砂石加工系统

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业砂石料生产系统混凝土90%由砂石料组成，每立方米混凝土需1.5m3砂石骨料，约合2.2t/m3。砂石料生产系统是混凝土大坝的粮仓，是工程的命脉。因此，砂石生产系统的。规模也十分庞大，对工程建设的影响重大，应高度重视。砂石料源的选择砂石料的分类：天然砂石料、人工砂石料。砂石料的综合成本：除计入开采、加工运输等成本外，还应包括料场及加工系统建设的土建和设备的一次性投资，以及采用不同类型骨料配制混凝土时其它成分材料差额的费用等。有些工程招标时明确，综合成本还包括剥离层、边坡支护、场地排水、环境保护的费用。水工混凝土骨料的质量技术要求：详见《规范》品质要求：骨料的级配、容重、比重、热学性能、物理力学指标（湿抗压强度）。有害成分：云母（＜2%）、碱骨料、有机物、黏土、硫化物等应控制在一定范围。砂石料源的选择：最佳料源选择方案取决于料场的布局、开采条件、可利用料的贮量，质量级配、加工条件、弃料量、运输方式、运输方式、运输距离及生产成本的因素，并结合工程实际进行综合技术经济论证。料源分类：天然砂石料场：陆上料场、河滩料场、河床水下料场。人工料场：采石厂。工程开挖利用料：导流隧道、坝肩坝基开挖等弃渣。砂石料的开采：砂石料开采量：砂石料需要量应按各级配混凝土需要量按比例分别计算。初估时，可以按每立方米约需1.5m3砂石净骨料，其中，粗骨料1.067m3（1.5t）,细骨料0.433m3(0.7t)。折合成开采量时需计入开采、加工、运输、储存等的损耗系数。系数可参阅有关资料。人工料场的开采：一般用钻爆法松动岩体，控制开采石块的粒径，用鄂式破、反击破、移动式破碎站破碎，对超大块石用二次爆破或液压破碎锤处理。砂石加工厂砂石料加工厂就是经过“破碎筛分冲洗”工艺，制成成品砂石料的场所。现代水利水电工程要求砂石加工厂，“现代化、高标准、绿色环保、智能节能”。加工厂由粗碎、中细碎、筛洗、制砂等车间单元组成，三个生产环节，即毛料生产、半成品料生产、成品料生产。粗碎车间：最大进料粒径可达1000mm以上，将石料破碎到300～70mm，采用反击破、鄂破、旋回破筛分一体化布置，使粗碎大大优化。中细碎车间：将石料破碎到70～20mm～1mm,采用闭路生产工艺，可以按需生产，新式反击式破碎机大破碎比，高效能。圆锥破碎机（单缸和多缸），粒形好，产量高。应用于三峡、江垭等。人工砂石料工艺筛分工艺：新型筛分设备，超宽筛、高强钢网筛、球击筛面筛等筛分效效率高、噪声低、不塞孔。高效脱水筛。棒磨机制砂：产品稳定，粒径、细度模数良好，缺点，产量低，耗钢量大。制砂车间：破碎机制砂：旋盘式圆锥破碎机、冲击式破碎机制砂。棒磨机、破碎机联合制砂：取长补短，是理想方式。砂石加工厂生产规模的确定：a.按混凝土最高月浇筑强度计算。b按骨料需要量累计曲线确定。毛料生产：粗碎小时理论处理量主要由混凝土浇筑高峰月强度和工作时间确定，毛料储备一般不少于高峰期10d的用料，力求多储毛料，少储成品料，力求均衡生产。半成品料生产：主要是预筛分和超径破碎，开路工艺：超径作废料处理。闭路工艺：超径破碎后进入预筛分循环。成品料生产：骨料的筛分是核心生产单元，是质量控制的重要工序。成品料的储备应满足3～5d需要量。国内几个水电项目的人工砂石厂生产规模序号工程名称生产规模(t/h)单机产能(t/h)高峰月混凝土强度（万m3）1三峡下岸溪2700600552三峡古树岭200012503龙滩大法坪25004索风营100060011.245棉花滩50050066构皮滩1200600157居蒲渡120060011.3设备选型及工艺：设备选型在兼顾招标采购相关要求时，须充分考虑设备技术先进，性能可靠，经济合理和使用经验的成熟；考虑设备对硬岩的适应性，在工程前期设计阶段必须做岩石有关指标的小型试验，取得科学数据，作为砂石系统设计的依据。生产能力和产品的质量工艺要求；同一破碎段宜选用同一规格型号的设备，简化机型，以利于配件供应和维护，并要求关注不同破碎段之间设备的匹配性。粗碎设备：鄂式破碎机：适用500t/h以下，结构简单，价格便宜，但衬板易碎。旋回式破碎机：适用500t/h以上，处理能力大，粒形较好，但价格贵、土建工程量大，维修复杂。反击式破碎机：破碎比大（20左右，最大50～60），粒形好，产量高，能耗低，结构简单，广泛应用。如：龙滩、小湾、光照、溪落渡等工程。中、细碎设备：圆锥破碎机：体积小，破碎能力大，级配粒形好，但价格高。三峡、棉花滩、二滩。反击式破碎机：立式冲击破碎机：有“石打石”、“石打铁”两种。是超细碎机的粒形优异，级配可调，土建工程量小，安装费低。