摘 要：通過大渡河龍頭石水電站砂石骨料系統工藝流程方案的設計、對比和確定，闡明了進行砂石骨料系統工藝流程設計的過程和正確選擇砂石骨料系統工藝流程的重要性。
　　關鍵詞：砂石骨料系統 工藝流程設計 設備選型
　　1 簡介
　　龍頭石水電站位于大渡河中游的四川省石棉縣境內。砂石骨料系統承擔著電站約90.23萬m³混凝土所需砂石骨料的生產任務，成品骨料總量約210萬t，成品料生產能力約330t/h，其中細骨料生產能力約100t/h，毛料處理能力約400t/h，二班制生產，產品規格為80～40mm、40～20mm、20～5mm、10～5mm、<5mm五種，成品骨料級配需用情況見表1。
　　表1 成品骨料級配需求情況表

級配	碎    石				砂	合計
	80～40mm	40～20mm	20～5mm	10～5mm	<5mm
需求量 萬t	17	58	61	4	70	210
需求比例 ％	8	28	29	2	33	100

　　2 料場情況
　　料場為安靖壩天然砂礫石料場，位于壩址下游大渡河左岸，距壩址11～12km，有石棉～瀘定公路相通，開采及運輸條件較好。
　　料場呈SE向沿河分布，地形平坦開闊，為砂卵礫石層構成的沖積漫灘，分布高程878～883m，長1140m，寬230m，每年5～10月約有30～40%的料場面積被水淹沒;料場無無用層，有用層水上厚度2.5m，水下厚度2.0m，料場總儲量170萬m³，凈礫石儲量152.23萬m³，凈砂儲量72.15萬m³。
　　料場礫石成分主要為花崗巖，其次是輝綠巖、砂巖等，磨圓度較好，呈圓～次圓狀。料場>150mm粒徑顆粒含量為13.5%，150mm～5mm粒徑顆粒含量為58.27%，<5mm粒徑顆粒含量為28.23%。礫石含量平均值為71.77%，粒度模數為7.32，天然密度2.15g/cm³，軟弱顆粒含量平均值3.12%，含泥量平均值1.54%，超過標準要求的<1%。料場含砂率平均值為25.15%，砂的細度模數除緊靠河邊有一組為0.69外，其它為1.25～2.81，平均值2.10，屬于特細砂～中砂，礦物成分為石英、長石，平均粒徑0.32，含泥量1.27～12.22%，平均值4.50%，砂的粒徑及含泥量均未滿足標準要求。
　　料場粗細骨料含泥量均超出標準，粒度模數、細度模數及砂的平均粒徑略微偏小，有機質含量淺于標準色，骨料的堿活性試驗表明所檢測的砂、礫石均為非活性骨料，其它指標均能滿足混凝土骨料的質量要求。
　　砂礫石料場天然級配與各粒徑骨料需用級配比較見表2。
　　表2 安靖壩料場天然級配與各粒徑骨料需用級配比較表

項   目	級       配(%)
	>150mm	150～80mm	80～40mm	40～20mm	20～5mm	<5mm	合計
骨料需用級配％			8	28	31	33	100.00
骨料需用量萬t			17	58	65	70	210.00
料場天然級配％	13.5	19.85	20.13	10.06	8.23	28.23	100.00
料場天然儲量萬t	61.56	90.52	91.80	45.88	37.53	128.74	456.03
余 量  ％	13.5	19.85	12.13	-17.94	-22.77	-4.77
余 量  萬t	61.56	90.52	74.80	-12.12	-27.47	58.74	246.03

