嘉陵江草街航電樞紐工程馬鞍山人工砂石加工系統優化及改造

于凌波，陳軻，李善起

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 工程概況

馬鞍山砂石加工系統承擔草街航電樞紐工程船閘、廠房、5孔沖沙閘等部位混凝土所需骨料的生產任務，主體工程混凝土量180萬m3，需砂石凈料量418.00萬t，其中碎石296.78萬t，砂121.22萬t。根據混凝土高峰期月澆筑強度11.22萬m3/月，考慮澆筑損耗，不考慮成品料倉調節能力，砂石加工系統需要成品骨料生產能力為470 t/h，砂子生產能力為197 t/h。

2 砂石加工系統建成時生產工藝流程及設備配置

2.1 系統布置

砂石加工系統位于嘉陵江左岸草街鎮的馬鞍山，由粗碎車間、半成品料倉、一級篩分車間、中碎車間、二級篩分車間、三級篩分車間、細碎制砂車間、石粉回收車間、2個調節料倉及成品料倉組成，各車間之間用膠帶機連接，占地面積5.5萬m2。

2.2 工藝流程

為了確保草街航電樞紐工程施工進度和工程質量，砂石加工系統設計遵循工藝先進可靠，生產能力滿足工程需要，成品砂石質量符合規范要求為原則，根據馬鞍山砂石加工系統的特點、料源的巖性和類似工程的經驗，本系統采用濕法生產的加工工藝。

破碎工藝采用粗碎、中碎、細碎（制砂）三段破碎工藝，其中：粗碎為開路生產，中碎、細碎（制砂）與三級篩分為閉路循環。篩洗工藝采用預篩分、分級篩分和脫水篩分3種篩洗工藝，并建立了一、二、三級篩分車間，石粉回收裝置起調節砂的石粉含量和細度模數作用。

2.3 主要設備配置

系統主要設備配置及特性見表1。

表1 系統主要設備配置及特性Table1 Themain equipment configuration and characteristicsof the system

粗、細碎車間各選用2臺反擊式破碎機，其車間結構簡單、土建工程量小、建設工期短，且該設備具有破碎性能優越、生產效率高、破碎比大、產量高、粒形好、針片狀含量極少等優點。粗碎用反擊式破碎機是砂石加工系統的發展方向，但目前都是進口，價格比較高，而且此類設備適用于中等硬度以下的巖石。

制砂設備選用沖擊破碎機和棒磨機聯合生產。立軸式沖擊破碎機具有破碎比大、土建工程量小、建設快、產量高、生產運行費用和砂的單價低等優點，但存在砂的細度模數高、質量不穩定的缺點。為此，增設了棒磨機及細砂回收設備，使砂的細度模數達到2.6～2.8之間，滿足了規范要求[1]。

2.4 設計處理能力

根據加工系統各級配需用量的計算，各主要車間的設計處理量及設備負荷率見表2。

表2 主要車間的設計處理能力Table 2 The design processing capacity ofmain workshop

3 系統生產存在問題及優化改造

由于馬鞍山砂石系統施工管理的起點和標準都很高，使得生產方面工作面臨嚴峻考驗。經過多年的生產運行，暴露出系統在生產工藝及設備選型上存在問題。

3.1 存在問題及改造措施

3.1.1 粗碎車間

馬鞍山砂石系統建成后，由于料源質量差，且超徑蠻石的比率大，嚴重制約粗碎車間的生產效率，車間故障頻繁，成為生產的“瓶頸”環節。由于粗碎車間2臺破碎機生產情況不穩定，為了排除生產過程中出現機械故障的一切可能，項目部投入大量人力物力，整體更換機械傳動部件并進行相應改造。

PRM13反擊式破碎機由于設備老化，耐磨件磨損嚴重，破碎機錘頭經常出現斷裂和脫落等情況。改造方法：將PRM13破碎機轉子總成和襯板全部換新，提高設備工況，保證生產效率。

NP1313反擊式破碎機在安裝期間，由于振動喂料機與破碎機之間高差超過設計要求，造成進料漏斗超長，毛料頻繁堵塞。改造方法：將NP1313破碎機整體抬高1 m，縮短進料漏斗長度，減短堵塞通道。

3.1.2 中碎車間

中碎及一篩車間是整個系統的“心臟”環節[2]，但由于電站工程四級配混凝土的額外增多，特大石骨料數量的大幅增加，設備軋制強度加大，造成篩分機篩框震裂、篩網磨損。同時破碎機襯板、膠帶機皮帶、集料斗等部位也損壞嚴重，各種配件更換頻繁，嚴重制約了系統的正常生產。

1） 3號、4號振動篩

由于2臺振動篩長期滿負荷甚至超負荷運轉，經常出現橫梁、縱梁及篩壁斷裂，篩網破損和軸承抱死等故障，設備整體損壞嚴重，雖經多次大修但效果并不明顯。因此新購2臺南昌礦山的3YKRH2060重型振動篩，更換原有3號、4號振動篩，以徹底改善一篩車間的生產情況。