制砂设备：棒磨机制砂：传统国产设备，具有结构简单，工作可靠，粒形好，级配连续，细度模数稳定，但机体自重大，能耗高，制砂成本高。制砂用棒磨机通常采用两端轴孔进料，中间孔排料型要求给料粒径20mm以下。破碎机制砂：旋盘式圆锥破碎机制砂；立轴冲击式破碎机制砂。设备结构简单，破碎性能优越，产品粒形好，针片状含量低，，但砂的细度模数较大，且中间级配偏少。石打铁形式的破碎机成品砂粒形好，设备可靠，磨损较小，运行成本低，一般优先选用石打铁形式的立轴冲击式破碎机。棒磨机、破碎机联合制砂：近20年来，我国砂石加工工艺技术，设备制造水平，得到了大幅度提高，新型高性能破碎机和筛分机，砂脱水设备的应用有了长足发展，新型冲击式制砂机的应用，打破了传统单一的棒磨机制砂工艺，符合“多碎少磨、以破代磨、破磨结合”是理想的制砂新工艺，广泛应用许多工程，一般采用以立轴冲击式破碎机为主要制砂设备，而通过棒磨机实现成品砂细度模数与石粉含量的调节。龙滩采用“立轴冲击式破碎机+棒磨机”按1:2比例组成，产量粒形级配满足要求。湿法生产：是指一、二、三级破碎段全部采用湿式生产工艺。用水量大，成本高。三峡下岸溪，二滩。干法生产：是指几个破碎段全部采用干式生产，工艺简化，节省生产用水。半干法生产：粗碎采用湿法生产，中细碎采用干法生产。该工艺目前广泛应用。砂石筛分设备和工艺：高效振动筛分机：筛网钢丝编制，较橡胶网、聚胺脂网开孔率高40%，噪音小，耐磨，不易堵塞，效率高。筛分工艺：预筛分：粗碎后分离＞150mm.主（分级）筛分：对＜150mm的混合料进入分级筛分系统，每组4层筛网，分出5级料冲洗系统：一般设冲洗系统。砂石料生产的环境保护：应选择储量大，覆盖层厚度尽量小的料场。开采过程中的环保措施：支护排水、堆存边坡监测、降尘防噪、爆破安全、清场和植被恢复、复耕造林等。砂石加工过程中的环保措施：主要是“防尘降噪”。要求，设备选型考虑环保；生产工艺考虑环保；废水达标排放；废渣妥善处理。龙滩砂石系统的的经验教训砂石系统的组成：砂石场开采+砂石料加工+供配电及电气控制+供排水及废水处理+道路及辅助设施。石料开采、运输、粗碎工艺：原工艺：钻孔爆破挖机移动式鄂破站移动带式输送机利用山坡地形的分段溜槽设置堆场短廊道带式输送机堆场扩容工艺：钻孔爆破挖机自卸汽车溜井井内破碎洞内带式输送机毛料堆场洗石工艺：＞80mm进入中碎料仓二次破碎。原工艺：毛料预筛分＜80mm圆筒洗石机第二筛分车间筛分清洗问题：故障多，启动难，振动大，无法正常运转。改进工艺：仅对＜40mm的石料进行清洗，筛分车间筛分成品料效果：运行可靠，满足质量要求。制砂工艺：立轴冲击式破碎机+棒磨机按1:2比例组成，产量、粒形、级配满足要求。几个工程的设备选型设备选型粗碎预筛分中碎主筛分细碎制砂棉花滩JM1211HD鄂破一台500t/hVMHC60/给料机一台S4000EC旋式破一台502t/hH400MC圆锥破290t/hB9000石打石立轴破433t/h索风营NP1313反击破2台，单机产能470t/hYRK1845重型振动筛2台NP1213反击破2台，单机产能350～400t/h2YKR24603YKR2460圆振筛各1台；VI400制砂机2台PL8500立破机2台500t/h砂筛分：2YKR24604台2YKR20562台三峡下岸溪PX900/50单机600t/h和50/65MK-Ⅱ单机1200t/h各2台2YAH2148振动筛6台,单机1200t/hHP500ST-C3台，单机580t/h2YKR2460各10台HP500ST-F3台单机580t/hPYT-Z22272台单机500t/hB90005台单机150BMZ21366台单机50t/h居蒲渡PXZ0913旋回破1台（国产）JM1211HD鄂破一台（进口）YKR1845重型振动筛2台PF-1320-Ⅱ反击破2台圆振动筛3组，每组2YKR2460各3台PFQ1210强力反击破2台VSIRP109立式冲击破（进口）PL9000立式冲击破（国产）BMZ2136棒磨机2台砂筛：3YKR18524台大型工程砂石系统的管理招标模式砂石系统招标模式的主流是：业主单位委托设计单位编制招标文件，施工单位带方案投标，并负责设计、施工、安装、运行全过程费用。其中，建安工程总价承包，成品砂石料按碎石级配、成品砂单价承包。主要破碎设备有两种采购模式承包商自行采购：由承包商按投标承诺进行设备采购，业主可以垫资或支付预付款给于支持，如：小湾、瀑布沟。缺点是承包商常常“优化设备”，不利于工程保障。业主采购主要进口破碎设备：由业主采购部分主要设备（进口破碎设备），在招标文件中明确设备回购率，由承包商利用该设备带方案对砂石系统投标，负责设计、施工、运行，工程完工时承包商按投标承诺对设备进行残侄回购，如；龙滩、景洪、彭水等，缺点是协调量大。