　　從表3可以看出，安靖壩天然料場砂礫石級配不均衡，>40mm的各粒徑級配均有富余，但<40mm的各粒徑級配不足;從料場總儲量和各級配需用量進行比較，料場總儲量有較大富余，但40～5mm的各粒徑級配儲量不足，其余各級配儲量上均有富余，因此必須采用破碎加工以補充40～5mm的級配料的不足。
　　3 系統工藝流程設計
　　3.1 初選工藝流程方案
　　根據表3，以不破碎制砂為原則，利用200～40mm粒徑的富余部分來破碎調整級配，初步選定2種設計方案。
　　方案一：一段破碎，采用1臺圓錐式破碎機來完成破碎，生產不足部分的中石、小石、豆石，以調整各級配骨料。
　　方案二：中碎、細碎兩段破碎，采用2臺圓錐式破碎機分別進行中碎和細碎，生產不足部分的中石、小石、豆石，以調整各級配骨料。
　　3.2 各方案工藝流程設計
　　3.2.1 方案一工藝流程設計
　　3.2.1.1 原料開采
　　在料場用反鏟采挖，大于400mm粒徑的大卵石在裝車前剔除，粒徑小于400mm的砂礫石裝自卸汽車運輸至加工系統受料部位。
　　3.2.1.2 骨料加工
　　(1) 工藝流程
　　系統必須能夠生產出大石(80～40mm)、中石(40～20mm)、小石(20～5mm)、豆石(10～5mm)、砂(<5mm)五種骨料。根據破碎機在相應開度下的破碎曲線，經過級配平衡計算(見表3)，采用一段破碎來完成對整個生產的級配調整，確定工藝流程見圖1。
　　表3 方案一級配平衡計算表

項目		粒徑級（mm）
		＞150	150～80	80～40	40～20	20～5	10～5	5～0.15	＜0.15	合計
安靖壩 料場	%	13.5	19.85	20.13	10.06	8.23		24.40	3.83	100.00
	計劃開采t	343636	505273	512400	256073	209491		621091	97491	2545455
骨料需 用量	%			8.00	28.00	29.00	2.00	33.00		100.00
	需用量t			170000	580000	610000	40000	700000		2100000
天然級配余量t		343636	505273	342400	-323927	-400509	-40000	-78909	97491
		85％
破碎機加工量t				1139764						1139764
開路循環加工強度t/h				173.8						173.8
獲得級配%					38.00	42.00		12.00	8.00	100.00
加工獲得量t					433110	478701		136772	91181	1139764
破碎后級配余量t					109183	38192		57863	188672	393910
棄料率%		2.03			4.29	1.50		2.27	7.41	17.50
系統設計生產能力t/h				26.4	92.4	95.7	6.6	108.9		330
毛料開采能力t/h										400

　　(2) 設備選型
　　① 預篩分
　　經過條篩預篩分后粒徑大于200mm的料直接堆在受料斗旁作棄料處理;粒徑小于200mm的料送入篩分樓。
　　② 初篩分、復篩分
　　初、復篩分重疊在主篩分樓上布置。初篩分設置1臺2YAH2148篩分機，共2層篩網，復篩分設置1臺2YA2148篩分機共2層篩網。經過級配平衡計算，通過篩分機的流量見表5。篩分機出口處設置多格翻板式分料漏斗控制成品大石的產出比例以達到產需平衡。
　　表5 篩分過篩流量表

名稱	篩網層數	篩孔尺寸	平均過篩流量（t/h）	最大過篩流量（t/h）	篩分機選型	篩分機產量（t/h）
初篩	2	80mm	559.1	585.5	2YAH2148	820～2028
		40mm
復篩	2	20mm	358.1	410.9	2YA2148	296～963
		5mm

　　③ 破碎
　　經過初篩分后將200～80mm的料及80～40mm的富余料送入破碎，進入破碎機的平均流量為173.8t/h，當選用1臺山特維克S4800型圓錐破其排料口為25mm時生產能力約205～235t/h，生產能力和破碎級配完全能滿足要求。
　　④ 豆石篩分
　　選用與破碎相配套的2YA1236篩分機，其第一層篩網10mm、第二層篩網5mm。篩分機出口處設置多格翻板式分料漏斗控制成品豆石的產出比例以達到產需平衡。
　　⑤ 成品骨料儲存
　　按規范要求，成品粗骨料堆場活容量不小于3～5天用量，成品細骨料堆場活容量不小于7天用量。根據混凝土高峰期澆筑強度，計算出成品骨料最大儲存量為12000m³。同時在大石料堆中設置緩降裝置以減少產生遜徑的機會。
　　⑥ 成品骨料裝車和計量
　　外供骨料裝車按裝載機裝車方式設計，在骨料堆倉底鋪設30cm混凝土底板，裝載機入倉直接裝自卸汽車，計量由設置于場地內的地磅稱量。
　　3.2.1.3 技術特性表和主要設備
　　表6 方案一砂石骨料系統技術特性表

