金安桥电站玄武岩人工砂石料生产工艺浅析

胡胜丰

（中国水电建设集团国际工程有限公司 北京市 100048）

李卫超 袁云刚

（中国水电建设集团第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 工程概述

金安桥水电站位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。其人工砂石加工系统位于电站左岸下游1.8 km，主要承担上游碾压混凝土围堰、大坝、引水发电系统等主体工程约528万m3混凝土所需砂石料的生产任务。该系统共需制备砂石骨料约1 180万t，其中碎石730万t，碾压混凝土用砂230万t，常态混凝土用砂220万t。该系统于2005年6月1日开工建设，2006年8月8日达标投产，生产运行至2011年结束。

根据招标文件要求，电站主体工程混凝土浇筑高峰月平均强度为22.7万m3，则砂石系统毛料处理能力达2 000 t/h，属于国内外大型砂石料加工系统。料场石料为灰色玄武岩、杏仁状玄武岩夹七层连续性相对较好的凝灰岩及数层火山角砾熔岩玄武岩料源。

2 系统工艺特点和难点

（1）该系统所加工的玄武岩原料具有硬度高、内部晶胞结构复杂的特性，为此，需要充分掌握玄武岩 “硬、脆、碎”和“易碎难磨”的特点，需要着重解决人工制砂过程中出现的产量及质量控制问题。

（2）该玄武岩料源中夹杂具有吸水性高、保水性好等特性的火山角砾熔岩和凝灰岩的断层和夹层，为此，需要编制合理的爆破设计，掌握爆破参数，控制毛料的粒径和级配组成，尽最大可能剔除废料，以提供合格的毛料。

（3）针对碾压混凝他浇筑高强度、大方量的特点，需要充分考虑成品砂的含水率能否满足要求。为此，系统采用干法生产、湿法生产还是干、湿两用的工艺，起到了决定成败的作用。

（4）硬岩的“硬、脆、碎”特点，直接影响了成品粗骨料的粒型，碎石整形也是不容忽视的重要问题。

（5）玄武岩制砂工艺一直是水电行业无法彻底解决的问题，尤其是碾压砂石粉含量能否达标，其石粉回收工艺必不可少。

3 砂石加工工艺流程描述

3.1 初级破碎生产工艺

粗碎车间设置了2台旋回破碎机（42-65MK-Ⅱ），每台破碎机的铭牌处理量不小于1 600 t/h。采石场粒径小于700 mm的毛料经自卸汽车运到粗碎车间受料口，破碎后的半成品料进入半成品料堆。该破碎机所生产的半成品料粒型较好，最大粒径不大于250 mm，可进行初级控制大石和特大石成品料质量。

3.2 成品生产工艺

（1）第一筛分车间。

第一筛分车间采用干式筛分，上下并排布置2组3YKRH2460型重型圆振动筛和2组2YKR2460型圆振动筛，上下分层布置，重型筛共设3层筛网，筛孔尺寸分别为Φ125 mm、85 mm×85 mm及 43 mm×43 mm，下层圆振动筛设两层筛网，筛孔尺寸分别为22 mm×22 mm和4.5 mm×15 mm。其特大石和大石经第四筛分车间冲洗后直接进入成品料仓，多余的大石、特大石分别进入细碎和中碎车间；小于40 mm骨料进入下层振动筛，经筛分后小于5 mm骨料由胶带机直接进入成品料仓。此工艺不仅减化流程过程，使部分成品以最短的时间进入成品仓，有利于提高产量、便于管理，而且节省空间、减少土建，大大降低了运行成本。

（2）中细碎及第二筛分车间。

中碎车间布置了2台HP500-ST-C型圆锥破碎机，（80～250）mm的石料破碎进入二次筛分车间。细碎车间布置了 3台 HP500-ST-F型圆锥破碎机，（40～120）mm的石料破碎后进入二次筛分车间进行二次循环。

二次筛分车间采用干式生产，布置2台3YKR2460圆振动筛，振动筛设三层筛网，筛孔尺寸为41 mm×41 mm、21 mm×21 mm 及 4.5 mm×4.5 mm 钢丝编织筛网，分级筛分后，小于4.5 mm的粗砂进入成品砂仓。小于20 mm的骨料通过胶带机进入超细碎车间；（20～40）mm的骨料进入三筛调节料仓；大于40 mm的混合料返回细碎车间。二筛成品砂的产量为（80～130）t/h。

（3）第三筛分车间及制砂车间。

三次筛分车间采用干湿两用生产工艺，共布置了8组3YKR2460型圆振动筛和2组3WZD2460型振动筛，汇集了中心筛分和检查筛分的功能。分组筛设置了3层筛网，筛孔尺寸分别为 21 mm×21 mm、7 mm×15 mm、3.5 mm×12 mm。三筛调节料仓40 mm以下的石料经过B28～B37胶带机进入三筛。所生产的小于40 mm的石料经冲洗筛分后，满足成品需要的中石、小石、部分粗砂（3.5 mm～5 mm）和全部细砂通过胶带机分别进入成品中石仓、小石仓和砂仓，成品砂可有翻板进行干、湿调节，以控制成品砂入仓含水率。粗砂返回制砂原料仓；细砂通过10组ZKR1652型直线振动筛脱水后运往成品砂仓。

超细碎车间布置了4台B9100型立轴冲击破碎机，主要汇集一筛车间、二筛车间以及三筛车间返回的部分（5～40）mm粒径骨料。石料经破碎后进入三筛进行检查筛分。超细碎车间每台设备处理量需达到380 t/h，其成品砂产量达28%左右，而且粒型较好。

