大型人工砂石骨料系統(tǒng)設(shè)計和管理

時間：2015-01-29作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：18

大型人工砂石系統(tǒng)約占工程總投資的3 %左右, 是水電工程較重要的附屬設(shè)施之一。系統(tǒng)按時、保質(zhì)、足量提供所需人工骨料是工程順利興建的基本**。鑒于因砂石系統(tǒng)設(shè)計及運行管理不善而影響工程施工的諸多經(jīng)驗教訓(xùn),大型人工砂石系統(tǒng)的設(shè)計及運行管理愈來愈被業(yè)主關(guān)注。
 
       1 系統(tǒng)工藝設(shè)計
       大型人工砂石系統(tǒng)生產(chǎn)工藝, 大多采用粗、中、細三段破碎+ 制砂工藝, 其中粗碎開路, 中、細碎閉路。濕式制砂采用開路, 干式制砂采用閉路。也有部分工程粗、中、細碎全部采用了開路生產(chǎn), 或粗、中碎開路, 細碎閉路的工藝。但工藝設(shè)計較基本的原則應(yīng)該是:在保證骨料產(chǎn)品質(zhì)量的前提下, 系統(tǒng)具有較強的成品料級配調(diào)節(jié)能力, 保證不同施工時段骨料耗用級配的平衡; 同時降低加工成本。因此,對于大型人工砂石系統(tǒng)而言, 采用多段破碎、多重閉路和多重循環(huán)的生產(chǎn)工藝, 是達到上述目的較佳途徑。首先, 采用多段破碎, 即可把一級破碎設(shè)備設(shè)定在較佳工況運行, 避免過頻、過大范圍調(diào)整破碎機排料口開度, 提高設(shè)備運行效率; 同時使每段設(shè)備破碎的粒度具有針對性, 改善骨料產(chǎn)品粒形; 其次, 多重閉路、多重循環(huán)工藝, 可根據(jù)用料級配的變化, 把多余的骨料供向相應(yīng)的破碎車間進一步破碎, 以提高破碎效率.靈活調(diào)整成品料級配, 并減少骨料的過粉碎, 從而提高骨料成品獲得率, 降低生產(chǎn)成本。
 

        當(dāng)今, 大型破碎設(shè)備、篩分設(shè)備的應(yīng)用及系統(tǒng)越來越集中的布置, 使多段破碎、多重閉路、多重循環(huán)工藝的實現(xiàn)變得簡單易行。國產(chǎn)大型振動篩的尺寸已達3.6m × 7.5m, 篩分能力達210~ 2000 t/ h。設(shè)計處理能力500~ 1500 t / h的系統(tǒng), 包括破碎循環(huán)量在內(nèi), 采用雙列、雙層集中布置的篩分樓可完全滿足骨料篩分的需要, 從而可利用篩分樓完成骨料的多向分流, 在輸出成品料的同時, 向各破碎車間提供破碎原料, 利用篩分樓完成閉路循環(huán)。按照這種思路進行系統(tǒng)的布置, 不但滿足系統(tǒng)設(shè)計原則要求,而且可減少或不設(shè)備用破碎設(shè)備, 可較大地減少系統(tǒng)占地面積。這對于減少設(shè)備投入、緩解施工場地緊張及環(huán)境保護都是非常有利的。需要指出的是, 即使特大型的人工砂石系統(tǒng), 為了滿足生產(chǎn)能力要求而必須采用雙線生產(chǎn)線工藝, 仍可利用膠帶機使各破碎車間的料流互串,使各破碎車間具備互補性, 以實現(xiàn)多層閉路、多層循環(huán)的生產(chǎn)工藝以減少備用設(shè)備的投入。
 
