思林水电站一次筛分半干法制砂工艺及质量控制

1、思林水电站一次筛分半干法制砂工艺及质量控制第2l卷第3期贵州水力发电GUIZH0UWATERP0WER2007年6月?水工建筑物设计与施工?思林水电站一次筛分半干法制砂工艺及质量控制李勇,杨映(贵州乌江水电开发有限责任公司,贵州贵阳550002)摘要:根据立轴破制砂原理,思林水电站岩门人工砂石加工系统采用无石粉回收,一次筛分成形的半干法制砂工艺.生产中通过对该工艺中影响成品砂细度模数及石粉含量的各种因素分析,并采取针对性的控制措施,生产的人工砂质量稳定,能够满足思林水电站大坝碾压混凝土的浇筑要求.该制砂工艺工序较少,人工砂质量易于控制,为石灰岩地区采用破碎机半干法制砂的推广和应用提供了新的依据

2、和经验.关键词:水利工程施工;人工砂石加工系统;半干法制砂工艺;一次筛分成形;思林水电站中图分类号:TV52文献标志码:B文章编号:10070133(2007)03-0057040前言思林水电站工程枢纽由碾压混凝土重力坝,引加工系统主要承担工程大坝混凝土所需砂石骨料的生产任务,共需制备砂石骨料245.44万t,其中大石35.17万t,中石72.69万t,小石52.95万t.加工砂石骨料的料源全部取自位于右岸坝址下游250500m的岩门石料场,该料场岩石为薄一中厚层灰岩,白云质灰岩,抗压强度为65105MPa(中等硬度),作为砂石骨料制砂母岩其整体性能良好,所生产的成品砂具有颗粒形状好,针片状含

3、量低和热变性能好等优点.1人工砂生产工艺流程及关键设备选型1.1人工砂/j3-能力分析万m混凝土浇筑所需的砂石骨料,生产总量虽不(系统高峰期生产强度较大的有2个月),故各年,月人工砂的生产强度极不均衡.因此,砂石加工系统规模设计是在按高峰月浇筑混凝土强度设计的基础上考虑了一定的不均衡系数.石料需要量为×2.31=33.934(万t/,月)式中:系数2.31为每m混凝土中的砂石料用量.大坝工程混凝土的综合配比为大石19.56%,中石26.06%,小石19.56%,成品砂34.82%,故高峰月对成品砂生产能力的需求为×34.82%=11.8158(万t/,月)1.2砂石/j3-

4、系统工艺及主要设备砂石骨料加工系统(见图1)由粗碎车间,中碎车间,预筛分车间,筛分车间,制砂车间和制砂筛分车间等组成,加工工艺流程设计综合考虑了工程大坝碾压混凝土和常态混凝土所需人工砂石料的各种级配要求,即既要满足高峰生产强度的需要,又要考虑低峰时段生产运行的经济性和生产控制的灵度不均衡,因此配置系统各破碎设备时考虑了一定的富裕量,在粗,中碎车间各选用了2台破碎机,制砂车间选用了4台立轴式冲击破制砂机,低峰时单线生产,高峰时双线生产(主要设备配置见表1).经车间流程计算,制砂筛分车间处理能力为475.6t/h,成品砂生产能力为235.7t/h,可满足混凝土高峰月浇筑强度15万m的人工砂需求.破

5、碎采用粗碎,中碎,立轴式冲击破三段破碎工艺.其中粗碎和中碎采用开路生产工艺,细碎与相应的筛分车间形成闭路循环的生产工艺.粗碎设备选用美国METSO(美卓)公司生产的NP1313型反击式破碎机,用于处理采石场开采的的半成品经预筛分后进人中碎车间再次破碎.中碎设备选用美国TRIO(杰弗朗)公司生产的APS5160型反击式破碎机,用于处理802501TI1TI和预筛分车间分级平衡后多余的4080113113粒径的石料.制砂车间立轴式冲击破设备选用成智公司生产收稿日期:2007-02-07作者简介:李勇(1980),男,重庆市铜粱县人,助理工程师学士,从事水电站工程建设管理工作.?57?第21卷第3期

