详解水电站砂石破碎系统的设计工艺的破碎机设备选型

红水河地处石灰岩地区，沿河天然砂石料极少。龙滩水电站工程建设共需砂石料1130多万立方米，拟建2个砂石料加工系统，即麻村砂石系统（小系统）和大法坪砂石系统。

麻村砂石系统位于电站坝址下游右岸，距坝址约 6km处的麻村沟口。主要担负电站左右岸岸坡、 左右岸导流洞、 船闸、 附属企业基础及施工场内道路等所需的混凝土骨料， 共计160 万m³ 。大坝和厂房的970 多万立方米混凝土骨料，由大法坪砂石系统生产供给。

麻村砂石系统按两班制生产，处理能力为300t／h ，生产能力为240t／h，以生产二级配骨料为主，也可以生产三级配骨料。系统由料场（含溜井）、系统内道路、粗碎车间、半成品料场、预筛分中碎车间、筛分车间、超细碎车间（制砂车间）、成品堆料场、给水排水工程、废水处理工程、供配电工程等组成。本文着重综述砂石加工系统。

2.料场

麻村料场距加工系统4km， 高程约600m ，与位于331m高程的粗碎车间高差270m 。料场的岩性为二迭层厚系灰岩夹白云质灰岩，岩石开挖等级为10 级，岩石各项技术指标均符合有关规范要求。料场有效储量 340万m³，开挖高程为600-440m。料场虽与加工车间直线距离约600m，但居高临下，山下有场内交通主要道路和仓库等设施，为了安全，料场开采规定使用开敞式深孔梯级微差挤压爆破。

3.溜井

3.1工程地质

溜井位于麻村砂石加工系统东南角， 与加工系统粗碎车间直线距离约600m， 井口高程为470m，井底高程为336m。井口地表覆盖层较薄，岩体呈强 弱风化状，较破碎；中部井壁围岩为弱新鲜岩体，完整性一般；溜井下部井壁围岩为微风化新鲜砂岩，较坚硬，岩体较完整。

3.2溜井结构

溜井为一地下构筑物，主要包括溜井、储料仓、卸料硐室、安全通道和井底交通运输洞 （包括汽车运输洞和胶带输送机运输洞）。溜井井口在470m高程，设有卸料平台； 溜井井筒直径6m，高约100m；溜井下部储料仓直径12m，高30m ，仓壁为现浇钢筋混凝土和用10m厚的钢板衬护，溜井井口段为现浇钢筋混凝土支护，溜井中部不衬护，储料仓卸料影响区用现浇钢筋混凝土衬砌，表面用20-30mm厚的钢板衬护。

3.3溜井设备布置

料场开采石料用汽车装运倒入溜井落至336.0高程，再从溜井底部由胶带输送或装汽车运至粗碎车间。储料仓底部布置有1台FZC35型双台板并联振动放矿机，为汽车运输装车用；1台BG1500×1700型重型板式给矿机，1台PE900×1200型颚式破碎机。给矿机将石料供给颚式破碎机破碎成小于300mm的石料后由B=1000mm的胶带输送机运到粗碎车间的反击式破碎机受料斗。井底部汽车运输洞的回车道路高程为331.6m 。

溜井剖视图见图1 。

溜井剖视图解析石料被破碎筛分的整个过程

4毛料运输

麻村料场顶部与粗碎车间卸料平台高差270m， 汽车运距4km ； 料场540.0m高程以上的毛料采用汽车直接运至粗碎车间；料场540.0m高程以下的毛料运输采用：(1)自卸汽车—溜井—给矿机、颚式破碎机—胶带输送机运至NP1313反击式破碎机受料斗，3台胶带输送机总长563.0m；(2)自卸汽车—溜井—双台板振动放矿机、自卸汽车运到粗碎车间受料斗， 高差70m，运距1.5km。一般情况下使用胶带机输送，此方案运费最低，最经济，给料粒径小，速度均匀，对反击破碎机的运行寿命也有利。

5.砂石加工工艺流程及设备

麻村沟一带地势陡竣， 加工系统结合地形傍山布置，厂区地面高程在276.0m-330.0m 之间，半成品堆料场及成品堆料场均系排水涵洞及坑道上面回填得来的平地。加工系统由粗碎车间、半成品料仓、预筛分中细碎车间、筛分车间、超细碎（制砂）车间、成品料仓及29条B=650-1000mm胶带输送机、给水厂、废水处理厂等组成，工艺流程见图2 。