        對于人工制砂, 實踐證明, 采用立軸沖擊破碎機與 棒磨機聯(lián)合制砂是目前較為成功的工藝。因為采用立軸沖擊式破碎機干式制砂, 成品砂缺少中間粒徑, 細度模數(shù)高, 但加工成本低; 而棒磨機濕式制砂, 成品砂級配好, 細度模數(shù)易于調(diào)整, 但生產(chǎn)成本高。綜合考慮其成本,約為立軸式破碎機制砂的2~ 3 倍。但為保證干砂與濕砂混合后成品砂細度模數(shù)的穩(wěn)定, 人工砂宜分為粗、細兩級, 在拌和樓處按設(shè)定的比例混合使用。這對于保證砼的性能是非常有利的, 這也是小浪底、二灘工程的成功經(jīng)驗之一。
 
        2 主要加工設(shè)備的選型
        大型人工砂石系統(tǒng)的主要加工設(shè)備選型,目前走入了一個誤區(qū), 好像采用的進口設(shè)備多便成了系統(tǒng)**的代名詞。誠然, 大多數(shù)進口設(shè)備的性能比國產(chǎn)設(shè)備優(yōu)越, 但價格昂貴( 約為國內(nèi)同類設(shè)備的5~ 8 倍) 。施工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的較終目標(biāo)是降低生產(chǎn)成本, 利潤較大化。為追求**的進口設(shè)備, 并把系統(tǒng)加工設(shè)備的投資控制在一定范圍內(nèi), 部分大型砂石系統(tǒng)采取了兩段破碎, 嚴(yán)重降低了系統(tǒng)工藝的合理性; 同時由于破碎段數(shù)的減少, 使破碎設(shè)備不得不設(shè)定在較小的排料口運行, 致使加工設(shè)備的生產(chǎn)能力嚴(yán)重降低; 且易使加工設(shè)備易損件出現(xiàn)局部的**常磨損而加速失效, 造成生產(chǎn)成本加大;同時, 由于系統(tǒng)對生產(chǎn)成品料的級配調(diào)節(jié)能力差, 在某些時段會出現(xiàn)某些粒徑級的成品料過剩積壓, 必須二次倒運, 亦會增大成本?？傊?這種做法是得不償失的。
 
       因此, 破碎設(shè)備的選型不能一味追求進口,應(yīng)與工程規(guī)模相適應(yīng), 應(yīng)針對加工原料的巖性進行選定, 在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下, 以經(jīng)濟適用為原則, 以降低成本。目前, 由于科技的發(fā)展, 國內(nèi)部分廠家的破碎設(shè)備的性能已接近進口設(shè)備, 且價格適中。針對硬度不大、磨蝕性小的巖石( 如石灰?guī)r) , 國產(chǎn)設(shè)備可完全滿足使用要求, 且易損件易于采購, 宜**采用。當(dāng)然,對于SiO2 含量高、磨蝕性大、硬度高的加工原料, 關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)考慮采用較為**的進口設(shè)備,以提高運轉(zhuǎn)保證率。此外, 根據(jù)工程實踐經(jīng)驗,為增強成品料級配調(diào)節(jié)能力, 細碎設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)比系統(tǒng)設(shè)計能力大30 %左右為宜; 粗碎設(shè)備以選用自重相對較小、易于安裝維修、處理能力大的大型顎式破碎機。
 
        3 人工砂石粉回收
        隨著人們對人工砂中石粉作用的認(rèn)識的不斷深入, 石粉回收已越來越受到重視。因為石粉的回收, 不但可以增加人工砂的產(chǎn)量, 在變廢為寶的同時, 較大地簡化了生產(chǎn)廢水的處理難度, 利于環(huán)保; 而且較為重要的是人工砂中適量的石粉含量可以較大地改善砼的性能, 特別是對于增強RCC 砼的可碾性、抗分離性有著非常重要的作用。大多數(shù)砂石系統(tǒng)的石粉回收基本上是靠設(shè)沉淀池自然沉淀, 然后排水干化進行回收。這存在回收率低、工序多、成本大以及與人工砂摻混不均勻等問題。應(yīng)用DERRICK 的HI- G 細粒物料回收裝置, 使這一問題得到了較大的簡化。該裝置由強力直線振動篩和放射狀水力旋流器組組成, 可把分級機溢流廢水中的石粉回收80 % 以上, 而且回收的石粉可利用膠帶機運輸直接與人工砂混合, 摻混較為均勻;且工藝簡單、投入較少。作為石粉回收的有效手段, 該裝置應(yīng)予以大力推廣應(yīng)用。
 
