苏阿皮蒂项目特大型人工砂石系统破碎设备选型与应用

韩 雨，付小洁，穆 平

(中国水利电力对外有限公司，北京 100120)

苏阿皮蒂水利枢纽项目是西非几内亚共和国孔库雷河梯级开发的第二级电站，距首都科纳克里135 km。本工程水库正常蓄水位210 m对应库容63.17亿m3，装机容量450 MW，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型。主要建筑物有碾压混凝土重力坝、坝后厂房、进场公路及桥梁等。

苏阿皮蒂碾压混凝土重力坝最大坝高120 m，坝长1 164 m，自左至右分别是：423.45 m长左岸挡水坝段(17个坝段)、97 m长发电引水坝段(5个坝段)、60 m长导流底孔坝段、25 m长泄洪底孔坝段、173.55 m长溢流坝段和385 m长右岸挡水坝段。

1 砂石加工系统工艺设计

砂石骨料加工系统工艺设计以生产三级配碾压混凝土砂石骨料为主，可生产二级配混凝土砂石骨料，同时要满足不同工况时产品级配平衡要求。

本工程混凝土总量约为354万m3，其中碾压混凝土300万m3，常态混凝土54万m3，需砂石骨料总量约940万t。

系统规模按照满足混凝土浇筑高峰19.62万m3/月进行设计，系统设计生产能力为：毛料设计处理能力1 700 t/h，成品骨料生产能力1 360 t/h，其中人工砂生产能力约480 t/h。根据前期混凝土参考配合比，大石(40～80 mm)、中石(20～40 mm)、小石(5～20 mm)、人工砂(<5 mm)生产总量分别为155.48、199.75、251.54、333.23万t。砂石加工系统按不低于35%的成品砂产量确定生产工艺。

2 砂石加工系统工艺流程

1)根据本工程的特点和对关键工艺的研究，料源为辉绿岩开采料。本系统采用如下加工工艺(见图1)。

破碎：采用粗碎、中细碎、超细碎的破碎流程。

筛分：采用预筛分、第一筛分、第二筛分的流程。

粗碎开路、第一筛分与中细碎闭路、第二筛分与超细碎闭路。

2)工艺流程平衡计算。主要破碎设备产品粒度特性，综合考虑相关设备厂家提供的同类岩石的实验数据选定，见表1。

图1 souaiti砂石加工系统工艺流程简图

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根据以上工艺流程计算，各主要车间设计处理能力如表2。

表2 砂石系统主要破碎、筛分车间设计处理能力 t/h

3 破碎设备选型原则

破碎设备是人工砂石系统的关键，其选型应遵循如下原则：

1)设备的形式和数量应能满足设计的处理能力和相应的工艺要求；

2)设备的类型要适应当地的维修技术条件和工人操作运行经验，并考虑后续工程利用的可能性；

3)应尽量选用相同规格型号的设备，以简化机型，方便维修；

4)便于操作，性能可靠，节省投资、能耗及其他消耗，降低运行管理费用；

5)尽量采用成批生产的定型产品。

4 破碎设备选型与应用

在砂石骨料生产的工艺流程设计和实际生产中，考虑不同配合比变化时各粒级砂石用量的变化，设计中已考虑了级配调整的因素，同时考虑到砂石生产的不连续性，设备选型中设备的负荷系数取偏低值，使系统小时生产能力具有一定的调节提升能力，以保证系统生产的月产量。

根据苏阿皮蒂砂石加工系统的工艺设计和系统特点，综合考虑相关设备厂家提供的同类岩石的实验数据，选定主要破碎设备。

4.1 粗碎设备

粗碎设备主要处理的母岩料源为辉绿岩，饱和抗压强度平均197 MPa，定性为难碎岩石。旋回破碎机或颚式破碎机均适用破碎坚硬岩石。苏阿皮蒂砂石加工系统设计要求粗碎车间处理量为1 700 t/h，由于采石场爆破后的毛料中小于150 mm的石料约占20%，这部分石料可直接通过给料机，故破碎机的实际需求处理量为1 360 t/h。

1)旋回破碎机具有处理能力大、产品粒形好、单位能耗低、无需给料设备等优点，缺点是结构复杂、自重较重、价格较高、土建工程量较大。

2)颚式破碎机具有结构简单、自重较轻、价格较低、土建工程量较小等优点，缺点是处理能力较小、产品中针片状含量较高、需给料设备。

3)综合比较旋回破碎机和颚式破碎机的优缺点后，粗碎首选3台美卓公司的C150颚式破碎机，单机处理能力为620～800 t/h，设备负荷率63.4%，其最大进料粒径可达到1 000 mm。

4.2 中、细碎设备

中、细碎车间的功能主要是处理半成品料和各级成品料的超径石，同时根据粗骨料需求情况，随时调节生产不同级配的骨料生产量。鉴于本加工系统加工料源为辉绿岩，属坚硬岩石，其破碎特性较差，且本项目在海外，设备的备品备件供应困难。根据国内若干工程实例，为了保证系统运行的可靠性、产品质量、石粉含量等，保证加工系统生产满足工程建设需要，中、细碎设备宜采用高性能多缸圆锥破碎机，其具备石粉产量高、骨料粒形较好等优势。

1)中碎车间处理量为1 100 t/h，首选3台美卓公司的HP500EC圆锥破碎机，单机处理能力为510～700 t/h，设备负荷率63%。

2)细碎车间处理量为710 t/h，首选3台美卓生产的HP500F圆锥破碎机，单机处理能力为345～430 t/h，设备负荷率63%。

4.3 制砂设备

制砂车间是砂石加工系统的最后一道破碎工序，通常的制砂设备是立轴冲击式破碎机与棒磨机制砂相结合。传统的制砂设备还可用锤石破碎机、反击式破碎机。

本砂石加工系统主要生产碾压混凝土用砂，为满足其石粉含量要求，系统采用全干法生产，要求碾压混凝土砂的石粉含量在18%～22%之间，细度模数为2.7±0.2。

1)超细碎车间处理量为1 400 t/h，选用5台美卓公司的B9100SE立轴破碎机，单机处理能力为>315 t/h，设备负荷率均为75%。

2)选用2台GSP65国产高速立轴破辅助超细碎车间对部分粗砂进行破碎，调整成品砂细度模数和石粉含量，处理量为100 t/h。

苏阿皮蒂砂石生产系统各车间主要设备见表3。

表3 砂石加工系统主要设备表

5 结 语

苏阿皮蒂砂石加工系统在加工工艺流程和设备选型上，综合考虑了系统所具有特大型人工砂石系统、辉绿岩母岩料源及处于西非几内亚地区的特点，同时，考虑到碾压混凝土及常态混凝土对石粉含量的不同要求，首先是保证系统长期运行的可靠性，同时在设备选用和工艺流程上兼顾经济性。

本系统关键环节的破碎设备选用技术先进、质量可靠、单机生产能力大的美卓公司的设备，保证了系统长期运行的可靠性和运行调度的灵活性。2018年苏阿皮蒂水利枢纽大坝年度混凝土计划浇筑量为140万m3，实际完成173万m3，计划混凝土高峰期在2018年12月为19.62万m3，实际2018年10月份浇筑量为20.5万m3、11月份浇筑量为21.01万m3、12月份浇筑量为21万m3。

砂石系统自2017年4月份正式投产，经过近1年的消缺及部分工艺的改进，系统生产及管理越来越稳定，并经受住了连续3个月超高峰混凝土浇筑所需骨料的生产和不同级配的调节需要，充分证明主要破碎设备选型及配置是合理的。