5.1粗碎车间

溜井底部的BG1500×1700型重型板式给矿机，将溜井储料仓的毛石送给PE900×1200 型颚式破碎机（生产能力见表1），一次破碎成小于300mm的块石，再由3条宽度为1000mm， 总长563m的胶带输送机运至反击破碎机受料斗，由B1344-2v型棒条式电机振动给矿机送给反击破碎机，破碎后由B=1000mm宽的胶带输送机运往半成品料仓。小于30mm的石碴， 若含泥量高于3%时，作废料处理，由位于给矿机底部的2号胶带机运往弃料场， 若含泥量低于3%时，则从1号胶带机作为有用料运往半成品料仓。

5.2半成品料仓

半成品料仓总容积约15000m³，其中活容积为8500m³，可满足生产高峰期3d 用料量， 料仓下面设坑道（3.5m×3.0m（宽×高）），配置5台GZG1003型自同步振动给料机，半成品骨料由给料机供给3号、4号胶带机运往预筛分中细碎车间。

半成品料仓对物料的整个破碎筛分过程

5.3预筛分中细碎车间

配置有CVB2050型振动筛1台（筛孔80／40／20），GZG1003型自同步振动给料机1台，40m³钢制储料仓1个，圆锥式破碎机1 台，将4号胶带机送来的半成品筛分为大于80mm、40-80mm、和小于40mm 三级骨料。40-80mm骨料由6号胶带机送入成品料仓，大于80mm 和部份40-80mm骨料（视级配需要）进入钢制料仓，经给料机送入圆锥式破碎机破碎后经5号、4号胶带机返回预筛分中细碎车间形成闭路循环。小于40mm的骨料经7号、8号、9号胶带机送往调节储料仓。

5.4筛分车间

筛分车间由1个350m³的调节料仓和筛分楼组成，调节料仓底配置有3台GZG1003型给料机，筛分楼布置有3台CVB2050型振动筛（筛孔三级：40／20／5）,经调节料仓送来的骨料，进入振动筛冲洗筛分成.20-40mm、5-20mm、2.5-5mm、其中20-40mm和5-20mm经胶带机送入成品料仓，小于5mm骨料经CN-250型砂水浓缩器进入WC-914型螺旋洗砂机混合清洗并经过ZKR1022型直线振动脱水筛脱水后送往成品堆料仓。按级配平衡的需要， 部分20-40mm、5-20mm骨料经胶带机送往活容积为175m³的超细粗调节料仓。

5.5超细碎车间

超细碎（制砂）车间配置有GZG1003型给料机2台，巴马克B7100SD型立轴冲击式破碎机1台，, SVI300型立轴冲击式破碎机1台， 两机排料中0-5mm的含量均不小于50%;0-2.5mm含量不小于35% ;0-0.15mm含量不大于10%。骨料从调节料仓由胶带机送入立轴冲击式破碎机破碎后经19号、20号、21号、8号、9号胶带机返回筛分车间调节料仓， 形成闭路循环。

加工系统的设备详见表1。

超细碎车间（制砂车间）颚式、反击式破碎机等加工系统的设备表

6废水处理

砂石加工系统采用机械破碎制砂工艺，砂石骨料中的泥土及石粉均需用水冲洗除净，所以本系统的废水排放量达500t/h，泥沙含量高达80kg／m³，如果直接排放入红水河，将使河水严重污染。所以，本系统须建设废水处理厂，其目的是：保护环境，回收利用废水和细砂。废水处理的构筑物有细砂回收站、废水处理厂、加药间及输排水管槽等。

细砂回收站由平流沉砂池和水力旋流器两部份组成。

筛分车间的废水一部分流入平流沉砂池，0.07mm以上的细砂自然沉淀下来。由GQ2000型链板式刮砂机刮出池外，送入ZKR1237型直线振动脱水筛脱水后回收利用。

筛分车间排出废水的另一部份进入调节水池，由80Z80型渣浆泵打入FX-660J型衬胶水力旋流器进行浓缩分级，排入ZKR1237型脱水筛，将0.07mm粒径以上的细砂回收利用。

废水处理厂由沉淀池、调节水池、泥浆罐、渣浆泵、回水泵站、压滤车间等组成。布置在筛分楼对面275.0m、270.6m、268.0m高程的台阶上。

沉淀池由2个直径为20的辐流式沉淀池组成，含沙量高的浑浊废水经过沉淀，出水浊度低于100度，达到砂石加工生产用水质标准，流入调节水池。再由回收泵站抽至340.0m高程的生产调节水池（稳压水池），回收利用。

