巴基斯坦卡洛特水电站砂石加工系统工艺研究及生产实践

(1.中国能建葛洲坝集团公司，湖北 武汉 430033； 2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

巴基斯坦卡洛特水电站砂石加工系统工艺研究及生产实践

王克发1刘曦2

(1.中国能建葛洲坝集团公司，湖北武汉430033； 2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010)

砂石加工系统的工艺设计是保证混凝土骨料质量的关键。巴基斯坦卡洛特砂石加工系统在工艺上针对料场的特殊性，采取了有别于传统天然料加工的工艺，即在一筛后进行超径石的处理，并在工艺上设置了一些质量控制措施，有效保证了混凝土骨料的质量，减少了加工工艺环节，降低了加工系统的建设成本和后期的运行成本。生产实践表明，针对关键工艺的研究是成功的。该工艺可为其他类似工程提供较好的借鉴与参考。

混凝土骨料；砂石加工； 天然料加工工艺； 生产实践

1 工程概况

卡洛特(Karot)水电站位于巴基斯坦旁遮普邦境内卡洛特桥上游1 km，电站装机容量720 MW(4×180 MW)，其砂石加工系统承担主体工程全部混凝土骨料和部分大坝填筑料以及喷护混凝土用砂石料生产，砂石加工系统生产三级配混凝土骨料，设计处理能力540 t/h，加工所需毛料由贝奥(Beor)天然砂砾石料场开采，并由场内砂石加工系统加工。

贝奥料场砾(卵)石原岩成分主要为石英岩、玄武岩、石英砂岩、岩屑砂岩、变质岩等，料场砾卵石的饱和单轴抗压强度平均值大于97 MPa，场区洪水期易被洪水淹没，枯水期水位较高。料场细骨料局部含泥量偏大，细度模数偏小，粗骨料局部含泥量偏大，级配不良。料场位于坝址右岸下游的杰赫勒姆(Jhelum)河支流，距坝址12～20 km，料场砂砾石储量为 295.1万m3。

2 料场砂石料级配状况及产品质量要求

2.1 料场状况

料场砂砾石颗分成果统计见表1。砂的平均含量较低，且细度模数偏小，从现场看，整体料场骨料偏粗，但大料不多，大于300 mm的物料偏低。料场极其分散，沿贝奥河及其支流20余公里，各料场点物料级配极不均衡。

2.2 成品砂石料质量要求

(1)混凝土骨料的质量要求：150～40 mm含泥量不大于 0.5%， 40～5 mm含泥量不大于1%，砂中含泥量不大于3%，细度模数 2.4～2.8，其他各项指标满足水工混凝土的质量要求。

(2)大坝填筑料的技术要求：需要加工的大坝填筑料是过渡料和排水垫层料，其质量要求见表2。

3 关键工艺及其流程

3.1 工艺确定原则

(1)根据天然料料源抗压强度高、磨蚀性大的特点，选用适当的加工设备；

(2)由于毛料天然级配的不稳定性，工艺设计应能灵活调整，以满足混凝土浇筑不同时间段、不同级配的需要；

表1 料场砂砾石颗分成果统计 %

表2 大坝过渡料和排水垫层料设计控制指标

(3)根据系统所在地域特点适当加大设备配置的富余度。

3.2 关键工艺研究

料场砂砾石料中砂的含量较少，且砂的细度模数偏低，80～300 mm的物料较多，通过现场观察大于300 mm的物料较少，部分物料的含泥量偏高，料场的整体储量比较紧张，且分布比较分散。因此，总体上采用筛分清洗、破碎、人工制砂补充的加工工艺。鉴于料场分布较分散，料场内各个点的物料粒径组成差别较大，故工艺应能适应不同料场点的工况。

(1)大块度物料的剔除。在开采过程中，尽量避免大料装车；在砂石加工系统受料坑设置篦条筛，将大于300 mm的大块料弃掉，小于300 mm的物料送入毛料堆场。传统的生产工艺是在受料坑设置超径石的破碎设备，贝奥料场大块度含量不高，300 mm以上块度的物料更少，因此，在受料坑设置篦条筛，剔除300 mm以上的颗粒，弃料较少，如果在料场选择性装运，弃料将更少，这样不仅能减少破碎机的运行，更可能减少一段破碎，即将超径石(粒径大于300 mm)的破碎移至一筛后的工序，一筛的平衡后物料一起进入粗碎，在工艺上减少了加工环节，且配置开口比较大的颚式破碎机，能保证大粒径的物料顺利进入破碎机破碎。