业主应在设备出厂验收阶段，要求承包商参与，尽量将问题消除在早期。砂石的生产供应管理：通常是砂石料承包商向业主签订合同提供砂石料业主按合同规定向混凝土工程供应砂石料。砂石料承包商签订砂石生产协议。协议明确数量、质量、交货点、检测、业主 价款结算等。混凝土承包商签订砂石供应协议。由业主或（混凝土承包商）在混凝土拌和场设立计量、检查站。业主（监理）、砂石料承包商、混凝土承包商三方的计量人员共同计量签证，作为月支付的依据砂石系统的费用结算：费用一般分为两部分，一是覆盖层剥离，无用料处理及边坡支护结算，为单价合同。由承包商在投标时自主报价，砂石生产过程中依据监理确认的工程量结算费用。二是成品砂石的结算，依据送至拌和楼的总量按月结算，费用包括毛料开采破碎筛分堆存运输全过程，并包含砂石厂运行管理维护全部费用。三峡下岸溪人工骨料加工系统，成品砂45.55元/t，成品碎石60.91元/t。碾压砂加工系统工艺流程给料粗碎i=4半成品仓 中碎i=5～6_+筛分转料仓立轴破碎机制砂车间i=6～8+-筛分高速立轴破超细碎粉砂车间i=4～5成品碾压混凝土制砂新技术碾压混凝土砂的品质：水电工程砂石料要求严格，一个砂石系统的设计成功与否，都取决于砂的生产工艺。水工混凝土施工规范和碾压混凝土施工规范对砂的质量标准如。砂的质量标准表1项目指标备注天然砂中含泥量（%）≤5人工砂中石粉含量（%）10～22系指小于0.16的颗粒坚固性（%）＜10云母含量（%）＜2表观密度（g/cm3）＞2.5视密度小于2g/cm3轻物质含量（%）＜1硫化物及硫酸盐含量（%）＜1有机物含量浅于标准色优质砂的品质指标：级配符合国标要求，严格控制在标准中砂Ⅱ区内。细度模式控制在FM=2.5～2.7±0.2.力争达到2.5～2.7±0.15。石粉含量：常态混凝土砂8～15%;碾压混凝土砂16～22%。含水率：控制在≤4～6%。能耗指标≤5kwh/t成品砂。水耗指标≤1t/t成品砂。钢耗指标≤0.5kg/t成品砂。环保排放要求达标，空气≤3mg/m3,水≤200mg/m3，噪声≤70db工艺线路简单，计算机自动控制，工厂化生产。见工艺流程图。二、制砂技术制砂工艺是砂石生产的核心工艺,前几年国内大多数工程制砂主要采用三种形式：棒磨机制砂、立轴破制砂、立轴破和棒磨机联合制砂。棒磨机制砂的特点是：（1）成品砂质量稳定、粒形好；（2）耗水、耗电量高、钢棒耗量大；（3）建筑安装量大；（4）石粉损失量大、水处理费用高。立轴破制砂的特点是：（1）工艺流程简单，单位能量消耗低；（2）5~2.5mm的石料反复循环破碎,破碎效果差,能量消耗略偏大；（3）成品砂中2.5~1.25mm、1.25~0.63mm粒径的石料偏少；（4）成品砂的粒度模数控制难；（5）成品砂率偏低。立轴破和棒磨机联合制砂的特点是：（1）集中了立轴破、棒磨机制砂的优点，克服了中径含量问题、石粉过多流失问题等；（2）流程中仍然保留了棒磨机及其不足之处；（3）工艺流程复杂、设备品种多。由于以上三种制砂方式都存在不同的缺点，根据立轴破碎机破碎岩石的机理，对于不同的岩性，不同的给料量，不同的给料粒径和级配，不同的转子线速度，甚至进料的含水率变化，都将对产砂量和砂的粒度组成、细度模数、石粉含量等质量指标产生影响。因此，研究试验应用两种不同转子速度的立轴破联合制砂的思路就成了必然的选择。按照这一思路，水电九局在其承担的一些工程项目中，如湖南皂市、贵州索风营、沙沱等水电站进行了一系列的试验研究和生产实践，取得了比较理想的成果。该制砂工艺的主要内容是：（1）经破碎后的石料（5~40mm）送入常速度（v=50~70m/s）的立轴破碎机破碎，破碎后进入筛分机分级，＞5mm的石料返回转料仓，5~2.5mm的石料送入高速(v＞75m/s)的立轴破碎机再破碎,经再破碎的石料与＜2.5mm的石料混合后进入成品仓。实际上第二级高速立轴破碎机起了比棒磨机更大的调整粒度组成和石粉含量的作用。（2）破碎物料含水量的影响。破碎物料含水量在一定范围内时，对除尘效果起到重要作用。但含水量较高时会降低产砂量。经测试分析：●当物料含水量控制在≤2%时，扬尘污染严重，必须采取除尘设施。●当物料含水量控制在＞5%时，产砂率明显降低。且随着含水量的增加，产量急剧降低。当含水率达到9%~11%时，产砂率几乎为零。●当物料含水量控制在2%~5%时，物料的破碎效果最佳。●当物料含水量＞11%时，宜采用湿法生产，但产量比半干法低。（3）给料量对砂产量的影响，当给料量较小时，产砂量随给料量的增加而增加；产砂率有所降低。当给料量达到一定量时，产砂量达到最大值。