此外，还有回收泵站、渣浆泵站、泥浆罐、加药间等。污水处理厂设备见表2。

砂石加工系统采用机械破碎制砂工艺废水处理设备表

沉淀池积泥脱水是废水处理的关键环节。在270.0m高程平台上设置2台箱式压滤机， 这是一种集成叠加式液压传动，PLC可编程序全自动间歇性过滤设备。据了解，在我国水电系统，尚属首次选用。其工作原理是，由渣浆泵将沉淀池沉淀的泥砂打入压滤机，靠渣浆泵推动下的流体静压力在过滤介质两侧形成压力差来实现固液分离。

麻村沟口地势陡竣，岩石裸露，本系统结合地形，劈山填沟造平台，依山势而布置，实属不易，建成后的本系统，布置紧凑、得体；在加工工艺方面采用粗碎开路，中细碎与预筛分构成闭路， 超细碎与筛分构成闭路。以前制砂采用磨砂法，现采用破碎制砂，加工工艺流程较先进，主要设备选用技术先进、质量较好的进口破碎机设备。经过几个月的生产，证明设备运行可靠，产量完全达到设计要求，5mm以上的骨料质量很好，唯有砂的细度模数偏大，几个月来，虽对筛网进行反复调试改进，增加了筛分机、洗砂机，细度模数降至2.83，尚不尽人意，还有待进一步研究调试。此外，有下面几个问题提出榷商。

（1）料场在设计准备阶段应作较详细的勘察，以对岩性、储量、覆盖层、风化层、夹层、断层等作较透彻了解。待料场开采时，有思想和物质准备。而该料场原设计只有2.78万m³ 的无用层剥离，实际开采时超过10万m³。

（2）在制砂工艺环节上，目前系统破碎的砂子细度模数2.83， 仍比原设计要求的2.6-2.8 稍大，也不够稳定。本人有几点想法：曾有人提过干法破碎，有一定道理，干料较脆，在石打石或石打铁设备破碎腔内在离心力的作用下不粘边，不结饼，互相碰击粉碎较好，环保问题可另外设法解决，只是进料的含水量控制较费事；制砂破碎机的给料粒径5-40，实际上可分为5-20mm小石和20-40mm中石2种，这2种石料配合比例对制砂的细度模数和产量都会有很大的影响，也可能是石打石和石打铁2种设备在制砂效果最佳时，2种石料的配合比也不一样，可作反复调试取定；设备的排矿口尺寸对产量和质量有直接影响，可作反复试验找出最佳排矿口尺寸；筛网材料和筛网尺寸会直接影响砂的产量和细度模数，因为铁丝筛网和橡胶筛网、方孔和圆孔的通过能力是不相同的.值得调试研究。

（3）溜井的进料毛石块径虽限制在小于或等于700mm,难免有超径块石投入储料仓；若夹泥多即使毛石块径在允许范围内，毛石在储料仓内经后下的毛石落下砸实后，易有起拱情况或且矿石的堆积角 （也称矿石流动角） 较一般60º-70º大，造成给料机空转， 石料下不来。此时，除了人工进仓处理外，看来难有其他凑效办法。所以，应在储料仓顶部变坡点处开设一个进仓检查通道，处理堵塞和观察溜井贮料情况。

（4）筛分车间原设计不作筛洗，40-80mm骨料可进成品仓使用，现在粗碎车间不洒水时，破碎粉尘很大，只20min，破碎车间附近几十米即积上白蒙蒙一层粉尘，洒水破碎后不加冲洗，含泥量严重超标，不能使用，所以应加设冲洗用水，预筛分车间设冲洗工序。

（5）细砂回收池及废水处理回收的细砂，平均粒径远小于筛分楼送入成品料仓砂的平均粒径，如何能均匀混合，取得理想的细度模数 （2.6-2.8）是个有待研究的课题。

（6）粗碎车间棒条式给料机下面将0-30mm的小碎石都弃掉，十分可惜，不合理。因为石灰岩地区夹层粘性大，料场来的泥团，大于30mm的不少，而小于30mm的碎石很多，特别是经过PE900×1200型颚式破碎机破碎后的来料。所以凡小于30mm粒径的料都弃掉，不合理，建议取消。

（7）树根和严重风化石，虽经筛洗，还是存在，对混凝土质量有不利影响。根据以往经验，建议在经过筛洗后的骨料皮带输送机上派人尽可能捡除。

（8）现在自275.0m高程加压泵站的出水管直接接筛分楼用水管。这样， 筛分楼的筛洗用水有来自加压站和340.0m高程稳压水池2种不同的压力，不稳定， 经常人工调节。如调节不及时或调节不当，水压大时除浪费水外，细砂流失多；水压小时，含泥量超标。成品特别是砂的质量难以保证。建议加压站的水全部抽至 稳水池后再从水池接至340.0m预筛分车间和筛分车间。