水利水电工程人工骨料加工系统.doc

目录
第一章 概述 1
1.1混凝土骨料的特性 1
1.2水工混凝土骨料发展历史 2
1.3骨料加工系统分类和组成 2
第二章 人工骨料加工系统设计 3
2.1系统规模 3
2.2工艺设计 4
2.2.1术语 4
2.2.2基本流程 5
2.2.3 原料的岩石特性 5
2.2.4干法生产和湿法生产 6
2.2.5制砂工艺设计 9
2.3设备选型与配置 10
2.3.1基本原则 10
2.3.2破碎设备 10
2.3.3筛分设备 12
2.3.4制砂设备 14
2.3.5主要加工设备的配置 15
2.4工艺流程简图 17
2.5系统布置 17
2.5.1基本原则 17
2.5.2车间布置 18
2.5.3料仓布置 20
第三章 人工骨料加工系统运行 23
3.1料场开采 23
3.2砂石料生产 23
3.3产品质量控制 23
3.3.1建立健全质量保证体系 23
3.3.2“三检制”在砂石系统中的应用 23
3.3.3加强生产过程中的试验检测 24
3.4质量缺陷的处理方法 25
第一章 概述
1.1混凝土骨料的特性
骨料：在混凝土中起骨架或填充作用的粒状材料，也称集料。
（以往认为，骨料在混凝土中只起到填充作用，单纯只是为了减少水泥用量。但是随着对混凝土内部微观结构的研究越来越多，发现骨料的许多特性对混凝土的力学特性有非常重要的影响，特别是高标号混凝土和高性能混凝土。骨料对混凝土性能的影响，主要体现在两个方面：一是其某些化学成分可能和水泥发生化学反应，从而产生某些有利或有害的影响，例如碱骨料反应；二是粗骨料本身强度、变形特性与混凝土强度、变形特性之间有密切关系。）
混凝土骨料在混凝土中起重要的骨架作用，可传递应力、抑制收缩、防止开裂。混凝土骨料的颗粒级配、粒型、表面特征、针片状颗粒含量、空隙率等对混凝土的性能有直接的影响，是组成混凝土的重要原材料。
水工混凝土骨料一般分为特大石（80mm-150mm）、大石（40mm-80mm）、中石（20mm-40mm）、小石（5mm-20mm）和砂（＜5mm）,一般将砂（＜5mm）称为细骨料，其余各规格称为粗骨料。按来源不同又可分为天然骨料和人工骨料。
（天然骨料，主要是指天然砂卵石，经过简单的筛分清洗，直接使用，有时辅以少量的人工破碎调节级配。人工骨料，以人工开采石料为原料，经过破碎、筛分、清洗等加工成各种规格的骨料。）
1.2水工混凝土骨料发展历史
由于人们对砂石骨料的重要性认识不足，加上受到技术水平和经济能力的限制，早期水利工程主要采用天然砂石骨料。由于天然砂是短时期内不可再生资源，是一种地方性材料，其资源分布基本不受人力控制，水下开采和长距离运输成本高，储量和质量往往很难满足现代大型水利水电工程需要。（上世纪60年代（1965年开工），在四川映秀湾水电站开始进行生产人工骨料试点，当时建成了生产能力160t/h的人工骨料加工系统，取得了成功的经验，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、制砂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）上世纪90年代开始，我国水利水电工程迅速发展，（尤其是二滩（1000t/h实际可生产1200）和小浪底（700t/h增容到1000）这两个工程，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。）人工砂石骨料具有质量稳定，颗粒级配合理、可调，石粉含量合理等优点，水利水电工程建设实践中越来越多的使用人工砂石骨料，人工骨料加工技术得到了长足发展。现代水利水电工程可采用不同岩石类型、不同加工工艺、各种类型加工设备、不同系统布置方式进行人工骨料生产。
1.3骨料加工系统分类和组成
骨料加工系统根据原料不同一般分为人工骨料加工系统和天然骨料加工系统，根据生产规模又可分为特大型、大型、中型及小型，划分标准见表1.3-1。
表1.3-1砂石加工系统生产规模划分标准
类型
砂石原料处理能力（t/h）
特大型
≥1500
大型
＜1500
≥500
中型
＜500
≥120
小型
＜120
注：本表引自《水电工程砂石加工系统设计规范》（DL/T5098-2010）