6、贵州水力发电2007年6月的PL一9500型立轴冲击式破碎机和RSM122立轴式冲击破(BHS),用于处理筛分车间和制砂筛分分岩门料场级平衡后多余的2040mm,520mm和部分35mm粒径的石料.图1思林水电站岩门人工砂石jn-r-系统生产工艺流程示意图表1岩门人工砂石jn-r-系统主要设备配置本砂石加工系统共设预筛分,筛分,制砂筛分及冲洗筛分4种筛分工艺.预筛分车间并排布置2组2YKH1845型重型圆振动筛,筛子共设2层筛网,筛孔尺寸分别为80.58.mm×80mm及40mm×间分级后,一部分运到成品大石仓堆存;大于80mm的超径石和满足成品需求后多余的部分大石进人中碎

7、破碎;小于40mm的混合料进人CxK8324槽式洗石机,经过洗泥后送至筛分料仓.李勇,等:思林水电站一次筛分半于法制砂工艺及质量控制2007年第3期筛分车间布置3组3YKR2460型圆振动筛,为半干式生产,振动筛设3层筛网,筛孔尺寸分别为20mm×20mm,5mm×5m和3×3mm,经筛分分级后,中石(2040mm)运至ZKR1437直线筛冲洗后进人成品中石仓;小石(520mm)运至ZKR1437直线筛冲洗后进人成品小石仓,小于5mm的砂进入成品砂仓堆存,多余中石,小石和部分35mm的石料运送至制砂料仓.制砂筛分车间共布置了4组3YKR1867型圆振动筛.筛子设置

8、了3层筛网,筛孔尺寸分别为20mm×20mm,5mm×5mm,3mm×筛分分级后,满足成品需要的部分粗砂(35mm)和全部细砂(30.16mm),大于5mm的混合石料和部分35mm的石料返回制砂料仓进行闭路.系统配有洗泥车间,对小于40mm粒径的石料进行洗泥,并在粗骨料人仓前加冲洗筛用水冲使用过的经改进优化搓洗效果较好的CXK8324槽式洗泥机;成品骨料冲洗选用ZKR1437型直线振动筛.2人工砂一次筛分成形的质量控制人工砂的质量控制是整个砂石系统生产的重点和难点.对本工程大坝碾压混凝土而言,砂石加工系统必须能够同时生产不同质量要求的常态混凝土用砂和碾压混凝土用砂

9、,故人工砂的质量控制有一定的难度.为此,思林水电站岩门人工砂石加工系统根据碾压混凝土坝对砂的细度模数,含水率,石粉含量等指标的特殊要求,并针对石灰岩的特性,采用了立轴式制砂机一次筛分成形的半干法制砂工艺.成品砂应满足水工混凝土施工规范(SDJ20782)及相关设计文件要求,具体要求如下:(1)成品砂应质地坚硬,清洁,级配良好;细内.(2)成品砂中石粉含量均匀稳定,要求常态混凝土用砂的石粉含量为/2%18%,碾压混凝土用砂的石粉含量为16%20%.(3)含水率均匀稳定,且小于6%.根据岩门人工砂石系统工艺流程并结合制砂车间制砂设备的性能,分析得出制砂料仓骨料的级配,含水率和含泥量是保证成品砂含水

10、率,细度模数和石粉含量的重要控制工艺.本系统使用3台套PL一9500立轴式冲击破和1台套RSM122立轴式冲击破(BHS)制砂,此立轴式冲击破利用旋冲盘加速骨料,将骨料按一定角度甩向壁上的铁砧上,通过石打铁,石打石混合破碎的同时,与铁砧相撞质量较大的骨料极易破碎而质量较轻的骨料在破碎腔内风的作用下不易破碎或不破碎,即制砂源料中若细骨料含量越多则生产出的砂越粗,相反粗骨料含量较多时则生产出的砂越细.要使骨料破碎后各级颗粒级配合理,就要求制砂源骨料中必须含有一定比例的粗细骨料,这点在乌江流域梯级开发中的构皮滩水电站烂泥沟砂石系统,索风营水电站砂石系统及思林水电站冉家坨砂石系统等工程实践中都得以验证

