第三章 人工砂石料加工厂设计
3.1 设计概述
本加工系统粗碎采用旋回破碎机，毛料由自卸汽车从白石岩采石场运至汽车受料坑；中碎采用强力反击式破碎机开路生产；立轴冲击式破碎机制砂（立式冲击破碎与检查筛分组成闭路，干法生产）。在工艺流程中为满足碾压混凝土对砂子的质量要求，采取立轴破干法生产与棒磨机联合制砂工艺，以调整砂中石粉的含量。
砂石料加工厂的设计范围包括石料粗碎到成品骨料供应的全部加工工艺设计、设备的配置以及系统的总体布置设计。
系统选用的关键设备——破碎机、筛分设备均选用技术先进、单机产量高、质量可靠的国内大型生产厂家制造、在国内水利水电系统运行经验成熟的设备。
根据工艺流程的需要，系统设置了粗碎加工、半成品堆场、预筛分与洗石车间、中细破车间、筛洗分级车间、立轴制砂车间、棒磨制砂车间、成品骨料堆场和成品骨料装车仓等部分。
所设计的砂石加工厂满足可靠、优质、安全生产砂石骨料的需要，可满足戈兰滩水电站主体工程混凝土施工的需要。
3.2 系统的规模
3.2.1 人工砂石料加工系统设计依据 （1）人工砂石料加工系统生产任务
戈兰滩水电站工程混凝土总量168万m3，其中主体工程混凝土量155万m3，其它临建混凝土量13万m3。包括常态、碾压和泵送三种类型，不同强度等级以及不同级配的各种类混凝土，常态混凝土总量47万m3，碾压混凝土总量90万m3。工程所需砂石料总用量及分级用量见表3-1。
表3-1 砂石料分级用量汇总表
粒径分级
砂 <5mm 小石 5～20mm 中石 20～40mm 大石 40～80mm 合计 (万t)
用量(万t) 110 88 102 70 370
（2）系统生产能力要求
根据混凝土浇筑施工高峰月强度8.67万m3/月要求，按混凝土初凝时间最大仓面浇筑能力（碾压混凝土控制），需要混凝土系统小时生产能力为260m3/h。砂石加工系统总处理能力确定为25.2万t/月，成品料生产能力为700t/h。
3.2.2 毛料处理能力
根据招标成品料生产能力的要求，并考虑到整个加工过程中的加工损耗、运输损耗、堆存损耗、石粉流失、不均衡系数等综合因素，结合我单位类似工程运行经验取22%，则毛料处理能力为：
700t/h×（1+22%）= 854t/h 设计处理能力取900t/h。
3.3 工艺方案与设备配备方案的选择
3.3.1 总体工艺方案
根据砂石料加工系统地形高差大，料场岩性为石灰岩，较易破碎，磨蚀性小的特点。
根据混凝土浇筑强度较高，三级配混凝土骨料为主，兼顾一、二级配混凝土骨料生产的特点，原料最大粒径与产品粒径之比较大，工艺设计要能灵活调整，满足混凝土浇筑的需要。
根据原料最大粒径与产品粒径之比较大的特点。
根据RCC混凝土用砂和常规混凝土用砂石粉含量要求不同的特点。 根据以上特点，工艺设计要求能灵活调整，满足混凝土浇筑的需要，从而总体工艺流程选择三段破碎，湿法和干法联合生产的工艺，粗碎、中碎均为开路生产，立轴破制砂和检查筛分组成干法闭路生产，并补充棒磨机开路生产作为调节砂细度模数的总体工艺方案。 3.3.2 工艺设备的选择
根据总体工艺方案和加工系统的特点，工艺设备有多种配置的选择。破碎设
备类型对本系统各工艺流程的适应性见下表3-2。
表3-2 破碎设备对各工艺流程的适应性表
工艺名称 粗 碎 中 碎 细 碎 旋回 ○ 颚式 ○ 反击式 ○ ○ 圆锥 ○ 立式冲击式 ○ 棒磨机 ○ 注：表中“○”表示“能适应”。
从上表可知，系统的设备配置有很多组合方案，如果再按每类设备的不同型号规格，进行组合，就有更多的方案。每类方案其可靠性、安全性、合理性与经济性都不相同。比如最经济的当属全反击方案（即粗、中、细都用反击破碎机的方案），但它也有许多缺点，在设计中我们已就各个方案进行综合比较，而在此仅就选择方案基本设计思想进行说明。 3.3.3 粗碎设备的选择 （1） 颚式破碎机