序號	項   目	單位	數量
1	設計生產能力
1.1	原料處理能力	t/h	400
1.2	成品生產能力	t/h	330
2	原料最大粒徑	mm	200
3	成品骨料最大粒徑	mm	80
4	成品料堆容量	m³	12000
5	生產系統耗水量	t/h	330
6	設備總裝機	kw	414.5
7	設備總安裝量	t	151.2
8	系統占地面積	m²	15000

　　表7 方案一砂石骨料系統主要設備表

序號	設備名稱	型號、規格	數量	單機功率(kw)	單機重量(t)	單機能力(t/h)
1	振動給料機	GZG8	1	4	3.6	600
2	振動篩分機(初篩)	2YAH2148	1	22	11.5	820～2028
3	振動篩分機(復篩)	2YA2148	1	22	10.6	296～963
4	振動篩分機(豆石篩)	2YA1236	1	11	5.4	135～405
5	洗砂機	2FC-1500	1	15	30.7	150～250
6	圓錐破碎機	Sandvik S4800	1	220	19.3	205～235
7	膠帶輸送機	B=1000～650mm	11	總計120	總計64.8	100～600
8	地衡(骨料計量)	SCS-50A, 50t	1	0.5	5.3
合    計			18	414.5	151.2

　　3.2.2 方案二工藝流程設計
　　3.2.2.1 原料開采
　　與方案一同。
　　3.2.2.2 骨料加工
　　(1) 工藝流程
　　方案二采用兩段破碎來完成對整個生產的級配調整，經過級配平衡計算(見表8)，確定的工藝流程見圖2。
　　表8 方案二級配平衡計算表

項目		粒徑級（mm）
		＞150	150～80	80～40	40～20	20～5	10～5	5～0.15	＜0.15	合計
安靖壩 料場	%	13.5	19.85	20.13	10.06	8.23		24.40	3.83	100.00
	計劃開采t	343636	505273	512400	256073	209491		621091	97491	2545455
骨料需 用量	%			8.00	28.00	29.00	2.00	33.00		100.00
	需用量t			170000	580000	610000	40000	700000		2100000
天然級配余量t		343636	505273	342400	-323927	-400509	-40000	-78909	97491
		85％
中碎機加工量t		797364         30％								797364
細碎機加工量t				581609						581609
開路循環加工強度t/h			121.6	88.7						210.3
獲得級配%					38.00	42.00		12.00	8.00	100.00
加工獲得量t					433110	478701		136772	91181	1139764
破碎后級配余量t					109183	38192		57863	188672	393910
棄料率%		2.03			4.29	1.50		2.27	7.41	17.50
系統設計生產能力t/h				26.4	92.4	95.7	6.6	108.9		330
毛料開采能力t/h										400

　　(2)設備選型
　　① 破碎
　　經過初篩分后將粒徑為200～80mm的料送入中碎，中碎選用與方案一相同系列的山特維克S3800型圓錐破碎機，能滿足要求。
　　經過初篩分后將粒徑為40～80mm的富余料送入細碎，進入細碎的平均流量為88.7t/h，當選用1臺諾德伯格GP100型圓錐破其排料口為22mm時的生產能力約100～110t/h，能滿足要求。
　　② 篩分、成品骨料儲存、成品骨料裝車和計量
　　與方案一同。
　　3.2.2.3 系統技術特性表和主要設備
　　表9 方案二砂石骨料系統技術特性表