11、.粗碎,中碎是制砂骨料加工的第一道工序,根据岩门料场石灰岩硬度中偏低,易破碎的特点,所选的NP1313,APS5160型反击式破碎机具有破碎性能优越,产量高,粒形好,针片状含量少等优点.根据工艺流程经粗碎,中碎后只有中石,小石和部分35mm的石料以及制砂筛分车间中大于5mm,部分35mm的闭路石料经过胶带机运送至制砂料仓作为制砂骨料;在系统生产时根据制砂筛分车间闭路回料量的多少,由皮带下料段头的分料隔板来调节筛分车间送往制砂料仓各级配骨料的含量,可使制砂料仓的骨料级配确定在中石4020mm占40%30%,J,石205mm占40%30%和细骨料35mm占20%40%的范围内,方能生产级配合格的成

12、品砂.骨料的含泥量,本系统采取了预筛湿式筛分作业加洗泥的综合处理措施,并设置了专门的洗泥车间.另外,在料场开采取料时对参夹在石料场中局部含泥较大的溶蚀影响带要预先进行清除,同时在料场随小于40l'l-/m的混和料一起进人洗泥车间,经CXK8324槽式洗石机搓洗后大部分粗碎产生的石粉,泥粉将随污水一同进入高效污水澄清器进行沉淀处理,使洗石机出口混合骨料仅在表明粘附少量并脱水,筛除部分小于3mm的岩粉及含泥料,冲?59?第21卷第3期贵卅I水力发电2007年6月洗时采用0.10.15MPa加压水边振动边冲洗,冲泥,脱水工序后,制砂骨料含泥量为0%0.7%.由立轴破制砂机的制砂原理可知,该机

13、对骨料的含水率有特定的要求:当含水率大于6%时,35mm的细骨料受含水的影响不容易破碎,且破碎产生的石粉在水的作用下结块造成破碎机堵塞,产砂率和石粉含量降低;当含水率小于2%时,骨PL-9500立轴破碎机的工程实践经验,制砂骨料的含水率宜控制在2%6%内.在系统投产后,为保证制砂料仓中制砂骨料含水率在(4±2%)波动范围,又在每个筛分地弄的取料漏斗处新增设一ZKR1437型直线振动脱水筛,以调节制砂料仓骨料含水率.在实际的生产运行中,经检测制砂料仓骨料含水率为3%5%,在允许范围内.立轴式制砂机的一个共性是生产出的砂中大于的细度模数,则可能出现2种现象:若粗颗粒筛出过多,则产砂率下降

14、,细度模数越小,石粉含量就越高;反之,若粗颗粒筛出少,则产砂率高,细度17%时,细度模数大于3;当石粉含量大于20%时,细度模数小于2.8.因此,如何找到产砂率,石粉含量和细度模数之间的平衡点,是一次筛分成形半干法制砂工艺的主要难点.据PL9500破碎曲线(同类岩石)计算,其产砂的细度模数约为3.1左右,主要是砂中2.55mm粗颗粒含量大于砂的累计筛余量的6%10%;而粗碎,中碎产砂经水洗并脱水后的细度模数更大,在3.34.0之间.这是由于35mm颗粒偏多所引起.此时,要降低人工砂的细度模数有两种方式:一是提高小于2.5mm的粉砂含量,这就要充收,但该部分粉砂混在含泥较重的骨料冲洗废水中,必须

15、单独设计一套粉砂回收系统,这不仅回收难度大,也会增加运行成本;二是本系统所采用降低2.55mm粗颗粒含量,以产砂率换细度模数的方式来解决,损失掉的产砂率可通过提高制砂车间设备负荷率,控制制砂料仓骨料级配和含水率等综合措施使之减少最低.在本系统制砂工艺设计时,制砂车间破碎设备的生产能力留有一定富裕,配置有3台PL9500制砂机(单机理论破碎能力250t/h,产砂率49.5%.60.55%)和1台RSM122(BHS)制砂机(单机理论破碎能力110t/h,产砂率50%60%),当制砂车间设备负荷率为55.6%,即可满足大坝浇筑高峰成品砂235.7t/h的需求.因此,可通过合理设置筛网孔径,使制砂机