        4 調(diào)節(jié)料堆的設(shè)置
        人工砂石系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)料堆主要有半成品料調(diào)節(jié)堆、中間( 供破碎、制砂的) 調(diào)節(jié)料堆( 倉)以及成品料調(diào)節(jié)堆等。調(diào)節(jié)料堆的設(shè)置, 傳統(tǒng)的做法是“兩頭大、中間小”。如今, 由于設(shè)備性能的大幅度提高, 系統(tǒng)的整體運轉(zhuǎn)率也相應(yīng)提高, 連續(xù)供應(yīng)成品料的能力增強, 各種調(diào)節(jié)料堆
的設(shè)置應(yīng)針對工程具體情況進行, 以達到減少系統(tǒng)占地及土建工程量的目的。
 
        采用工程開挖料作為加工原料的砂石系統(tǒng), 由于原料已儲存于毛料堆場, 生產(chǎn)時可隨時回采, 宜設(shè)置較小的半成品調(diào)節(jié)堆。加工原料需從采石場開采時, 為了增強系統(tǒng)生產(chǎn)與毛料開采的協(xié)調(diào), 宜設(shè)置容量較大的半成品調(diào)節(jié)堆,并盡量利用有利地形布設(shè)。萬家寨砂石系統(tǒng)由于冬季開采困難, 曾利用山凹地形及安裝在山坡上的一條膠帶機**堆存半成品料達18 萬m3。中間調(diào)節(jié)料堆的作用主要是保證各破碎車間供料的均衡、穩(wěn)定, 以及避免各破碎車間臨時停機時對整個系統(tǒng)運行造成沖擊; 其容量一般以能夠滿足破碎車間1~ 2 h 的生產(chǎn)量即可(棒磨   機制砂調(diào)節(jié)堆則以一個班的產(chǎn)量為限) 。
 
         成品料調(diào)節(jié)堆是砂石系統(tǒng)中土建工程量較大的設(shè)施, 多為鋼筋砼結(jié)構(gòu), 投資較大, 目前其容量一般取工程施工高峰期5~ 7 d 的需用量。由于成品料需分類堆存, 占地面積大、場地利用率低, 因此, 在系統(tǒng)具有較高的運轉(zhuǎn)保證率時,成品調(diào)節(jié)難的容量可適當(dāng)減小為2~ 3 d 的需用量, 以降低投資及減少占地。在這一點上, 國外有的工程因受場地限制, 成品料只儲存幾個小時的用量, 相應(yīng)系統(tǒng)的土建工程量及占地面積小得多, 骨料的供應(yīng)完全靠加強系統(tǒng)運行管理來保證, 值得借鑒?？傊? 調(diào)節(jié)料堆的設(shè)置究竟采用何種形式, 應(yīng)視工程原料供應(yīng)、場地大小、高峰期強度及運行管理水平等具體條件而定, 不能死搬硬套。
 
          5 系統(tǒng)構(gòu)筑物及其局部結(jié)構(gòu)的設(shè)計
          砂石系統(tǒng)中各破碎車間、篩分車間、調(diào)節(jié)料堆地垅廊道等構(gòu)筑物大多采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)。大型砂石系統(tǒng)的土建砼量一般在2 萬~ 4 萬m3,有的多達7 萬~ 8 萬m3。這些附屬土建工程在系統(tǒng)運行結(jié)束后或遺棄于施工現(xiàn)場, 或予以拆除恢復(fù)環(huán)境, 投入大且不能回收。因此, 這些設(shè)施應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運行周期的長短采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)與砼結(jié)構(gòu)組合的裝配式結(jié)構(gòu), 以達到重復(fù)利用、加快建廠速度、降低系統(tǒng)建安投資的目的。小浪底1# 標(biāo)砂石系統(tǒng)的上料站高14m,無地形可利用, 其擋墻采用了加筋平板擋土墻形式, 采用建筑樓板作板墻、鋼筋作拉筋、組合槽鋼作板墻支撐體系, 施工時隨填土升高而逐層安放平板及埋入拉筋, 施工速度快, 系統(tǒng)拆除后可回收利用。與施工困難、用后需爆破拆除的鋼筋砼擋墻相比, 具有良好的技術(shù)、經(jīng)濟性。與之相似, 地垅廊道亦可采用裝配式結(jié)構(gòu)。
 