序號	項    目	單位	數量	備注
1	設計生產能力			與方案一同
1.1	原料處理能力	t/h	400
1.2	成品生產能力	t/h	330
2	原料最大粒徑	mm	200
3	成品骨料最大粒徑	mm	80
4	成品料堆容量	m³	12000
5	生產系統耗水量	t/h	330
6	設備總裝機	kw	471.5
7	設備總安裝量	t	172.4
8	系統占地面積	m²	18000

　　表10 方案二砂石骨料系統主要設備表

序號	設備名稱	型號、規格	數量	單機功率(kw)	單機重量(t)	單機能力(t/h)	備注
1	振動給料機	GZG8	2	4	3.6	600	與 方 案 一 同
2	振動篩分機(初篩)	2YAH2148	1	22	11.5	820～2028
3	振動篩分機(復篩)	2YA2148	1	22	10.6	296～963
4	振動篩分機(豆石篩)	2YA1236	1	11	5.4	135～405
5	洗砂機	2FC-1500	1	15	30.7	150～250
6	地衡(骨料計量)	SCS-50A, 50t	1	0.5	5.3
7	圓錐破碎機	Sandvik S3800	1	150	12	115～165
8	圓錐破碎機	Nordberg GP100	1	90	7.2	100～110
9	膠帶輸送機	B=1000～650mm	14	總計153	總計82.5	100～600
合    計			38	471.5	172.4

　　3.3 方案對比
　　3.3.1 各方案的特點
　　方案一工藝流程簡單流暢，充分考慮到了料源的特點(需破碎料的粒徑不大)和圓錐破碎機的性能參數(進料口尺寸滿足要求，在選定的開度下破碎曲線接近設計需要的破碎比例，能同時完成中碎和細碎)，利用較少的設備來完成骨料的生產。
　　方案二與方案一的差別主要是在初篩分后增加一道中碎工藝，由此增加1臺中碎破碎機、3條膠帶輸送機、1個中碎緩存料堆和1臺振動給料機，各破碎機分工明確，強度不大，滿足設計要求。
　　3.3.2 方案對比
　　表11 方案對比情況一覽表

對比項目	方案一	方案二
主要加工設備	1臺破碎機，11條膠帶機	2臺破碎機，14條膠帶機
流程運行控制	流程更簡單，更易運行控制	流程相對復雜，運行控制相對難
加工生產強度	滿足設計要求	滿足設計要求
臨時工程量	土建工程量較小，設備總安裝量151.2t	增加中碎緩存料堆、中碎給料廊道、中碎破碎機基礎、 3條膠帶機的基礎、立柱和桁架，設備總安裝量172.4t
成品骨料單價	設備總裝機414.5kw,成品骨料價格相對較低	設備總裝機471.5kw，成品骨料價格相對較高
系統占地面積	15000m²	18000m²

　　3.4 工藝流程方案確定
　　經過方案對比，確定選擇工藝流程更為簡單、臨時工程量和總裝機較小、占地面積較少的方案一作為本工程砂石骨料加工系統的工藝流程方案。
　　4 系統的供水、供電、控制系統設計
　　砂石加工系統生產用水采用2臺IS150-125-315型水泵(揚程32m、單臺流量200m³/h)直接供給，不設水池。
　　系統用電采用1臺S9-630/10型變壓器供給。
　　系統控制采用工業計算機與PLC聯合控制，對系統內所有設備均采用實時監控。
　　5 結論
　　進行砂石骨料加工系統工藝流程設計時，首先應全面弄清料源情況，才能初步確定加工系統工藝流程;同時應充分了解加工設備的性能參數，才能正確進行設備選型;其次，必須進行多種方案的設計和對比，才能選出最優的設計方案。
　　正確選擇砂石骨料系統工藝流程十分重要：工藝流程合理才能保證加工強度滿足要求;工藝流程越簡單，投入的加工設備少，越利于運行控制，占地面積相對較小，臨建工程量減少;系統總裝機越小，才能降低成品骨料的單價。