人工骨料加工系统一般由粗碎车间、预筛分车间、中细碎车间、分级筛分车间、制砂车间、检查筛分车间等组成，当有足够的天然砂可以利用时，也可不设制砂车间；天然砂石加工系统一般由预筛分车间、超径处理车间、筛洗车间组成，当需要人工骨料补充或者采用人工骨料调节级配时，则需另设必要的破碎车间和制砂车间。
由于天然砂石料的使用越来越少，我们这里主要讲人工骨料加工系统。
第二章 人工骨料加工系统设计
对于现代大型水利水电工程而言，骨料生产系统投资一般占大坝主体工程土建投资的20%～40%，（溪洛渡大坝标31亿，四个砂石系统总投资超过10亿；贵州构皮滩电站大坝标10.5亿，两个砂石系统大约3亿；大岗山大坝标21亿，砂石系统标超过6亿）而且充足而优质的骨料供应是大坝混凝土顺利浇筑的最基本前提，因此，合理的人工骨料加工系统设计将是保证工程顺利进行的重要保证。
2.1系统规模
一般整个加工系统的规模，用小时处理能力或月生产能力来表示（或用月供应的混凝土量表示），水利水利水电工程一般以大型或特大型加工系统为主。系统规模一般根据水利水电工程混凝土施工进度计划确定，设计时系统规模应留有一定的潜力，以适应岩性、粒径变化和供料不均匀产生的负荷增加。
系统的小时处理能力一般按式2.1-1计算。
Qmh= (2.1-1)
式中：
Qmh——加工系统每小时处理能力，t/h
Qt——高峰月混凝土浇筑强度，m3/月
A——每立方混凝土的骨料用量，根据试验得出的混凝土配合比确定，无试验资料时，取2.1～2.3，原料岩石容重大时取大值
d——月工作时间，一般取25天
h——每天工作小时数，一般按两班制，取14小时（三班制时取21小时）
η——综合成品率，0.7～0.85，根据流程计算确定，原料含泥量小时取大值。
（对于施工单位而言，一般在招标阶段设计单位已经做了很多工作，一般已经大致确定了系统规模，施工单位只需对招标文件提出的系统规模进行复核）
2.2工艺设计
砂石生产工艺设计与设备选型是砂石系统设计的关键环节，直接影响砂石生产的质量和成本。在进行砂石生产工艺设计与设备选型时应对料源岩石的性质、砂石成品的级配和质量要求、主要设备的技术性能等进行充分研究。设计出的生产工艺既要能满足砂石成品的级配和质量要求，又要能适应料源岩石的性质。系统设备的配置要求既具有技术上的先进性、经济上的合理性，还需保证系统运行的可靠性。
2.2.1术语
破碎段数：及整个系统中原料加工需要破碎的次数（不含制砂破碎机工序）；
破碎比：供给破碎机原料中最大块的粒径与产品的最大粒径的比值；当产品为砂时，产品的最大粒径按制砂原料的最优粒径取值；
筛分效率：筛下物的量与原料中所含小于标称筛孔孔径的物料总量的比值，重量比，以百分数表示；
负荷率：车间（工段）设备的设计处理能力与设备的实际处理能力的比值，以百分数表示；
功指数：表示物料可碎性和可磨性的指数，与破碎单位数量的原料需要消耗的能量有关，通过试验确定；
磨蚀指数：表示物料磨蚀性能的指数，通过试验确定；
粒度曲线：不同粒径范围内的物料质量占物料总质量的百分比，以曲线表示，通过试验确定。
2.2.2基本流程
人工骨料加工系统的基本流程示意如下：

骨料加工系统的流程设计，就是在基本流程的基础上，根据原料岩石的性质、含泥情况、系统规模、成品骨料的级配和质量要求等指标，进行针对性的设计。
2.2.3 原料的岩石特性
料源岩石的特性直接影响着砂石系统的工艺设计。
大型、特大型人工砂石加工系统的加工工艺设计，应首先取得同类岩石的加工试验资料，了解原料的硬度、可碎性（功）指数、磨蚀性指数、破碎粒度曲线等参数，当无同类岩石加工试验资料时，应进行骨料生产性试验。中小型砂石系统可根据典型的粒度曲线进行设计。（典型的粒度曲线一般由破碎机生产厂家根据大量类似岩石破碎试验取得并提供）
由于原料岩石的内部的微观结构（晶体结构或分子排列形式）不同，岩石在破碎时的颗粒形状也有所不同，破碎产品的针片状含量有较大差别，在工艺设计时应选择适当的破碎机机型，有必要时还应专门采取整形措施，确保产品针片状含量满足规范要求。