如PL8500型机最佳给料量值为70~90t/h（物料：灰岩，“石打铁”破碎腔）。当给料量超过一定值后，产砂量增加不多，而产砂率降低较多，如PL8500型机给料量超过110t/h时，产砂量增加很小（物料：灰岩，“石打铁”破碎腔）。其原因是：破碎腔内的石料流较大，转子抛出的石料大部分打在石料流上而不是打在铁砧上。（4）给料量、给料粒径、含水率、转子速度、砂的细度模数、石粉含量间的关系●在相同的物料粒径、含水率、及转子速度（即线速度）相同的情况下，给料量增加，成品砂中的石粉含量降低，砂的细度模数增大，当给料量达到一定值后基本稳定。●当物料的含水率、给料量稳定，转子速度（即线速度）相同的情况下，物料粒径（≤60mm）增大，其石粉含量增加，细度模数降低。●在相同的物料粒径、含水率、给料量下，随着破碎机转子速度（即线速度）上升，砂中石粉含量增加，细度模数降低。两种速度立轴破碎机制砂要点：经试验分析,采用常速与高速立轴破碎机联合制砂,可提高成品砂产量与质量,可以实现”以破代磨”工艺,使完全抛弃棒磨机制砂成为现实.（1）常速立轴破碎机的破碎腔体可以为“石打铁”型,亦可以为“石打石”型,两者没有质的变化,只有量上的变化.“石打铁”型产砂量比“石打石”型高,而前者砂的粒形稍差,石粉含量较多,铁砧磨损多.（2）高速立轴破碎机的破碎腔体最好为“石打铁”型,给料量要低些,原因是基于5~2.5mm石料粒径较小、质量较轻，要使其破碎必须获得较多的碰撞能量。（3）采用两种速度的立轴破碎机制砂，适当增加高速立轴破碎机的进料粒径，可进一步提高成品砂的石粉含量及降低成品砂的细度模数。沙沱电站砂石系统的生产检验成果：沙沱电站砂石系统规模为1500t/h,采用两种速度的立轴破碎机联合制砂,投产已一年多,成品砂质量稳定,经2008年4、5、6月生产检测，砂的细度模数均值为2.67,石粉含量均值为18.62%,指标良好、稳定。从以上所述采用两种速度的立轴破碎机联合制砂工艺的试验研究分析和工程生产实践，说明一般情况下砂石系统采用该工艺是可行的,并能获得较好的产品质量,较高的经济效益。石粉是制砂过程的伴生物,常态混凝土和碾压混凝土对石粉含量有不同的要求,石粉控制也是制砂工艺的一部分。锦屏工程采用大理岩制砂，三滩前期系统生产的成品砂级配严重不合格，含粉率高达40~50%，用水洗工艺去粉，造成有用颗粒的大量流失，经专家咨询，建议改用干法去粉，后施工单位找到选粉机生产厂家，并进行了生产性试验，取得比较理想的成果，初步结论是：（1）经选粉机选粉后的成品砂中石粉含量随选粉机主轴转速和风机的风量变化而变化,说明通过调整选粉机的技术参数来控制成品砂中的石粉含量是可行的。（2）从试验可知,在保证供料稳定和选粉机在同一技术参数的情况下,成品砂中石粉含量在一个稳定的范围内是有可能的。（3）进料含水率在2.2%时，选粉机仍可以正常工作。（4）通过调整选粉机主轴转速和风机风量可控制成品砂中石粉含量在6～18%范围内的任一值。（5）经过选粉机剔除粉后，成品砂中的细度模数和中间颗粒级配比例相应有所提高。综上所述，人工砂中含有的石粉完全可以通过干法风选来剔除，而且剔除的效果较湿法水洗要明显优越，它不但可以保留成品砂中对混凝土有用的石粉，而且可以使得石粉级配呈连续分布。目前锦屏二级东端系统已采用选粉机去粉，锦屏一级三滩制砂系统也安装了选粉机，阿海水电站砂石系统也相继采用这一选粉工艺。人工制砂的研究重点是如何实现“一低、一稳、一高”的问题。一低：低含水率，人工制砂含水率控制在6%以下。一稳：细度模式稳定在2.7～2.9之间。一高：高石粉含量，要求石粉含量17～22%之间。石粉回收是重要环节，龙滩、光照、构皮滩等工程进口美国Derrick公司的HI-G细粒物料回收装置回收石粉，石粉回收95%以上。含水率的控制：机械预脱水：直线振动筛脱水工艺，三峡下岸溪成功应用。成品砂含水率完全控制在6%以下。成品砂堆场重力自然脱水：砂场应有一定的容积，每批次成品砂堆存不少于7d，并配套防雨棚，排水沟等设施。细度模数的控制：从一下三个方面调整细度模数。制砂设备选用立轴冲击破碎机与筛分机形成闭路循环生产人工砂，并辅以棒磨机调整人工砂的细度模数。减少棒磨机的进料量、进料粒径（3～10mm）及钢棒安装量。调减成品砂的细度模数：调减立轴冲击破碎机的进料量、进料粒径。采用立轴冲击破碎机与棒磨机联合制砂工艺，并正确设置各台破碎机的转子的运行参数（如线速度），以控制成品砂的细小颗粒，调整成品砂的级配。石粉含量的控制：增设石粉回收装置：自然沉淀干化后再取石粉掺入砂中。负压脱水并加速沉淀池石粉干化。强力脱水筛石粉回收系统。单独建设石粉加工系统。