         有些砂石系統(tǒng)因局部設(shè)計欠考慮, 嚴(yán)重影響了整個系統(tǒng)的順利運行, 造成系統(tǒng)產(chǎn)量下降,如粗碎車間的出料溜槽便是其中之一。為了系統(tǒng)運行安全, 大型加工系統(tǒng)的運行都采用了聯(lián)鎖控制。這樣, 某臺設(shè)備一旦出現(xiàn)故障緊急停機, 其后續(xù)設(shè)備可照常運行, 而前續(xù)設(shè)備必須相應(yīng)停機。而粗碎車間處于系統(tǒng)的**位置, 粗碎設(shè)備一般不能帶負(fù)荷啟動( 如顎式機) 。為了避免非常停機時破碎機內(nèi)積料, 粗碎車間處于聯(lián)鎖的只有給料機、出料皮帶機等。在這種情況下, 粗碎車間的出料溜槽按常規(guī)設(shè)計便不能滿足非常情況下的使用要求; 因為出料皮帶機在停機的情況下, 粗碎機仍在運轉(zhuǎn)直至破碎腔中的積料排空才能停機。大型顎式破碎機的腔體容積在2~ 5 m3, 這么多石料全部積壓在出料皮帶機上, 易造成膠帶撕裂或燒毀膠帶機的驅(qū)動電機。因此, 此部位應(yīng)設(shè)置一個小型調(diào)節(jié)倉, 容量稍大于粗碎機的破碎腔容積即可。調(diào)節(jié)倉至膠帶機用溜槽過渡, 避免石料直接壓在膠帶上。類似的還有中、細碎設(shè)備直接布置在篩分機出料口處的情況, 均不利于系統(tǒng)的運行及檢修, 應(yīng)盡量避免或設(shè)置小的調(diào)節(jié)倉過渡。
 
         6 新材料的研究應(yīng)用
         大型人工砂石系統(tǒng)一旦按設(shè)計建安完成,其產(chǎn)品質(zhì)量、加工成本及系統(tǒng)整體效能的發(fā)揮,在很大程度上取決于運行管理水平的高低。針對系統(tǒng)具體情況, 進行科技攻關(guān), 推廣應(yīng)用新技術(shù)、新材料, 是保證供料、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的重要途徑。
 
          加工設(shè)備易損件消耗是骨料生產(chǎn)成本中的重要一項, 特別是對于進口設(shè)備易損件的國產(chǎn)化研究, 經(jīng)濟意義重大。如HP500 圓錐破碎機偏心套, 采用國產(chǎn)件每件可節(jié)約資金近14 萬元;Barmac 制砂機拋料頭易損件, 國產(chǎn)件價格僅為進口件的1/ 5 左右, 壽命可達進口件的80
% 以上, 有的已接近進口件。易損件的研究, 必須在吸取前人成果的基礎(chǔ)上, 大膽進行創(chuàng)新, 開發(fā)應(yīng)用新材料。如采用高韌性的貝氏鋼或雙相鋼; 對高錳鋼、合金鋼進行變質(zhì)處理進一步改進其性能等。此外, 易損件的研究應(yīng)針對加工原料的特性進行, 因為同一種耐磨材料不是在任何情況下都是耐磨的,在較低沖擊、較低應(yīng)力工況條件下, 材料的硬度是關(guān)鍵; 而在高應(yīng)力、高沖擊、硬物料的條件下,韌性是主要因素。例如高錳鋼只有在高沖擊和高應(yīng)力下迅速加工硬化, 形成耐磨的表面層時,才顯示出其較高的耐磨性。

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