目前水电工程的砂石原料岩性主要有石灰岩（构皮滩、阿海、向家坝，灰岩应用最多，约一半的系统原料为灰岩，目前国内有记录的大型砂石系统共47个，其中20个是采用灰岩）、砂岩（白市、锦屏一级）、花岗岩（三峡、大岗山）、玄武岩（溪洛渡、官地、金安桥）、石英岩（五强溪）、流纹岩（云南漫湾）、片麻岩（小湾）、正长岩（二滩、鲁地拉）、辉绿岩（广西百色）、大理岩（锦屏二级）、凝灰岩（梨园）等。玄武岩、凝灰岩等岩石加工人工砂石粉含量往往偏低，片麻岩、大理岩等岩石加工的人工砂石粉含量往往偏高。石英岩、砂岩等岩石生产粗骨料往往针片状含量偏高。
2.2.4干法生产和湿法生产
干法加工是指物料在筛分过程中不采用水冲洗，湿法加工是指在物料筛分过程中采用水冲洗，并配合洗石机和洗砂机对骨料进行冲洗。（干法加工并不是完全不用水，只是筛分时不用水，一般干法加工都会在成品进仓前设置冲洗筛冲洗）
2.2.4.1干法加工
干法加工的优点是用水量少、石粉流失量少、废水处理量少，主要用于原料清洁，成品砂成砂率低、石粉含量低的砂石系统。由于干法加工扬尘严重、原料含水时细骨料不易筛透，早期砂石系统采用较少，现在随着除尘设备不断发展和高频震动筛的应用，干法加工工艺越来越多的在特大型、大型砂石系统中采用（例如向家坝、阿海、官地）。有些系统成品砂石粉含量偏高，也可以采用干法生产，用风选法去除部分石粉（阿海）。
系统选用干法工艺生产时，物料的含水率对筛分效率有很大影响，一般含水率超过3%时，细骨料筛网就很容易堵塞，筛分效率大幅降低，因此干法生产必须严格控制原料含水率，从粗碎开始就应严格控制洒水降尘的洒水量，各调节料仓和主要胶带机均应设置防雨棚以保证雨季生产需要。
进口高频振动筛由于其震动频率高，能量大，筛孔不易堵塞，对细骨料的筛分效率要高出普通振动筛近3倍，特大型、大型砂石系统宜采用高频振动筛配合干法生产工艺。（价格较高，约为国产同面积的3倍，采购周期较长。以前因采购资金压力较大，一般较少采用，现在随着成本管理意识加强，使用逐渐增多）。
干法加工扬尘一般比较大，一般扬尘点主要有以下部位：各破碎机的排矿口（尤其是立轴式破碎机和反击式破碎机）、进入调节料仓的胶带机落料点、筛分车间的进料点和出料点等。干法加工一般不宜采用洒水降尘，应结合实际情况配置除尘设备，调节料仓可做成封闭的防雨棚，同时起到防尘作用。
采用干法加工工艺生产的粗骨料，会有一定程度裹粉导致试验检测含泥量超标，一般采取进仓前加设冲洗筛对成品粗骨料进行冲洗，冲洗筛一般采用直线筛，安装倾角0～-5°，冲洗水压可根据实际冲洗情况调整，一般不宜小于0.2MPa。冲洗筛的冲水点应布置在冲洗筛的后部（靠近进料点的一端），以保证骨料在冲洗筛上有足够的脱水时间，避免冲洗后的浑水随成品带入成品料仓。
采用干法加工工艺生产的成品砂，入仓含水率一般可控制在5%以下，不需要在成品料仓内堆存脱水，成品砂仓的容积可适当减小。
2.2.4.2湿法加工
湿法加工工艺一般在原料中含泥或软弱颗粒较多时采用，当成品砂石粉含量偏高时，也可采用湿法生产去除部分石粉。
由于半成品中含水率过高会加快破碎机耐磨件的磨损，并会影响细碎和超细碎的破碎效果，因此湿法加工应采取措施对经过冲洗的半成品进行脱水，进入破碎机的半成品含水率低于3%为宜。
根据原料中所含泥的性质不同，洗石方法可分为筛面冲洗和洗石机清洗。具体采用何种清洗方法，应根据原料的含泥程度、泥土的性质、所需的处理量、需清洗的骨料最大粒径等因素综合分析确定。一般按土的塑性指数将原料分为易洗、中等可洗、难洗三类，分类方法和一般采用的清洗方法如表5.2-1。
表2.2-1 原料的可洗性分类表
可洗性
泥土的状态
塑性指数
一般使用的清洗方法
易 洗
粉土或粉质沙土
＜5
筛面压力水冲洗
中等可洗
带有粘性，泥块在手上能擦碎
5～10
洗石机一次擦洗
难 洗
粘土，泥块在手上难擦碎
＞10
洗石机二次擦洗或配合水枪冲洗
筛面压力水冲洗是在距离振动筛筛网一定距离安装喷水装置对筛面上的物料进行冲洗，喷水装置应保证喷水能覆盖整个筛宽度方向，冲洗水压力应不低于0.2MPa，一般用于泥土粘性较低的原料，带有一定粘性的中等可洗原料，也可以采用加大水压、增加喷水点等方式进行筛面冲洗。采用筛面冲洗方法时，应配套螺旋分级机对细粒物料进行脱水。