废水处理与环境保护废水处理：设置废水处理系统，对一筛车间的洗泥废水、细砂回收车间的废水、石粉回收装置废水进行压滤脱水（或自然沉淀、抽吸式排泥）回收处理，提高废水回收利用率70%以上，确保达标排放。除尘：对粗碎车间采取喷雾降尘措施；对制砂产生粉尘的部位实施部分或整体封闭，同时增设专业除尘设备进行收尘处理。降噪：在噪音较大的棒磨车间等设置隔音墙。我国水电工程人工砂石料加工技术的发展及应用水工砼中砂石料占砼重量的75～85％，砂石加工系统因而被美誉为砼坝的“粮仓”，由此，砂石系统对于坝工砼的重要性可见一斑。人工砂石料与天然砂石料相比，具有料源丰富、加工受季节影响小、成品料的粒形及级配良好、拌制的砼有利于温控及减少砼裂缝等优势而得到了日益广泛的应用。通过消化、吸收国际先进的人工砂石料加工技术（以下简称“人工砂石技术”），并与国内丰富的砂石生产实践经验相结合，我国的人工砂石技术不断创新、丰富，并达到了国际先进水平。1.人工砂石料加工技术的发展历程回顾根据人工砂石技术的特点及人工砂石料的应用状况，我国人工砂石技术的发展大致可分为三个阶段：摸索阶段、成熟阶段和不断创新的广泛应用阶段。1.1人工砂石料加工技术的摸索阶段我国的人工砂石料应用最早开始于上世纪60年代初建设的贵州猫跳河水电站，采用性能落后的锤式破碎机生产人工砂，且规模较小。65年映秀湾工程建成了生产能力为160t/h的人工砂石系统（以下简称“人工砂石系统”），自此拉开了我国人工砂石技术研究、应用的序幕。当时，人工砂石料在国内的生产及应用还处于一片空白，如何进行人工砂石系统的工艺流程设计、设备选型及如何提高产品质量和降低生产成本等，都是要在实践中探索的问题，人工砂石技术的研究进入了一个漫长的探索阶段，这一阶段一直延续至上世纪80年代末。在此期间，大型的人工砂石系统主要有乌江渡、漫湾及五强溪砂石系统等。乌江渡右岸砂石系统设计生产能力500t/h，加工原料为石灰岩，共生产成品骨料420余万m3。乌江渡开创了国内全部采用人工砂石料作为砼骨料修建大型水电站的先河，为在缺乏天然砂石料地区修建水电站提供了经验。漫湾砂石系统，以灰绿色流纹岩为料源，毛料处理能力500t/h，总计生产成品骨料280余万m3。五强溪砂石系统是截至当时国内最大的人工砂石系统，设计生产能力1150t/h，后经过增容改造，实际综合加工能力达1200t/h，共计生产成品料585万m3。这一时期，经过近20年的探索，人工砂石技术虽然取得了一定的成就，但还很不成熟，尤其是系统设计仍然存在着许多缺陷，如工艺设计上采用了单一不变的模式：旋回式破碎机作粗碎；中、细碎主要采用圆锥破碎机；棒磨机湿式制砂等，成品料级配调节能力不强。另一方面，经过这一时期的生产实践，进行了多方面的尝试，逐步解决了实际中遇到的很多技术难题，如花岗岩、石英岩等高SiO2含量岩石对设备的超常磨损的研究等，为我国更大规模地应用人工砂石料奠定了技术基础，积累了经验。1.2人工砂石料加工技术的成熟阶段进入90年代以后，水电开发的步伐加快，二滩、小浪底、万家寨、大朝山、三峡等一批特大型水电工程的相继开工建设，为人工砂石技术的成熟提供了千载难逢的机遇。尤其是二滩、小浪底工程，主体工程均采用国际招标，外商的直接参与，带来了包括人工砂石技术在内的许多国际先进的设备及技术，这对于我国人工砂石技术的成熟起到了积极的促进作用。二滩砂石系统加工规模为1000t/h（实际生产能力达1200t/h），设备先进配套，设计布局合理，其多级破碎＋制砂的多重闭路循环工艺及依据地形布置的地下竖井式骨料储仓，使人耳目一新。特别是系统布置采用了地面、地下、空间立体式的布置，成品骨料全部储存于山体中开挖的竖井之中，不但解决了场地狭小的难题，而且利用骨料自身重力完成了骨料的垂直运输，无干扰，最经济，同时利于骨料的保温及砼温控。小浪底工程连地砂石系统，设计处理能力700t/h（后经增容达1000t/h），料源为石英砂岩河卵石，SiO2平均含量为76％，最高抗压强度达351MPa，是截止目前国内已建工程砂石料加工原料中最坚硬的，对加工设备的磨蚀严重。但由于系统采用了国际著名厂商专门针对小浪底这种坚硬河卵石设计的破磨设备，针对不同的粒度采用不同的破碎设备进行多级破碎，并采用任意循环的灵活生产工艺，不但保证了系统的正常运行，并且创造了高峰期平均月运行时间595h的全国最高记录。万家寨人工砂石系统是我国西北地区的第一座大型人工砂石系统，设计处理能力800t/h。该系统针对人工砂含粉量高、含水量大，易板结、冻结、廊道卸料口上方起拱等问题，采取用推土机配合送料、合理安排各卸料口的卸料次序及卸料时间等措施，取得了较好的效果，为我国在严寒地区进行人工砂石系统的生产、管理提供了宝贵经验。