第四筛分车间采用湿式生产，布置1组2YKR2460型圆振动筛，分组筛设置了两层筛网，筛孔尺寸分别为85 mm×85 mm、30 mm×30 mm，主要生产特大石和大石入成品料仓。

棒磨制砂车间布置7台BMZ-2136型棒磨机，制砂原料仓（3.5～20）mm的石料经胶带机进入棒磨机，棒磨机生产的砂进入FC-12螺旋洗砂机分级洗去泥后，进入ZKR1233型直线振动筛脱水后进入成品砂仓。棒磨机所产成品砂细度模数控制在2.3以下。棒磨机车间附近布置4台ZX-250B石粉回收装置，以增加石粉含量。系统主要设备见表1。

4 工艺分析和完善

4.1 优化毛料开采工艺

通过长期对玄武岩料场毛料开采进行爆破试验，施工人员掌握了全面、真实的料场梯段爆破参数，梯段爆破参数详见表2。严格控制了毛料颗粒级配，为系统加工生产打下坚实基础。另外，在施工过程中，设计人员严格遵循参照地质勘探资料，掌握起爆方向，尽量避开夹层和断层，以开采优质毛料。

表1 系统主要车间设备配置表

表2 玄武岩石料场梯段爆破参数

4.2 工艺流程完善

砂石系统经过一年多运行期，试验人员对系统做了工艺性试验、生产性试验，掌握了大量实验数据，从中为系统优化和增容提供了重要依据。其中，由于对玄武岩特性认识不足，系统原设计工艺所生产砂石料出现了成品砂产量偏小、石粉含量偏低、粗骨料含泥量时有超标等一系列现象（表3）。

表3 系统原工艺生产砂石料特性表

为此，技术人员通过细致分析实验数据，充分论证了系统增容的可行性和必要性。主要从以下几个方面进行完善系统工艺流程，满足了碾压混凝土用砂石料。

（1）通过以上分析，成品砂产量必须首先解决，技术人员结合成品碾压砂出现的质量问题，采取增设2台同规格的棒磨机，加大成品砂产量；另配置1台PL8500立轴式破碎机，对一、二筛的干砂进行破碎整形，以减小干砂细度模数，干砂与湿砂分仓堆存、掺和销售，避免凝灰岩影响湿砂脱水。整形后，干砂细度模数为2.92，较之以前的3.3大为改观；干砂掺和销售时综合含水率也控制在5.5%以下，解决了碾压砂的质量问题。

（2）技术人员对三筛车间进行了一系列改造，将部分废水通过渣浆泵输送至三筛车间，这有两个作用，其一是减少系统废水排放量，其二可以重复利用废水中宝贵的石粉，起到了一举两得的良好效果。在三筛车间下方沉砂斗上，技术人员通过反复试验、反复论证，终于解决了水砂混合的遗留问题。技术人员利用沉淀原理，采用沉砂箱取代普通料斗，利用闸阀调节装置，让砂水进入沉砂箱先沉淀，泥水由溢流管排出，沉淀后的砂水通过开启闸阀进入脱水筛，让脱水筛真正起到既脱水又给料的作用，砂的产量和质量得到提高。砂的细度模数为2.89，石粉含量达到9.3%，可以达到调配、稳定成品砂整体质量的功效。

（3）在三筛车间成功利用废水取砂后，却间接影响了小石和中石质量，造成粗骨料裹粉、含泥量加大。为此，分别在中、小石入仓胶带机上各布置了1台YKR1445型冲洗筛，使入仓成品料的裹粉和含泥超标问题得以彻底解决。

5 结 语

通过对金安桥电站砂石加工系统的工艺设计和技术改进，可以总结出具有代表性的成功经验，以便于在全国甚至国际上进行推广应用。

（1）对于硬岩制砂，可以采用立轴式冲击破碎机和棒磨机相结合生产细砂、PL8500立轴式破碎机整形粗砂的工艺方式，能够提高成品砂的石粉含量、降低细度模数，并且能够优化生产工艺，减少钢棒耗量，节约运行成本。

（2）利用一、二筛干砂与棒磨机湿砂进行分仓堆存，然后按比例将干湿砂进行掺配销售，可大大减小硬岩中保水性较好的凝灰岩对湿砂脱水速度的影响，加快湿砂的脱水周期，降低成品砂的综合含水率。

（3）本系统采用了湖北宜昌黑旋风公司生产ZX-250泥浆净化器代替昂贵的进口设备德瑞克，进行石粉回收。该设备能自动调节进料流量，而且有隔离筛网和脱水筛网，料源不受限制，石粉回收的效果较好，单台设备价格低，为解决硬岩制砂中石粉含量偏低的普遍问题，提供成熟的工艺保证。

（4）采用干湿两用工艺。在粗、中、细车间的破碎过程中，其小于5 mm的成品砂经干筛后直接进成品料仓，减少石粉流失，保证碾压混凝土石粉含量达标。三筛车间采取双向控制模式：干法生产时，成品料直接进入皮带运至砂仓；湿法生产时，物料在接料斗中沉淀浓缩后再经脱水筛脱水。三筛车间采取的粗骨料冲洗工艺，可以解决粗骨料裹粉和含泥超标问题。

以上成功经验，足以证明在一个砂石系统中既可以满足常态混凝土和碾压混凝土用骨料的质量要求，又为石粉“零流失”探索了一条新路子；既保证了玄武岩砂石料的有力供应，又为硬岩制造砂石料提供了大量经验、教训，具有显著的技术、经济推广应用价值。

1 夏仲平.水利水电工程施工手册[M].北京：中国电力出版社，2005.