含有泥块或粘性夹泥的原料在筛面上压力水冲洗往往达不到质量要求，应考虑采用洗石机清洗，洗石机同时还兼有减少骨料棱角和改善骨料粒型的作用。常用的洗石机一般有槽式洗石机和圆筒洗石机两种，槽式洗石机又有倾斜式和水平式两种，具有体积小、处理能力大、洗石效果好等优点，目前在国内的特大型、大型砂石系统广泛采用。其缺点是只能清洗较小粒径的物料（最大为70～80mm）、能耗高。圆筒洗石机可以清洗的最大粒径可达300～400mm，可用来清洗粗碎后的半成品或天然砂石系统的原料，清洗时间可调而且单位能耗低。缺点是外型尺寸较大，一般需要单独布置车间，设备和基础费用都较高。
2.2.4.3干湿结合法加工
干湿结合加工一般是指采用湿法生产粗骨料，干法生产细骨料相结合的生产工艺。主要适用于原料含泥量偏高但制砂困难、成品砂石粉含量偏低的系统。
一般工艺流程为在进行预筛分和粗骨料筛分时，进行筛面加水冲洗，必要时也可采用洗石机对40mm以下的颗粒进行洗泥。经冲洗合格的粗骨料直接进入成品料仓，小于5mm（标称粒径，实际生产中为了控制成品砂的细度模数，一般的采用4mm或4.5mm筛网）的颗粒采用螺旋分级机脱水后进入成品砂仓，部分5～40mm的颗粒采用脱水筛脱水后作为制砂原料，采用立轴式破碎机干法制砂，结合岩石性质考虑是否需要配置棒磨机调节细度模数和颗粒级配，也可采用高速立轴冲击式破碎机（转子线速度85m/s）对分离的3-5mm颗粒进行破碎，改善细度模数和级配曲线。
干湿结合法加工工艺兼有干法加工和湿法加工的优点，系统耗水量较少、废水处理量不大、粗骨料表面清洁、细骨料石粉流失少、扬尘点少。其最大的缺点是制砂原料经过水洗，在进入立轴破前必须采取可靠措施脱水，确保进入立轴破的原料含水率不大于3%，否则严重影响立轴破的制砂效果，但一般采用直线脱水筛难以达到理想效果，设计时可适当增大立轴破车间的调节料仓，使原料在调节料仓内有4-8小时的堆存脱水时间，生产时进料小车尽量停留在备用（不开机）的破碎机上下料，破碎机轮流开机。
2.2.5制砂工艺设计
目前国内普遍采用的人工制砂工艺为立轴式破碎机与棒磨机联合制砂。对于硬度特别高、特别难碎的岩石，也有采用超细腔型圆锥破碎机制砂，棒磨机配合调节。
立轴冲击式破碎机具有处理能力大、噪音小、单位能耗低的优点。其破碎原理是利用物料高速撞击的能量使物料破碎，一般岩石颗粒的棱角会在撞击中首先破碎，所以立轴冲击式破碎机还对粗骨料（主要是小石）有良好的整形效果。由于转子线速度恒定，物料的粒径越小，其冲击能量越低，越难以破碎，小石（特别是10mm以下的颗粒）在经过立轴冲击式破碎机一次破碎撞掉棱角后，很难再次破碎，所以小石在立轴冲击式破碎机中反复循环会大幅降低破碎机的破碎效果，降低成砂率。因此立轴冲击式破碎机一般用于制砂的同时还生产小石，不仅生产的小石粒型美观，而且因减少了小石反复循环，及时补充足够的中石，可很好的改善制砂效果。
立轴冲击式破碎机制砂，成品砂粒型较好，但细度模数一般偏大、粒度组成不够理想，粗颗粒偏多，需要与检查筛分构成闭路循环生产。为了确保成品砂细度模数合格、粒度曲线合理，一般在检查筛分车间增设一层3.5mm筛网，去除成品砂中部分3～5mm的颗粒，分离出的3～5mm的颗粒不能再返回立轴冲击式破碎机循环破碎，可采用棒磨机或高速立轴冲击式破碎机处理，当原料为易碎岩石，成砂率较高，检查筛分分离的3～5mm的颗粒量不大时，经过经济分析比较，也可将该部分丢弃。
立轴冲击式破碎机制砂一般其细度模数和石粉含量等参数不易调节，当原料易碎，成品砂石粉含量偏高、细度模数偏低时，可采用螺旋分级机对全部或部分成品砂进行水洗，也可采用风选设备脱除部分石粉或细砂颗粒，降低石粉含量，调节细度模数。当原料中等可碎或难碎，成品砂石粉含量偏低、细度模数偏高时，宜配备棒磨机制砂进行调节，并辅以石粉回收。
棒磨机制砂，成品砂具有较好的粒形和粒度组成，细度模数可调，质量稳定，但其制砂的单位能耗高、钢棒耗量大、齿轮润滑油耗量大、噪音大、运行成本高。在立轴冲击式破碎机出现以前，作为主要制砂设备，目前主要用于调节成品砂质量。
采用立轴冲击式破碎机和棒磨机联合制砂，既能根据原料变化灵活调节成品的细度模数和石粉含量，保证成品砂质量，又能有效控制制砂成本，是目前普遍采用的制砂工艺。
2.3设备选型与配置
2.3.1基本原则
砂石系统设计的主要加工设备选型应遵循以下基本原则：
（1）首先应取得同类岩石的加工试验资料，了解原料的硬度、可碎性（功）指数、磨蚀性指数、破碎粒度曲线等参数，当无同类岩石加工试验资料时，应进行骨料生产性试验。