三峡古树岭及下岸溪人工砂石系统，分别采用基坑开挖及下岸溪料场开采的花岗岩为原料。古树岭人工碎石系统处理能力2650t/h，下岸溪人工砂生产系统处理能力2400t/h。三峡人工砂石系统不仅规模巨大，而且其设计吸取了我国30余年人工砂石技术的经验，大量引进了国际上先进的加工设备，利用HP圆锥破碎机作细碎，并创新地采用了棒磨机与Barmac联合制砂的生产工艺，代表了当时我国人工砂石系统设计的最高水平。系统至今经过9年的运行，满足了工程连续21个月浇筑强度大于40万m3的高强度用料要求，并多次刷新了砂石料生产供应的世界记录。上世纪90年代，是我国由计划经济向市场经济转轨的关键时期，水电建设市场的业主负责制、招标投标制、建设监理制、合同管理制的推行和我国改革开放的全面深入，促进了水电施工技术的飞速发展，我国的人工砂石技术正是依托这些举世瞩目的工程取得了前所未有的成就，并日益发展成熟。1.3人工砂石料加工技术的不断创新及广泛应用阶段进入21世纪，百色、龙滩、小湾、构皮滩、溪落渡等特大型水电站陆续开工，标志着我国的水电建设进入了有史以来的鼎盛时期。而这些工程无一例外地均采用人工砂石料作为砼骨料，以30多年的生产实践和取得的技术成果为基础，我国的人工砂石技术由此进入了快速创新的时代并得以广泛的应用。国际先进技术与我国丰富实践经验的有机结合，使我国的人工砂石技术达到了、甚至在有些方面创造了世界一流水平。2.取得的技术成果及创新应用2.1形成了与时代发展相适应的砂石系统设计新理念并得以创新应用粗、中、细三段破碎＋棒磨机制砂是我国沿用了几十年的砂石生产工艺模式，至今，与时代发展相适应的新的砂石系统设计理念已经形成，并因其具有良好的技术性、经济性而得以推广应用。这种新的的设计理念概括起来就是：①砂石加工“多碎少磨，以破代磨，破磨结合”；②注重环保，营造“绿色粮仓”；③分部采用计算机集中控制、摄像监控，少人值班，系统高度自动化。通过多段破碎，减少骨料磨碎；以破碎代替棒磨，破碎制砂和棒磨制砂结合，不但可提高成品料质量，极大的减少单位产品的耗钢量、降低加工成本，而且可简化生产工艺，减少制砂耗水量及相应的废水量的排放，有利于环保。二滩、小浪底砂石系统是采取“多碎少磨”的典范，而破磨结合则是三峡工程的成功经验之一。这种模式已在龙滩、小湾、构皮滩等工程中得到推广应用。立轴冲击式破碎机生产的人工砂，缺少中间粒径，细度模数高，但加工成本低；而棒磨机所制人工砂，级配好，细度模数易于调整，但加工成本高，二者在技术、经济上有着良好的互补性，破磨结合的制砂思路是对人工砂石技术的重要创新。由于水电开发可持续发展的需要，环保要求越来越高，减少砂石系统的扬尘及废水达标排放，营造绿色环保砂石系统，是新世纪砂石系统设计及运行管理追求的目标之一。对系统产生的废水进行处理，在五强溪及大朝山工程中已有尝试，但仅是设沉淀池靠泥沙自然沉淀，效果较差。废水处理工艺在三峡工程中得到完善，并已成功应用于龙滩、彭水、索风营等工程砂石系统中。特别是龙滩大法坪砂石系统，利用山谷地形形成大库容的堆碴库，采用意大利劲马气动清淤泵及管道系统把回收石粉后的泥碴以96％的浓度长距离输送到堆碴库堆存、过滤，做到了废水零排放，不但效果好，而且运行成本低，是砂石系统废水处理的重要创新，为砂石系统泥碴处理、营造绿色环保砂石系统拓宽了思路。采用微机对系统分部进行集中控制，可同时对生产工艺采用模拟屏动态显示及利用旋转变焦摄像头对系统中的重点部位进行动态监控，可提高系统运行的安全性及运转率，做到少人值班运行，使系统运转高度自动化；而且，可利用计算机强大的数据处理功能对系统运行进行有效的管理，如事件记录、统计、报表及打印、数据储存及浏览等。目前正在运行的和在建的大型砂石系统几乎全部采用了这种由工控机＋PLC＋工业摄像监控＋动力配电屏组成的微机控制系统，如已投入运行的龙滩大法坪、构皮滩烂泥沟、彭水鸭公溪等砂石系统，在建的如小湾砂石系统等。2.2广泛采用高性能化的加工设备实践证明，高性能的加工设备可以简化工艺，提高产品质量，降低生产成本，因此，高性能化的设备已越来越受到砂石系统设计人员的青睐。高性能的砂石加工设备，是国外矿业设备生产商根据两种先进的物料破碎理论研发的，这两种理论分别是“层压破碎”理论和“自冲击破碎”理论。当前，破磨行业备受推崇的HP、GP、S、H系列圆锥破碎机都是“层压破碎”理论的代表；而VI、Barmac、VSI系列立轴冲击式破碎机则是“自冲击破碎”理论的代表。这些设备均以“物料粒间破碎”为着眼点，体现在破碎机的性能上便是：设备体积小、重量轻、处理量大，产品粒形好、针片状少、细粒产品产量高，能耗、钢耗大幅度降低。正因为如此，这些设备虽然价格昂贵，仍然得到越来越广泛的应用，如百色、龙滩、小湾、构皮滩等工程均大量使用了此类设备。