(2)骨料冲洗分级。一筛的功能是将毛料中符合混凝土骨料质量要求的物料全部筛分清洗出来，设置5层筛，上层为双层筛，筛网为150 mm与80 mm；下层为3层筛，筛网为40，20，5 mm。大于80 mm的物料进入颚破，80～40，40～20，20～5，小于5 mm出成品料。各级平衡料通过颚破进入中碎调节堆。一筛采用湿法筛分工艺，采用 0.2 MPa的高压水进行冲洗，底部设置洗砂机。为防止细砂流失，设置细砂回收系统，并设置废水处理系统。

(3)超径石的破碎。设置粗碎车间，一筛中大于80 mm的物料全部进入粗碎车间，粗碎车间设置2台颚式破碎机，开路生产，开口采用E=100 mm，主要对150～300 mm的物料进行破碎，150～80 mm的物料与80～40 mm的平衡料从颚式破碎机通过，破碎后的物料进入中碎调节堆。超径石破碎选择颚式破碎机，该破碎机进料口较大，有利于控制毛料开采的粒径，减少弃料。

(4)平衡料的破碎。由于料场为砂砾石料，抗压强度较高，磨蚀性强，设置中碎车间，配置2台多缸圆锥破碎机，开口采用E=25 mm。颚破后的物料及一筛后成品料的平衡料进入中碎圆锥破碎机，闭路生产，主要补充成品40～20mm、20～5 mm两级料的不足，同时生产部分人工砂。

(5)粗骨料的补充与平衡。圆锥破碎机破碎后的物料进入二筛，设置3层筛，筛网尺寸40，20，5 mm。大于40 mm的物料返回圆锥破碎机破碎，40～5mm的物料进入立轴破碎机，小于5 mm的物料直接与三筛的成品砂混合，采用干式筛分。

(6)成品砂的补充与细度模数调整。天然砂平均含量仅有20%，且细度模数偏低，通过洗泥，会流失一部分细砂，总的含砂量会减少，采用立轴破碎机制砂工艺，可以补充天然砂的不足。立轴破碎机破碎后的物料进入三筛筛分，补充部分40～20，20～5 mm粗骨料的不足，由于天然砂的细度模数比较小，通过立轴冲击破制砂与中碎部分成品砂，采用三筛调节5～3mm，小于3 mm的比例，从而调整成品砂的细度模数。三筛采用干式筛分，立轴与三筛构成闭路循环。实际上成品砂由天然砂、中碎产生的流程砂、立轴破碎机生产的人工砂掺混而成。

(7)大坝填筑料生产工艺。大坝填筑所需的过渡层料、坝基排水垫层料和下游护坡砂砾石垫层料质量要求较高，在大坝填筑期间由该系统生产，并将二筛、三筛筛分后的物料按一定比例混合，同时补充部分天然砂和80～40 mm的物料，混合后的物料直接堆存于填筑料堆场。通过筛分车间溜槽的调节，由该系统生产的大坝填筑料能很好地控制级配，从而有效地保证了质量。

3.3 工艺流程

实施的加工系统工艺流程见图1。

图1 卡洛特砂石加工系统工艺流程

4 结 语

巴基斯坦卡洛特水电站砂石加工系统目前已建成投产，已完成约12万m3合格的混凝土骨料的生产，从系统实际生产运行看，关键工艺的设计是成功的，对混凝土骨料的质量控制、减少建安投资与运行成本起到了关键作用。

(1)对料场进行选择性装车，可以大大减少大于300 mm的弃料量，从而减少这部分弃料的运费。从实际运行看，进入受料坑的物料中大于300 mm的约占3%，弃掉这部分物料可以有效简化加工工艺。

(2)一筛设置湿式筛分，设置5层筛，将成品料全部筛洗出来，减少了加工工艺环节，降低了运行成本，减少了骨料不必要的破碎。颚式破碎机的进口最大进料块500 mm×750 mm×900 mm，300～150 mm的物料和一筛的平衡料一起进入颚式破碎机，减少了多条分料带式运输机，从实际运行状况看，颚式破碎机运行状况良好。

(3)天然砂由一筛产出，含水率高达10%以上，二筛产出的流程砂、三筛产出的人工砂均为干砂，干湿两种砂的均匀掺配是成品砂质量控制的关键。天然砂虽然进仓时含水较高，但脱水也快，对一筛产出的天然砂采用分仓堆存脱水，脱水后的天然砂再与人工砂在放料胶带机上按一定的比例掺混，能很好地控制成品砂的细度模数。

(4)鉴于料场极其分散，各个取料点的粒径组成差别较大，为稳定系统生产，在后续的生产过程中，应采取不同的取料点搭配开采，保持系统供料的基本稳定。

(编辑：朱晓红)

2017-03-31

王克发，男，中国能建葛洲坝集团公司，工程师.

刘曦，男，长江勘测规划设计研究有限责任公司，工程师.

1006-0081(2017)08-0041-03

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