（2）设备配置应满足工艺流程需要，对原料的岩性变化和产品级配需求波动有一定的适应能性，避免成品骨料级配失调。
（3）上、下道工序所选用的设备负荷应均衡，同一作业宜选用相同的型号规格的设备，以简化工艺，方便维修。
（4）大型、特大型砂石加工系统应选用与生产规模相适应的大型设备，但同一作业的设备数量宜不少于两台。
（5）当砂石原料具有高硬度和强磨蚀性时，大型、特大型砂石加工系统的主要设备宜整机备用，中小型砂石加工系统的主要设备可适当降低设备负荷率。
（6）应用成批生产的定型产品，优先选用高效、节能、环保的先进加工设备，并适当考虑后续工程利用的可能性。
2.3.2破碎设备
破碎设备（又称破碎机）的类型有：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、捶式破碎机等。破碎机类型选择应根据原料的岩性（可碎性、磨蚀性）、所需的处理能力、原料的最大粒径、需要产品的粒径等确定。
各种破碎机的特点和适用条件见表2.3-1
表2.3-1破碎机类型、特点和适用范围
序号
类型
特点
适用范围
1
颚式破碎机
主要形式有双肘简单摆动和复杂摆动两种。
优点：结构简单，工作可靠，外型尺寸小，自重较轻，配置高度低，进料口尺寸大，排料口开度容易调整，价格便宜。
缺点：衬板容易磨损，产品中针片状含量较高，处理能力较低，一般需配置给料设备。
能破碎各种硬度岩石，广泛用作各型砂石加工系统的粗碎设备。小型颚式破碎机亦可用作中碎设备。
2
旋回破碎机
一般有重型和轻型两类，其动锥的支承方式又分普通型和液压型两种。
优点：处理能力大，产品粒型好，单位产品能耗低，大中型机可挤满给料，无需配备给料机。
缺点：结构复杂，外型尺寸大，机体高，自重大，维修复杂，土建工程量大，价格昂贵，允许进料尺寸小，大中型机要设排料缓冲料仓。
重型适于破碎各种硬度岩石，轻型适于破碎中硬以下岩石。一般用作大型砂石加工系统的粗碎设备，小型机亦可作为中碎。
3
颚式旋回机
具有颚式破碎机进料口大、旋回破碎机处理能力高的优点，但不宜破碎坚硬和粘性大的岩石。
可用作中硬岩石的粗碎设备，应用较少。
4
圆锥破碎机
有标准、中性、短头三种破碎腔，弹簧和液压两种支承方式。
优点：工作可靠，磨损轻，扬尘少，不易过粉碎。
缺点：结构和维修都复杂，机体高，价格昂贵。
适用于各种硬度岩石，是各型砂石系统中最常用的中、细碎设备。
5
反击式破碎机
有单转子和双转子，单转子又有可逆和不可逆式，双转子则有同向和异向转动等型式。砂石加工系统常用单转子不可逆式破碎机。
优点：破碎比大，产品细，粒型好，产量高，能耗低，结构简单。
缺点：板锤和衬板容易磨损，更换和维修工作量大，扬尘严重，不宜破碎塑性和粘性物料。
适用于破碎中硬岩石，用作中碎和制砂设备，目前有些大型设备也可用于粗碎。
6
捶式破碎机
有单转子、双转子、可逆和不可逆式，捶式铰接和固定式，单排、双排和多排圆盘等型式。砂石系统常用的是单转子、铰接、多排圆盘的捶式破碎机。
优点：破碎比大，产品细，粒形好，产量高。
缺点：锤头易破损，更换维修量大，扬尘严重，不适于破碎含水率在12%以上和粘性的物料。
适用于破碎中硬岩石，一般用于小型砂石系统细碎；有蓖条时，用于制砂，目前已淘汰。
当原料为中等可碎或易碎岩石，选用反击式破碎机作为粗碎设备时，应进行粗骨料生产级配与使用级配的平衡复核。选用反式破碎机作为中、细碎时，应进行破碎试验并根据试验成果，按照DL/T5144的要求核算各级粗骨料的中径筛余量。
破碎机处理后物料的粒度曲线，一般应通过试验确定，当无法取得试验资料时，也可采用设备生产厂家推荐的同类岩石典型曲线。
2.3.3筛分设备
筛分设备分为振动筛和固定筛两大类，砂石加工系统应用较多的是振动筛。
固定筛有格筛和条筛两种，一般用于粗碎车间或天然砂石系统的采料场隔离超径石，但筛分效率很低，一般只有50%～70%，而且由于没有振动，物料很容易堵塞筛孔，清理筛板费时费力，影响生产，一般只在当天然砂石料开采场的储量很大而超径石较多，开采时需将超径石全部丢弃时采用，其他情况很少采用。
振动筛分为偏心振动筛、纯惯性振动筛、自定中心振动筛、重型振动筛、直线振动筛、共震筛、等厚筛（折线筛）等类型，其结构特点、作用原理和适用范围见表2.3-2。
表2.3-2 振动筛的分类、特点及适用范围
序号
类型
特点
适用范围