传统的粗碎机多采用旋回式破碎机，存在自重大、土建量大、维护复杂的缺点，如三峡工程使用的PXZ1216破碎机，重达232吨，车间高度近30m，大修一次需半个月左右。而目前广泛使用的进口大型颚式、反击式破碎机，单机处理能力可达1000t/h以上，自重却只有50～100t，安装简单，与给料量可实现无级调节的振动给料机组合，运行稳定、安全，且维护简单。除构皮滩砂石系统考虑旧设备的利用仍采用了旋回式破碎机作粗碎外，龙滩、小湾、光照、溪落渡等工程均采用了颚式或反击式破碎机作粗碎。2.3掌握了不同岩性、不同强度、不同区域、不同规模的人工砂石系统的设计技术，干法、湿法、半干法生产方式多样化，运行管理经验不断丰富迄今为止，已用于加工砼人工骨料的石料包括：石灰岩、流纹岩（漫湾）、石英岩（五强溪）、石英砂岩（小浪底）、玄武岩（大朝山）、正长岩（二滩）、花岗岩（三峡）、片麻岩（小湾）等十余种不同岩性的岩石，抗压强度最高达300MPa以上；生产地域从南到北、从炎热到高寒气候；砂石系统的规模从每小时数百吨到两千多吨；生产方式大多为湿法加工，部分采用了干法（如棉花滩、百色）、半干法（索风营）生产方式。五强溪、小浪底、三峡工程分别利用高硬度、高SiO2含量的石英岩、石英砂岩、花岗岩轧制人工砂石料获得成功，为人工砂石料更为广泛的应用铺平了道路。并且在上述系统运行中还摸索出了高磨蚀性原料对加工设备超常磨损的应对措施，如采用合金钢作为易损件的耐磨层、用爆炸法提高高锰钢的表面硬度、在易损件原料中添加变质剂以细化晶粒来提高易损件的硬度、韧性以及采用合成橡胶筛网等，延长了易损件的使用寿命，降低了人工砂石料的加工成本。现在这些技术均已被广泛应用。湿法生产废水排放量大，且在寒冷地区易受冬季影响；干法生产，粉尘污染难以控制。在索风营人工砂石系统中采用了半干法生产方式，通过控制生产过程中物料的含水量，采取先分级后冲洗、湿砂与干砂混合等措施，既控制了粉尘污染，又减少了生产耗水量及废水排放量，并采取不同孔径的筛网筛分砂料，在一定程度上改善了人工砂细度模数偏高的难题。半干法生产方式的成功应用，是人工砂石系统设计及运行管理的又一次创新，丰富了人工砂石加工技术的宝库。2.4人工砂脱水及石粉回收、掺混技术日趋完善，人工砂质量得到保证、提高传统的人工砂脱水方法是依靠分级机、重力自然脱水、砂料仓轮换使用等。这种方法脱水缓慢，已不能满足当今工程高强度施工的要求。在大朝山工程中开始尝试利用脱水筛在分级机之后对人工砂先期脱去明水，并在砂仓底部设置盲沟利用真空对砂堆进行加速脱水，取得了一定的成效。二滩、小浪底工程中的人工砂脱水及石粉回收系统，设备先进、效果良好，但因设备投入多、工艺复杂，目前在国内仍难以推广。三峡工程吸取大朝山的经验，在每台洗砂机下安装1台ZKR1022脱水筛，并对盲沟真空脱水设施进行了改进，以及通过砂堆顶部设置防雨棚及三个砂仓轮流使用等综合措施，保证了人工砂含水率的稳定。目前，人工砂的脱水工艺基本上以此为框架。湿法生产石粉流失量大，石粉回收不但可以变废为宝，增加人工砂产量，减少环境污染，更重要的是人工砂的高石粉含量可极大地改善碾压砼的性能。因此，石粉回收已成为人工砂石系统设计工作的重要环节。三峡等工程的石粉回收主要是利用平流式自然沉淀原理进行，存在回收率低、工序多、与人工砂掺混不均匀等问题。龙滩、光照、构皮滩等工程砂石系统运用美国Derrick公司的HI-G细粒物料回收装置回收石粉，为人工砂石粉回收、掺混提供了新的途径。该装置由强力直线振动筛和放射状水力旋流器组组成，废水中的石粉回收率可达80％以上，大大减少了废水沉淀池的清运成本和废水的处理难度，而且回收的石粉可直接与人工砂进行掺和，且掺混均匀。此工艺必将取代传统的石粉回收工艺而得到进一步的推广和应用。石粉的高效回收，既可降低人工砂生产成本，又能调节人工砂的细度模数，提高人工砂质量，改善砼性能，同时降低生产废水的处理难度，利于环保，可谓一举数得，意义重大，有必要进一步深入研究。2.5高山峡谷山坡地形上系统的布置不断创新，平洞皮带机运输成品料技术取得重大突破大型水电站的施工场地一般都非常紧张，砂石系统场地多为山坡地形。根据人工砂石料分段破碎加工的特点，一般顺山坡自上而下分台阶进行布置。二滩砂石系统独辟蹊径，采用山坡溜槽＋竖井＋水平隧洞运输毛料及成品骨料，利用重力完成了总高差达318.5m的骨料垂直运输，解决了狭窄山坡上布置大型人工砂石系统场地不足的难题，为我们进行类似工程的布置提供了新的思路。目前正在建设的小湾左岸砂石系统，系统设计处理能力2050t/h，采用粗、中、细三段破碎及Barmac与棒磨机联合制砂。系统布置在坡度为35°~55°的山坡上，布置面积仅2.2万m2。