金安橋電站玄武巖人工砂石料生產工藝淺析

胡勝豐

（中國水電建設集團國際工程有限公司 北京市 100048）

李衛超 袁云剛

（中國水電建設集團第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 工程概述

金安橋水電站位于云南省麗江市境內的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段規劃的第五級電站。其人工砂石加工系統位于電站左岸下游1.8 km，主要承擔上游碾壓混凝土圍堰、大壩、引水發電系統等主體工程約528萬m3混凝土所需砂石料的生產任務。該系統共需制備砂石骨料約1 180萬t，其中碎石730萬t，碾壓混凝土用砂230萬t，常態混凝土用砂220萬t。該系統于2005年6月1日開工建設，2006年8月8日達標投產，生產運行至2011年結束。

根據招標文件要求，電站主體工程混凝土澆筑高峰月平均強度為22.7萬m3，則砂石系統毛料處理能力達2 000 t/h，屬于國內外大型砂石料加工系統。料場石料為灰色玄武巖、杏仁狀玄武巖夾七層連續性相對較好的凝灰巖及數層火山角礫熔巖玄武巖料源。

2 系統工藝特點和難點

（1）該系統所加工的玄武巖原料具有硬度高、內部晶胞結構復雜的特性，為此，需要充分掌握玄武巖 “硬、脆、碎”和“易碎難磨”的特點，需要著重解決人工制砂過程中出現的產量及質量控制問題。

（2）該玄武巖料源中夾雜具有吸水性高、保水性好等特性的火山角礫熔巖和凝灰巖的斷層和夾層，為此，需要編制合理的爆破設計，掌握爆破參數，控制毛料的粒徑和級配組成，盡最大可能剔除廢料，以提供合格的毛料。

（3）針對碾壓混凝他澆筑高強度、大方量的特點，需要充分考慮成品砂的含水率能否滿足要求。為此，系統采用干法生產、濕法生產還是干、濕兩用的工藝，起到了決定成敗的作用。

（4）硬巖的“硬、脆、碎”特點，直接影響了成品粗骨料的粒型，碎石整形也是不容忽視的重要問題。

（5）玄武巖制砂工藝一直是水電行業無法徹底解決的問題，尤其是碾壓砂石粉含量能否達標，其石粉回收工藝必不可少。

3 砂石加工工藝流程描述

3.1 初級破碎生產工藝

粗碎車間設置了2臺旋回破碎機（42-65MK-Ⅱ），每臺破碎機的銘牌處理量不小于1 600 t/h。采石場粒徑小于700 mm的毛料經自卸汽車運到粗碎車間受料口，破碎后的半成品料進入半成品料堆。該破碎機所生產的半成品料粒型較好，最大粒徑不大于250 mm，可進行初級控制大石和特大石成品料質量。

3.2 成品生產工藝

（1）第一篩分車間。

第一篩分車間采用干式篩分，上下并排布置2組3YKRH2460型重型圓振動篩和2組2YKR2460型圓振動篩，上下分層布置，重型篩共設3層篩網，篩孔尺寸分別為Φ125 mm、85 mm×85 mm及 43 mm×43 mm，下層圓振動篩設兩層篩網，篩孔尺寸分別為22 mm×22 mm和4.5 mm×15 mm。其特大石和大石經第四篩分車間沖洗后直接進入成品料倉，多余的大石、特大石分別進入細碎和中碎車間；小于40 mm骨料進入下層振動篩，經篩分后小于5 mm骨料由膠帶機直接進入成品料倉。此工藝不僅減化流程過程，使部分成品以最短的時間進入成品倉，有利于提高產量、便于管理，而且節省空間、減少土建，大大降低了運行成本。

（2）中細碎及第二篩分車間。

中碎車間布置了2臺HP500-ST-C型圓錐破碎機，（80～250）mm的石料破碎進入二次篩分車間。細碎車間布置了 3臺 HP500-ST-F型圓錐破碎機，（40～120）mm的石料破碎后進入二次篩分車間進行二次循環。

二次篩分車間采用干式生產，布置2臺3YKR2460圓振動篩，振動篩設三層篩網，篩孔尺寸為41 mm×41 mm、21 mm×21 mm 及 4.5 mm×4.5 mm 鋼絲編織篩網，分級篩分后，小于4.5 mm的粗砂進入成品砂倉。小于20 mm的骨料通過膠帶機進入超細碎車間；（20～40）mm的骨料進入三篩調節料倉；大于40 mm的混合料返回細碎車間。二篩成品砂的產量為（80～130）t/h。

（3）第三篩分車間及制砂車間。

三次篩分車間采用干濕兩用生產工藝，共布置了8組3YKR2460型圓振動篩和2組3WZD2460型振動篩，匯集了中心篩分和檢查篩分的功能。分組篩設置了3層篩網，篩孔尺寸分別為 21 mm×21 mm、7 mm×15 mm、3.5 mm×12 mm。三篩調節料倉40 mm以下的石料經過B28～B37膠帶機進入三篩。所生產的小于40 mm的石料經沖洗篩分后，滿足成品需要的中石、小石、部分粗砂（3.5 mm～5 mm）和全部細砂通過膠帶機分別進入成品中石倉、小石倉和砂倉，成品砂可有翻板進行干、濕調節，以控制成品砂入倉含水率。粗砂返回制砂原料倉；細砂通過10組ZKR1652型直線振動篩脫水后運往成品砂倉。

超細碎車間布置了4臺B9100型立軸沖擊破碎機，主要匯集一篩車間、二篩車間以及三篩車間返回的部分（5～40）mm粒徑骨料。石料經破碎后進入三篩進行檢查篩分。超細碎車間每臺設備處理量需達到380 t/h，其成品砂產量達28%左右，而且粒型較好。