颚式破碎机具有结构简单，工作可靠，自重较轻，价格便宜，外形尺寸小，配置高度低，进口尺寸大，排料开口容易调整的优点，能破碎各种硬度岩石，广泛用作小型砂石加工厂的粗碎设备。须配给料设备，对加工规模较大、砂石料质量要求较高的生产系统，因破碎比小，后续工艺较复杂，需要采用多段破碎流程，才能获得合格的成品砂石料。从而整个加工方案分析砂石料单价较高，对加工灰岩是不经济的，不适宜本工程使用。 （2） 反击式破碎机
粗碎用反击破碎机的优点是结构较简单，基础工程量较少，而破碎机的破碎比大、产品粒形好。缺点是反击式破碎机使用粉尘大，对料场来料粒径适应性较差，需要增加超径块石的专门设施，钢耗大，且操作环境很差，需用从国外进口，设备购置费高。
初级反击破碎机作粗碎也不经济，且交货工期无法保证。 （3）旋回破碎机
具有运行平稳，进料粒径和处理能力大，相同排料开口较颚式破碎机在大1.5~2.0倍，产品粒形好，单位产品能耗低，可挤满给料，无须配给料设备的优点。但其设备结构复杂，自重大，机体高，价格贵，维修复杂，土建工程量大。
一般适用大型砂石加工厂的粗碎设备。且我单位现有2台完好的PXZ0913液压旋回破碎机闲置，可以利用到本工程。
结合本工程特点和我单位自身条件，粗碎采用⑶方案，配置PXZ0913液压旋回破碎机2台。 3.3.4 中碎设备的选择
中碎设备可以选择反击破碎机，也可以选择圆锥破碎机。
国产圆锥破碎机有标准、中型、短头三种破碎腔，弹簧和液压两种支承方式，具有工作可靠和磨损轻，扬尘少，不易过粉碎的优点。在清江隔河岩工程的应用中，我们已取得较好的使用经验。
进口圆锥破碎机中又可选择HP型、S型及GP型。
S型及GP型都为单缸液压破碎机。总体上，S型及GP型其性能、产品粒形等不如HP型优越。
HP型圆锥破碎机性能较优越，在三峡工程的应用中，我们已取得较好的使用经验。但是在选用上，国内外都存在上下流程设备的配置问题。
反击破碎机具有结构较简单，基础工程量较少，破碎比大、产品粒形好，产量高的优点。适用于易破碎的、磨蚀性指数低的灰岩作料源的人工砂石料加工厂的中碎设备。因此设计中，将反击破碎机作中碎设备是比较适合的，大大简化工艺流程。至于生产中，粉尘比较高的问题，设计中考虑了喷雾压尘，必要时采用除尘设备来解决。 3.3.5 制砂工艺与设备选择
人工砂的生产，可分为棒磨机制砂和破碎机制砂两大类。棒磨机制砂具有工艺稳定、成熟的特点。破碎机制砂有立轴冲击式破碎机和旋盘层压破碎机等类形式，但目前应用较多的是立轴冲击式破碎机。
立轴冲击式破碎机比棒磨机体积小、基础简单、效率较高的优点。但立式冲击破碎机制砂是不完全制砂，需要闭路循环，流程中循环量较大。成品砂的细度模数较大、颗粒较粗，且颗粒级配不甚理想，尤其是在生产石灰岩砂时，容易产生粗砂与石粉较多，中间级别颗粒偏少的缺点。
为此需要辅以容易调节、质量稳定的棒磨机来作为调节。这样可以互相补充，
即采用立式冲击破与棒磨机相结合的联合制砂工艺。这是比较合适的。
实际上，成品砂是由立式冲击破碎砂，棒磨机和部分筛下料（＜3mm部分）以及石粉四大部分掺和而成的。使砂产品的颗粒组成更合理。
由以上对工艺方案与设备配置的分析中，我们的选择是： （1） 自卸汽车运输毛料至粗碎车间的布置方案。
（2） 总工艺流程是三段破碎，粗碎、中碎开路生产，而超细碎采用闭路循环干法生产的工艺，并采用棒磨机与立式冲击破碎机联合制砂的方案。
（3）主要破碎设备配置
PXZ0913旋回破碎机作粗碎设备；中碎为PFQ1212型反击式破碎机；细碎制砂采用立轴冲击式破碎机PL9000与棒磨机（BMZ2136）联合制砂的工艺。
3.4 砂石料加工系统工艺流程设计
工艺流程设计以合理、可靠、可调、保证产品质量为原则，根据系统生产总量大，生产强度高，不同时段需要的骨料级配有所变化的特点，考虑到所破碎的岩石为灰岩的特性，将工艺流程设计为三段破碎，其中粗碎、中碎均为开路生产，超细碎则为可调节的闭路循环干法生产，采用立轴破与棒磨机联合制砂的工艺流程，以调节砂中石粉的含量。工艺流程中还设置了直线振动脱水筛作予脱水，结合自然堆存，保证人工砂具有较低而稳定的含水率。整个工艺过程流畅、简洁，设备负荷较低。从根本上保证骨料产品的质量。
系统设计工艺流程简图见图3-1。