1
偏心振动筛
1、筛框由偏心轴直接带动，在垂直面内做封闭轨迹运动，振幅等于偏心距的2倍；
2、振动力大，结构坚固，振幅不随给料量的大小而变化，筛孔不宜堵塞；
3、惯性力大，常不宜完全平衡，因而引起建筑物震动，轴承构造比较复杂。
用于筛分粗粒物料，筛孔尺寸可达100～250mm，以往常做砂石料的第一道筛分，现已被惯性振动筛所代替。
2
纯惯性振动筛
1、利用偏心块激振器使筛子产生振动，其传动轴与皮带轮同心；
2、激振器随筛框振动，从而引起皮带轮振动，致使电机工作不稳定，影响电机寿命；振幅随给料量的变化而变化，影响筛分效率
用于中、细颗粒筛分；现已很少使用
3
自定中心振动筛（单轴振动筛）
1、原理同纯惯性振动筛，但皮带轮和传动轮不同心。有皮带轮偏心式和轴承偏心式两种，晒分时，皮带轮中心能在空间保持不动；
2、电动机工作稳定，激振力大，可获得较大振幅，因而筛分效率高；构造简单，制造容易，激振器不需要精确平衡；
3、筛子振幅变化，影响筛分效率的稳定；启动、停机过程中，经过共振区振幅大，对设备和建筑物不利。
广泛应用于给料均匀的中、细颗粒筛分
4
重型振动筛
1、系皮带轮偏心式的自定中心单轴惯性振动筛；
2、激振器采用带旋转式偏心重的消振装置，消除了经过共振区的大振幅现象；启动力矩小，对基础动负荷小，结构坚固，能承受较大的冲击负荷；
3、因结构重，振幅大有时出现筛箱、横梁断裂现象。
用于筛分粗粒物料，筛孔尺寸可达250～400mm，常作预筛分，处理超径石。
5
直线振动筛（双轴惯性振动筛）
1、振动由两根带有偏心重的轴作反向的同步回转而产生，运动轨迹呈直线；
2、筛面呈水平安装，配置高度小，振幅大，筛面大，处理量高，筛面各点运动轨迹相同，有利于物料的筛分；
3、构造复杂，价格高，激振器重量大，能量消耗大，振幅不易调整；
用于粗、中、细物料的筛分，也可适用于脱水、脱泥、脱介。
6
共振筛
1、是一种在接近共振状态下工作的筛分设备；
2、处理能力大，筛分效率高，振幅大，电耗小，结构紧凑，工作平稳，动负荷小；
3、制造较复杂，设备重量大，振幅很难稳定，调整比较复杂，使用寿命短，价格高。
可用于各种物料筛分，也可适用于脱水、脱泥、脱介，已淘汰，很少应用
7
折现筛（双轴等厚筛）
1、筛面采用不同倾角的折线，物料在筛面上的运动速度递减，料层厚度保持不变；
2、处理能力高，减少筛孔堵塞，筛分效率高，设备配置较方便；
3、筛面结构复杂，安装高度大
适用于细粒（粒径小于25mm）物料筛分
2.3.4制砂设备
目前常用的制砂设备为立轴冲击式破碎机和棒磨机。对于硬度特别高、特别难碎的岩石，也有采用超细腔型圆锥破碎机制砂。当原料为硬度较低的岩石（如石灰岩、白云岩、大理岩等），小型砂石加工系统也可采用反击式破碎机制砂。
立轴冲击式破碎机按腔型一般分为两类，即“石打铁”和“石打石”。 “石打铁”是指通过高速旋转的抛料口将物料直接打到破碎机腔体内的衬板上，其破碎效果较好、成砂率较高，但物料对衬板等易损件的磨蚀相对较强；“石打石”是通过分料器将物流分成两股，一股在破碎机腔体内形成料垫，一股通过高速旋转的的抛料口抛出，打到腔体内的料垫上，其破碎效果略差、成砂率略低，但物料不直接冲击腔体内衬板，对易损件的磨蚀相对较小。两类立轴破在水电工程应用中均有比较成功的案例。一般当原料为难碎岩石、磨蚀性较强时，宜选用“石打石” 立轴冲击式破碎机，原料为中等可碎或易碎岩石、磨蚀性中等或较弱时，宜选用“石打铁” 立轴冲击式破碎机。
棒磨机具有结构简单、操作方便、设备可靠、产品粒形好、粒度分布均匀、质量良好稳定等优点，适用于难碎岩石、中等可碎和部分易碎岩石，对于特别易碎的原料（如大理岩），棒磨机加工会导致石粉含量非常高，造成脱粉困难，且多余石粉只能丢弃造成浪费。由于棒磨制砂的单位能耗高、钢棒耗量大、齿轮润滑油耗量大、噪音大、运行成本高，现以不作为主要制砂设备，仅用于调节产品石粉含量和细度模数。
超细腔型圆锥破碎机制砂效果不受原料粒型和颗粒级配的影响，能破碎难破碎岩石，但处理能力比立轴式冲击破碎机低，价格昂贵。当原料为难碎岩石（如玄武岩）时，可用于与立轴式冲击破碎机配合制砂，减少立轴式冲击破碎机的循环处理量，可有效改善立轴式冲击破碎机的制砂效果。
反击式破碎机可用于易碎岩石制砂，但级配不够稳定，粒径偏粗，一般只用于小型或对产品质量要求不高的加工系统。
