集，2008.

[3]董婷,唐瑞.人工骨料加工中特殊情况的处理措施[J].西北水电,2014,(2)：59-61.

[4]阮光华.我国混凝土骨料加工技术的进展[J].建设机械技术与管理,2009,(01)：59-64.

[5]李卫超,王晖.马来西亚沐若水电站大坝人工骨料加工系统工艺设计[C]//第二届水电工程施工系统与工程装备技术交流会论文集(上),2010.

[6]戴科夫,龙德海,周政国.构皮滩水电站混凝土高拱坝施工技术[J].贵州水力发电,2007,(06)：12-16.

[7]孔繁忠,胡宏敏,刘金明.构皮滩水电站烂泥沟砂石系统设计与实践[J].贵州水力发电,2006,(03)：49-52.

[8]GB/T17119-1997,连续搬运设备带承载托辊的带式输送机运行功率和张力的计算[S].北京:中国标准出版社,1997.

[9]唐国宏，江政德，杨赟明.大运量、多弧段、长胶带机输送系统在龙开口工程中的应用[D]//第三届水电工程施工系统专题交流会论文集；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

中图分类号：TU63;TV42

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.01.014

作者简介：唐瑞(1979- )，男，四川省蓬安县人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作.

收稿日期：2015-07-07

文章编号：1006—2610(2016)01—0054—03