由于场地不足，系统布置亦采用了竖井＋平洞的方式：在料场中心布置了两个上部直径6m、下部直径12m、深210m的竖井，用于毛料的垂直运输，两座大型粗碎车间布置于地下，成品骨料采用竖井储存及平洞胶带机运输。该系统共设置了10个成品料竖井，10个竖井在平面上呈反“F”形布置，采用了明井与暗井相结合的方法。竖井式储仓总容积11.36万m3。竖井底部设置4条平洞，洞内安装胶带机与拌和系统相接。小湾左岸砂石系统是对采用竖井＋平洞储存、运输毛料、成品料技术的具体应用及创新。龙滩大法坪砂石系统设计处理能力2500t/h，粗碎系统设置在采石场，采用了2台大型的LT140E移动式破碎站及LL12移动式输送机，实现了料场石料开采、破碎、运输的一体化。破碎后的半成品料，利用长悬臂拉索皮带机顺山坡设置了两级转料仓，实现了高落差条件下从采石场到半成品堆场的运输。成品料至拌和楼的运输采用了长隧洞胶带运输方式，胶带机单机长3.95km，有3.55km安装于隧洞内，设计输送能力3000t/h。输送机采用机头高压电机及可控起动传输（CST）装置驱动，中央控制室微机全自动控制及摄像监控。控制系统具有故障检测及各种保护功能，可实现机旁无人操作。现已开工建设的金沙江向家坝水电站，1221万m3砼所需骨料，由上游太平料场半成品堆至向家坝砂石加工系统的半成品料的运输，亦采用平洞胶带机方式，设计输送能力3000t/h，输送线穿越9条隧洞和8个山沟，隧洞总长达29.31km，目前正在施工之中，届时将创下类似工程的世界之最。3环境保护砂石加工系统在生产过程中都会产生较多的废水、废渣、粉尘，需进行有效的处理才能满足环保要求。废水处理工艺目前有多种形式，在湿法生产中以刮砂机作预处理，压滤机作最终处理，将污水处理与石粉回收相结合的工艺（如银盘工程）取得较好效果；在半干法生产中采用预沉池、螺旋分级机、链板刮砂机、竖流沉淀池、斜管沉淀池等相结合的方法也取得可喜的成果，其回收利用率达到85%以上，排放水的悬浮物浓度低于200mg/L，配合圆盘式真空过滤机进行固液分离处理后，可实现零排放（如沙沱工程）。4.存在问题和努力方向（1）必须清楚地认识到料源岩性对于决定加工系统工艺流程和设备选型的重要性。砂石系统加工的对象是岩石，如果对岩石的性状没有从本质上认识清楚，必然导致设计方案的盲目性。除了前面提到过的龙滩、小湾、百色、浙江西溪四个工程外，过去的五强溪（石英砂岩）、现在的锦屏（大理岩），都是由于对岩性还没有吃透造成砂石系统的被动局面。国外水电工程和国内矿冶行业都要做矿石的小型试验，决定选矿厂流程和破碎设备选型。对岩性的定量分析应在工程的勘测设计前期进行，通过岩样的小型试验取得定量指标（如可磨性指数、可碎性指数等）。现行《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》未包含这些内容，应予补充。（2）两级立轴破碎机制砂工艺在以灰岩为料源的工程已取得可喜的成果,但对硬岩加工实施的工程还仅有三个（云南苏家河、云南松江河、广东台山）该工艺完全符合国家提倡的节能、降耗、减排的产业政策，应该积极深入研究，扩大使用范围。特别要重点突破玄武岩制砂产砂率低、细度模数大、粒度组成差，石粉含量少的问题。玄武岩不但广泛分布在水电工程集中的西南地区，而且其他行业混凝土骨料也需用到，如这一问题能解决得好，两级立轴破碎机制砂工艺将会有更广阔的市场。（3）当前一些工程比较流行采用异地大型生产性试验的成果来决定砂石系统工艺流程和设备选型,往往会发生误导。过去百色工程因辉绿岩料场尚未去覆盖，从导流洞内取了300吨岩样运到福建棉花滩工地做试验，百色用了与棉花滩完全相同的工艺和设备，系统投产后产品指标与原试验结果大相庭径，造成工程很被动的局面。关于对异地大型生产性试验的意见，笔者和其他学者曾有另文叙述，这里就不再展开了。（4）砂石料的运输占了工程运输量的很大比例,积极发展应用长胶带机运输砂石料是十分经济合理的方案。特别是长胶带机的关键技术国内已经解决，不再受制于国外。龙开口工程已率先使用国产长胶带机，随着经验积累，一定会有更多的工程研究采用这一节能、环保的技术。（5）当前大型水电工程砂石产业所用的破碎设备大部分还要依靠从国外进口,其中制砂用的立轴破碎机已部分由国产设备提供,希望我国的机械制造行业能尽快提供有竞争力的国产破碎设备。（6）国内有的砂石系统在系统运行上已经较多地采用微机控制，提高了自动化程度，但从整体上我们离工厂化自动生产线的水平差距还比较大。我们应把系统建成后经生产性试验调试好的数据进行编程，输入微机，运行阶段按此操作，并不断完善，保证成品砂石质量指标能长期稳定。（7）国内很多砂