2.3.5主要加工设备的配置
(1)破碎设备配置
破碎设备是砂石加工系统中作用最重要、购买费用最高的设备，破碎设备配置是否合理，直接影响砂石加工系统的生产能力、产品质量、生产成本等重要技术经济指标。
破碎机的配置应根据被破碎岩石的岩性、硬度、给料粒径、需要的处理能力并结合工程所在地的地形、地质、交通条件、工程施工工期等因素综合分析确定。地质条件差、地形过于平缓、交通条件受限的工程，不宜配置大型旋回破碎机。
破碎机的铭牌处理能力是指在标准条件下（中硬度岩石，松散密度为1.6t/m3）开路破碎时的处理能力。一般砂石系统粗碎的给料情况与标准条件基本相同，因此实际处理能力与铭牌处理能力基本相同或略高。中、细碎给料粒度一般为150～300mm、40～150mm，与标准条件相比，其粒度组成偏粗，因此中、细碎设备（特别是圆锥破碎机）的实际处理能力低于铭牌处理能力，国产设备尤为明显。
旋回破碎机、圆锥破碎机由于尺寸庞大、价格昂贵、故障率不高、土建工程量大，一般可不考虑整机备用，但不宜少于两台。颚式破碎机、反击式破碎机安装简单方便、价格相对较低、土建工程量小，宜考虑整机备用。特别是反击式破碎机锤头和衬板易磨损，更换和维修工作量大，应适当降低负荷率。
(2)筛分设备配置
振动筛配置应根据原料的含泥量、可洗性、所需的处理能力、筛分原料的级配曲线等确定。在计算筛分设备处理能力时，应计入给料量的波动，多层筛应逐层计算，按最不利层选择型号并校核出料端的料层厚度，要求筛网出料端的料层厚度不大于筛孔尺寸的3～6倍（用于脱水时取小值）。
振动筛的单位面积的筛分能力按式5.3-1计算。
Q=BEDVHTKPSM （5.3-1）
式中Q——单位面积的计算筛分能力，t/m2h；
B——单位面积筛网的基本筛分能力，t/m2h；
D——晒层校正系数；
E——筛分效率校正系数；
V——大于筛孔孔径粒料含量的校正系数；
H——小于筛孔孔径二分之一的粒料含量校正系数；
T——孔型校正系数；
K——物料状态校正系数；
P——粒型校正系数；
W——容重校正系数，取物料容重与1.6的比值；
S——开孔面积校正系数；
M——淋水筛分校正系数。
式中所有参数应由振动筛生产厂家经过大量试验确定，设备配置时应向厂家咨询相关参数。当厂家无试验参数时，可参考《施工组织设计手册》第四卷第十篇相关内容。
(3)制砂设备配置
立轴冲击式破碎机的处理能力一般应根据生产性试验确定，无试验资料时，可采用生产厂家提供的同类岩石典型破碎曲线确定。
棒磨机处理能力受很多因素影响，变化范围很大（目前国内常用的MBZ2136棒磨机在溪洛渡中心场人工骨料加工系统加工玄武岩，处理能力仅18t/h，在大岗山大坝骨料加工系统加工花岗岩，处理能力可达65t/h），设备配置时宜通过试验确定其处理能力。无条件试验时，也可采用类比法确定，或参照生产厂家的产品目录确定。
制砂设备宜整机备用，考虑到水电工程前期浆砌石、喷混凝土、房建等工程较多，用砂量很大，如砂石系统需要为前期提供骨料，应按前期的用砂率复核制砂设备的负荷率。
2.4工艺流程简图
设备选型完毕，应根据工艺设计和设备选型结果进行工艺流程计算，绘制工艺流程简图，流程简图是进行后续设计的基础。
（通过举例来介绍流程计算和流程简图）

2.5系统布置
科学合理的系统布置可以节省场地平整工程量，减少植被破坏和水土流失，还可以缩短物料运输路径，节能降耗。
2.5.1基本原则
砂石加工系统总体布置应满足生产、运输、防洪、安全及环境保护要求。应根据工艺流程特点，合理利用地形、地质条件布置车间、设施。缩短工艺流程路线，简化运输过程，并尽可能做到依靠重力自流下料。根据经验，系统一般布置在15°-20°左右的缓坡上比较有利。
结合工艺流程设计，适当将系统分成几个相对独立的单元，各部分之间设置中间调节料仓，可有效减少故障停机时的停机数量，并可在一定范围内适应骨料级配变化。
各车间、设施应结合对外和场内道路进行布置。粗碎车间宜靠近来料方向布置，成品堆场宜靠近混凝土生产系统或主要用料点。粗碎靠近主采场布置时，安全距离应符合《爆破安全规程》（GB6722-2003）的相关规定（没有障碍的情况下水平距离不低于500m）。
辅助车间宜靠近服务对象，水电供应设施宜靠近主要用户布置。