第四篩分車間采用濕式生產，布置1組2YKR2460型圓振動篩，分組篩設置了兩層篩網，篩孔尺寸分別為85 mm×85 mm、30 mm×30 mm，主要生產特大石和大石入成品料倉。

棒磨制砂車間布置7臺BMZ-2136型棒磨機，制砂原料倉（3.5～20）mm的石料經膠帶機進入棒磨機，棒磨機生產的砂進入FC-12螺旋洗砂機分級洗去泥后，進入ZKR1233型直線振動篩脫水后進入成品砂倉。棒磨機所產成品砂細度模數控制在2.3以下。棒磨機車間附近布置4臺ZX-250B石粉回收裝置，以增加石粉含量。系統主要設備見表1。

4 工藝分析和完善

4.1 優化毛料開采工藝

通過長期對玄武巖料場毛料開采進行爆破試驗，施工人員掌握了全面、真實的料場梯段爆破參數，梯段爆破參數詳見表2。嚴格控制了毛料顆粒級配，為系統加工生產打下堅實基礎。另外，在施工過程中，設計人員嚴格遵循參照地質勘探資料，掌握起爆方向，盡量避開夾層和斷層，以開采優質毛料。

表1 系統主要車間設備配置表

表2 玄武巖石料場梯段爆破參數

4.2 工藝流程完善

砂石系統經過一年多運行期，試驗人員對系統做了工藝性試驗、生產性試驗，掌握了大量實驗數據，從中為系統優化和增容提供了重要依據。其中，由于對玄武巖特性認識不足，系統原設計工藝所生產砂石料出現了成品砂產量偏小、石粉含量偏低、粗骨料含泥量時有超標等一系列現象（表3）。

表3 系統原工藝生產砂石料特性表

為此，技術人員通過細致分析實驗數據，充分論證了系統增容的可行性和必要性。主要從以下幾個方面進行完善系統工藝流程，滿足了碾壓混凝土用砂石料。

（1）通過以上分析，成品砂產量必須首先解決，技術人員結合成品碾壓砂出現的質量問題，采取增設2臺同規格的棒磨機，加大成品砂產量；另配置1臺PL8500立軸式破碎機，對一、二篩的干砂進行破碎整形，以減小干砂細度模數，干砂與濕砂分倉堆存、摻和銷售，避免凝灰巖影響濕砂脫水。整形后，干砂細度模數為2.92，較之以前的3.3大為改觀；干砂摻和銷售時綜合含水率也控制在5.5%以下，解決了碾壓砂的質量問題。

（2）技術人員對三篩車間進行了一系列改造，將部分廢水通過渣漿泵輸送至三篩車間，這有兩個作用，其一是減少系統廢水排放量，其二可以重復利用廢水中寶貴的石粉，起到了一舉兩得的良好效果。在三篩車間下方沉砂斗上，技術人員通過反復試驗、反復論證，終于解決了水砂混合的遺留問題。技術人員利用沉淀原理，采用沉砂箱取代普通料斗，利用閘閥調節裝置，讓砂水進入沉砂箱先沉淀，泥水由溢流管排出，沉淀后的砂水通過開啟閘閥進入脫水篩，讓脫水篩真正起到既脫水又給料的作用，砂的產量和質量得到提高。砂的細度模數為2.89，石粉含量達到9.3%，可以達到調配、穩定成品砂整體質量的功效。

（3）在三篩車間成功利用廢水取砂后，卻間接影響了小石和中石質量，造成粗骨料裹粉、含泥量加大。為此，分別在中、小石入倉膠帶機上各布置了1臺YKR1445型沖洗篩，使入倉成品料的裹粉和含泥超標問題得以徹底解決。

5 結 語

通過對金安橋電站砂石加工系統的工藝設計和技術改進，可以總結出具有代表性的成功經驗，以便于在全國甚至國際上進行推廣應用。

（1）對于硬巖制砂，可以采用立軸式沖擊破碎機和棒磨機相結合生產細砂、PL8500立軸式破碎機整形粗砂的工藝方式，能夠提高成品砂的石粉含量、降低細度模數，并且能夠優化生產工藝，減少鋼棒耗量，節約運行成本。

（2）利用一、二篩干砂與棒磨機濕砂進行分倉堆存，然后按比例將干濕砂進行摻配銷售，可大大減小硬巖中保水性較好的凝灰巖對濕砂脫水速度的影響，加快濕砂的脫水周期，降低成品砂的綜合含水率。

（3）本系統采用了湖北宜昌黑旋風公司生產ZX-250泥漿凈化器代替昂貴的進口設備德瑞克，進行石粉回收。該設備能自動調節進料流量，而且有隔離篩網和脫水篩網，料源不受限制，石粉回收的效果較好，單臺設備價格低，為解決硬巖制砂中石粉含量偏低的普遍問題，提供成熟的工藝保證。

（4）采用干濕兩用工藝。在粗、中、細車間的破碎過程中，其小于5 mm的成品砂經干篩后直接進成品料倉，減少石粉流失，保證碾壓混凝土石粉含量達標。三篩車間采取雙向控制模式：干法生產時，成品料直接進入皮帶運至砂倉；濕法生產時，物料在接料斗中沉淀濃縮后再經脫水篩脫水。三篩車間采取的粗骨料沖洗工藝，可以解決粗骨料裹粉和含泥超標問題。

以上成功經驗，足以證明在一個砂石系統中既可以滿足常態混凝土和碾壓混凝土用骨料的質量要求，又為石粉“零流失”探索了一條新路子；既保證了玄武巖砂石料的有力供應，又為硬巖制造砂石料提供了大量經驗、教訓，具有顯著的技術、經濟推廣應用價值。

1 夏仲平.水利水電工程施工手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.