16、产生的35mm的粗砂不全部直接进人成品砂仓以减少粗颗粒含量,即适当降低制本系统调试运行情况,将制砂筛分车间的下层筛网分上中下部设置为3.5mm,4mm和5mm的不同孔径后,把实测制砂车间设备负荷率提高至61.2%,则制砂机的综合产砂率为46%55%,制砂能力240.1287.8t/h,细度模数为2.21对石粉含量的控制,采取降低级配两头粗细颗粒的含量来解决,即在制砂筛分车间筛出部分粗颗粒,并在进砂仓前加石粉处理筛再筛出多余石粉.含量约占石粉的50%,在制砂骨料的洗泥工序中加强冲洗,减少成品砂中泥粉含量以降低小于0.08mm的颗粒含量;并对制砂料仓制砂骨料的级配和含水率进行控制,以减少骨料过度破

17、碎,使制砂机的破碎粒度特性达到最佳,从而提高破碎骨料0.08mm的颗粒含量.经以上措施后,生产的砂可不经石粉处理筛处理,直接与粗碎,中碎生产砂相混后即可满足常态混凝土砂石粉含量小于18%,碾压混凝土砂石粉含量小于20%的要求,且石粉中小于0.08mm的颗粒含量为8%10.7%,能够的颗粒含量要求.3废水处理及回收人工砂石系统生产排放出来的废水,先通过高效污水处理器处理,经其处理后再自流进人清水池回收;泥和细砂(石粉)则排至污泥池干化车间,利用机械分离干化工艺进行干化和脱水处理后用装车间排放的废水均利用废水处理系统全部进行了回收处理,并达到废水回收利用率不低于70%,排放悬浮物浓度低于1501T

18、I昏/L的环保要求,且筛出的部分粗碎,中碎产生的石粉,泥也均得以妥善处理,整个制砂工艺达到环保要求.4结语思林水电站岩门人工砂石系统于2006年8月第21卷第3期贵州水力发电GUIZHOUWATERPOWER2007年6月?水工建筑物设计与施工?山区傍山渠道实用经济断面形式浅析蒙进,向国兴(贵州省水利水电勘测设计研究院,贵州贵阳550002)摘要:渠道是水利工程的主要建筑物,渠道断面形式直接决定渠道的工程造价,而山区渠道常布置在山脊,山腰等地势相对较高的位置,因地形相对较陡,故渠道开挖工程量较大.本文主要从山区地形较陡的特点出发,通过对水力最优断面和经济断面的对比分析,寻求山区傍山渠道的实用经

19、济断面形式.关键词:水工建筑物;傍山渠道;实用经济断面;宽深比中图分类号:TU992.23文献标志码:B文章编号:1007-0133(2007)03-0061030前言渠道是水利工程的主要建筑物,渠道断面通常有梯形,矩形,多边形,U形或半圆形等多种形式.从水力学角度考虑,半圆形为水力最佳断面,但实际工程中应用较少,而较多的选择梯形断面.梯形断面具有施工简单,边坡稳定,便于应用各种材料衬砌等特点,适用于坚硬岩石中开凿的石渠.U型断面目前在中小型渠道中应用较多,具有水力条件好,占地少但施工比较复杂等特点.山区渠道线路往往布置在灌区山脊,山腰,山脚等相对较高的地势上,以争取最大的自流灌溉面积,故山区傍山渠道有以下特点:a.傍山成渠;条件,水力条件,占地情况等因素的影响较大.,VV,VVV黔中水利枢纽工程灌区总干渠是比较典型的山区傍山渠道,本文以为该灌区总干渠设计为基础资料,以梯形断面为基础断面,通过水力最优断面,实用经济断面的对比浅析,探讨山区傍山渠道的经济断面形式.1渠道实用经济断面形式简析梯形断面渠道若从水力条件角度考虑,在流量,底坡,糙率一定时过水断面面积最小的断面才>1.0,即断面形式为宽浅式.实际上,为满足工程需要所采用梯形断面的宽深比都为卢水>/3水m,在水工设计手册¨中称之收稿日期:2