场内道路应与主体工程场内道路相衔接，并连通砂石加工系统的主要车间及半成品、成品堆场。厂内道路布置应满足砂石加工系统设备运输、安装、调试、运行维护及大修要求。
噪声强的车间应尽量集中布置，尽量远离敏感点（居民区），并尽量利用山坡、树林等天然屏障。
2.5.2车间布置
2.5.2.1车间布置注意事项（距离满足安全、安装、检修、操作等需要）
（1）车间布置时，对多台同规格设备，应尽量呈对称或同轴线布置在同一高程上，设备间距应满足安装、操作及维修所需要的安全距离。
（2）所有高出或低于地面0.5m的操作平台或地坑，均应设栏杆。传动部件应有防护罩，以确保生产安全。
（3）凡有操作部件（如操作杆、操作轮、闸阀等）的设备，其中心距楼（地）板面高度为1000～1400mm。必须降低设置时，与楼（地）板的距离不得小于操作件最大转动半径加100～200mm，以便部件的拆卸维修。
（4）设备操作面宽度，当设备的一边为固定设施或墙壁时，净宽一般不小于1500mm。小设备或不经常操作的设备，净宽可减小至1000mm左右，但不小于800mm。两台设备共用一个操作面时，净宽一般为1500～2000mm。
（5）车间主要通道宽度为1500～2000mm，次要通道宽度为700～1000mm；输送机廊道的人行道不小于700mm，检修道为500mm。
2.5.2.2粗碎车间
粗碎布置在地下时，应选择坚硬、稳定的岩层，避开断层、破碎带、溶洞及含水岩层；车间应设置专供人员撤离的安全通道，并设置防堵井及通风防尘设施。
大型、中型旋回破碎机可采用自卸汽车直接入仓、挤满给料的方式，受料仓的容积大小，应根据卸料方式、每次卸车量、来料间隙时间等因素确定，一般可考虑相当于15-20min的处理量或50-100t左右的储存量，最小不应小于两个车厢的容积。
考虑到大型旋回破碎机破碎不均匀，排料量有较大的波动，为了避免机下的带式输送机受到直接冲击，防止瞬时排料量过大而使带式输送机超载，应在机下应设置缓冲料仓，其活容积宜不小于2～3个车厢的卸料量，缓冲料仓宜做成平底、形成料垫保护层，缓冲料仓排料口应布置两台给料机。
大型旋回破碎机更换衬板需要起吊动锥，一般应在车间内配置起重设备。
2.4.2.3中细碎车间
粗碎、预筛分、中碎开路生产时，可将预筛分和中碎按阶梯布置，如果地形高差允许，还可与粗碎车间或其调节料仓布置在一起。这样布置紧凑，管理方便，并能利用物料自流运输，无需用或少用中间的带式输送机连接。
中、细碎与筛分楼构成闭路流程生产粗骨料时，中、细碎破碎机宜布置在一个车间内。
中、细碎车间应设置原料调节料仓，其活容积应不小于破碎机0.5h的处理量。
中、细碎车间应防止铁件进入破碎机，应考虑在进料胶带机或进入调节料仓的胶带机上设置金属探测器或电磁除铁器。
2.5.2.4筛分车间
筛分车间一般分为预筛分车间和分级筛分车间两类，前者主要是筛出超径石块，后者是用作砂石成品的分级筛分和破碎车间构成闭路。
筛分车间布置应综合规划其与半成品堆场、成品堆场、洗石车间、中细碎车间、超细碎车间及制砂车间之间的平面和立面联系，减少骨料转运环节和高差。
筛分车间宜设置原料调节料仓，人工骨料加工系统筛分调节料仓活容积不宜小于车间2h处理量。天然砂石加工系统的筛分车间是主要生产车间，调节料仓的活容积应适当加大，以活容积不小于7h（一个班）的处理量为宜。
筛分车间布置一般有水平布置（又称混列式）和垂直布置（又称复列式）两种，前者是将振动筛呈对称或同轴线布置在同一高程上，或根据功能不同分成几处单独布置（分别称第一、二、三筛分车间），后者是将振动筛按工艺顺序自上而下布置在一座多层楼房内。前者的优点是各级筛分之间可根据需要设置调节料仓，每组振动筛相对独立，一台振动筛检修不影响其他筛分机运行，便于灵活组织生产，在目前的大、中型砂石系统中应用较多。后者的优点是各级筛分之间的物料可以完全依靠重力自流，减少带式输送机和能耗，但由于车间总高度较大（一般超过30m），需要较大的起重设备（一般需要大于50t的汽车吊）进行安装，安装检修难度大，而且振动筛检修时上下层设备均无法生产，因而除受地形限制时采用外，一般砂石系统已很少采用。
筛分机一般采用带式输送机直接供料，最好一条带式输送机供一台筛子用料，供两台时，常用分岔溜槽分料，溜槽末端宜尽量展宽（宽度较筛分宽度小150-200mm），以使物