2） 新增一篩

針對系統特大石生產數量的增加，為更好地調節骨料生產級配，需要對新增一篩進行改造，使其同時具備生產特大石、大石的能力。改造方法：增設1條膠帶機，使新增一篩生產的骨料具備輸送特大石和大石成品料倉的能力。

3） BS150破碎機

中碎BS150破碎機因故障一直停用，國內專業的破碎機械制造廠家制定了針對性的維修方案，將設備送至制造廠進行返修、改造。另外，針對系統中制砂車間壓力偏大，且中碎車間在設計處理能力上富裕過大，決定在BS150破碎機修復后，調整2臺中碎破碎機錘頭與襯板的間隙，減小中碎破碎機出料粒徑，減輕制砂車間負荷，提高細骨料產量。

3.1.3 細碎車間

砂石加工系統工藝性試驗數據顯示，由于采石場的料源存在缺陷，導致成品砂產量偏低。為了保證系統成品砂的產量及質量，決定對制砂機進行改造，以提高其生產能力。同時決定新購置1臺MFI800制砂機，以提高制砂車間處理能力。

3.1.4 石粉回收車間

馬鞍山砂石系統采用的是濕法生產，石粉的流失量較大，而石粉含量是成品砂的一個重要質量指標。石粉回收不但可以提高成品砂的質量，增加成品砂產量，同時還可以減少廢碴排放，有利環境保護。但由于系統最初設計的細砂回收設備生產效果差，已經停止運行。為保證石粉回收效果，通過對棒磨機進行工藝改造，以及新增石粉回收設備，成功解決了砂石系統中成品砂細度模數偏大、石粉含量偏低的難題[3]。

1） MZB2136棒磨機

通過2臺MZB2136棒磨機生產原理及生產情況的分析比對，將MZB2136棒磨機下面的螺旋洗泥機傾角由原先的15°改為3°，然后減少棒磨機的進水量，使洗泥機的水洗工藝改為半水洗工藝。棒磨機料源為3～5 mm骨料，在之前加工工藝中已經過3次水洗，料源相對干凈，含泥量低，所以棒磨機生產出來的細砂基本不含雜質。由于改為半水洗，減少一道關鍵的水洗工藝，石粉流失量大大減少，這套“獨創”的改造工藝，使得2臺棒磨機每小時可多生產近5 t細砂。

2） 鏈式刮砂機

由于系統原有設計的細砂回收設備生產情況不理想，決定于三篩附近增設2個鏈板式刮砂機。因為采用了實用可靠的生產工藝及生產設備，細砂回收產量得到大幅提高，每小時可多生產近10 t細砂。

3.1.5 成品砂含水

成品砂產量偏低的同時，脫水困難也成為馬鞍山砂石生產系統的另一個生產難題。在分析成品砂含水率居高不下的主要原因后，通過試驗找出了最優工藝路線、設備配置，并總結出了有價值的技術參數。

通過對洗砂機下的高頻脫水篩進行傾角、位置調整，合理利用成品砂倉場地循環堆料等細節問題的改進，成功地將成品砂的含水率控制在允許范圍內，解決了人工砂生產中的關鍵技術難題。

3.2 系統改造新增設備

系統改造新增設備見表3。

表3 系統改造增加設備Table3 Theadded deviceof system modification

3.3 系統改造效果

馬鞍山砂石系統進行全面改造后，徹底改善了關鍵設備的工況，提高了系統的生產效率，骨料產量及質量均有大幅提升，并且成功解決了砂石系統出現的成品砂細度模數偏高、石粉含量偏低的難題。系統改造完成后，砂石骨料生產能力穩定保持在700 t/h以上，其中成品石料生產能力達到520 t/h，成品砂料生產能力達到230 t/h，較系統改造前實際生產能力500 t/h提高了近40%，證實系統改造成效顯著。

4 結語

馬鞍山砂石生產系統通過本次系統改造，系統運行穩定、可靠，骨料產量、質量大幅提高，石粉回收效果明顯，獲得較為明顯的經濟效益。馬鞍山砂石加工系統改造是在邊生產運行邊改造的情況下逐步進行的，完成的所有改造項目均達到預期的目的，可為其它砂石系統的改進提供借鑒，也可供砂石料生產系統參考。

[1]中交第一航務工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結構安裝標段施工組織設計[R].2005.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Construction management plan for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.

[2] 呂樟順.關于人工砂石系統工藝設計的若干問題[J].水利發電，1980（3）：28-33.LYU Zhang-shun.Some problems in process design of artificial aggregate system[J].Water Power,1980(3):28-33.

[3] 王永祥，王明清.大朝山水電站人工砂石料系統的石粉回收[J].水利發電，2001（12）：51-52，58.WANG Yong-xiang,WANGMing-qing.The powder recovery of the artificial aggregate system o f Dachaoshan Hydropower Station[J].Water Power,2001(12):51-52,58.