熔结凝灰岩骨料加工生产技术.pdf

熔结凝灰岩骨料加工生产技术吴俊磊毕汪汪/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】宁海抽水蓄能电站下水库砂石加工系统采用熔结凝灰岩生产骨料。目前熔结凝灰岩骨料加工系统工艺及设备选型尚无成熟经验，该系统采取了多项针对岩性的改进工艺措施，提高了生产效率，保证了产品质量，可供类似工程借鉴。【关键词】宁海抽水蓄能电站熔结凝灰岩砂石加工生产技术1概述浙江宁海抽水蓄能电站位于浙江省宁海县城东北面大佳何镇境内，电站为I等大（1）型工程，其主要建筑物按1级建筑物设计。电站上水库正常蓄水位6 11.0 0 m，相应库容10 48 万m；下水库正常蓄水位141.0 0 m，相应库容12 0 1万m。电站装机容量140 0 MW（43 50 MW），多年平均发电量14亿kWh。下水库砂石加工系统生产的砂石料主要供应上水库大坝、下水库大坝填筑所需的反滤料、垫层料及电站常态混凝土（含喷混凝土）所需的粗细骨料，共143.2万t。系统由粗碎车间、中碎调节料仓、中碎车间、一筛车间、半成品料仓、二筛车间、细碎车间、三筛车间、超细碎调节料仓、超细碎车间、成品料仓、供电系统、供水系统、除尘系统、废水处理系统等组成。2生产背景及难点该系统料源采用地下工程开挖料，岩性为流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩、流纹质含角砾玻屑（熔结）凝灰岩、含集块角砾熔结凝灰岩、硅化玻屑凝灰岩，实测抗压强度平均9 2.8 MPa。对于熔结凝灰岩做料源的砂石加工系统，国内应用实例不多，类似如宁波西溪、周公宅、周宁抽水蓄能电站、长龙山抽水蓄能电站等工地曾用，均出现了产量低、质量差等问题。通过收集数据并分析后发现熔结凝灰岩砂石加工系统容易出现的通病如下：（1）生产出的人工砂石料质量不符合规范和设计的要求。某系统采用干法生产，生产的人工砂细度模数在3.2左右，石粉含量在12%左右，石子裹粉严重，还存在超逊超标问题（2）人工砂产量低，相同条件相同设备下，熔结凝灰岩成砂率远低于石灰岩等常用的料源。（3）粗骨料中针片状含量偏多。3工艺设计及设备选型针对熔结凝灰岩的特性及以往熔结凝灰岩骨料加工系统的经验教训，以及混凝土工程的需求，对以往设计方案的工艺流程、设备配置进行了优化。3.1系统工艺设计3.1.1系统生产规模按招标文件要求，结合新的总体规划方案和实际对骨料的需求，系统设计处理能力为2 40 t/h，生产能力为190t/h，其中人工砂生产能力为9 0 t/h，毛料为地下工程开挖的熔结凝灰岩，属于小型砂石加工系统。系统按此生产规模进行工艺流程设计、加工设备配置和工艺布置。3.1.2加工工艺流程针对料源特性，借鉴以往经验，宁海下水库砂石加工系统的工艺流程设计的关键是如何有效地控制粗骨料的针片状含量，控制砂的细度模数，并保证砂的产量。总体工艺流程如下：毛料经粗碎进入中碎调节料仓，中碎调节料仓料经中碎后进人一筛，筛出大于80mm的返回中碎，其余料经分级得到0 8 0 mm和0 40mm两档料，0 8 0 mm料进人成品料仓用于掺拌垫层料，0 40 mm料进人半成品料仓用于生产骨料，半8土石方与导截流工程成品料仓料经二筛车间筛分出10 40 mm、510 m m、35m m、0 3 m m 四档料，10 40 mm、510 m m、35m m 的混合料送至细碎车间（冲击制砂机）制砂，3mm以下的细砂经洗砂机水洗、脱水筛脱水、细砂回收装置回收细砂后，运至成品砂堆场堆存。细碎车间出料送至三筛分车间，三筛分车间筛分出2 0 40 mm的中石、52 0 mm的小石、510 mm的豆石、3 5mm的粗砂和3 mm以下的细砂，中石、小石、豆石按需送至成品料仓，多余部分送至细碎车间或超细碎料仓，粗砂、细砂按需送到成品砂仓，多余部分进人超细碎料仓，超细碎料仓料经超细碎、洗砂机水洗、脱水筛脱水、细砂回收装置回收细砂后，运至成品砂堆场堆存。关键工艺说明如下：（1）系统采用粗碎开路，中碎与筛分构成闭路生产半成品垫层料，细碎与筛分构成闭路生产中、小石和成品砂，辅以对辊机制砂调整细度模数，干湿结合的生产工艺流程。该流程具有所有成品砂石均通过冲击式破碎机整形、物流相对简单顺畅、能灵活调节各级配骨料生产能力的特点。（2）粗碎采用颚式破碎机、中碎采用圆锥式破碎机、细碎采用冲击制砂机，中石、小石从细碎产品筛分获得。圆锥式破碎机用于加工熔结凝灰岩为料源的中硬岩时，成品粗骨料的粒形较好，针片状含量较少，设备可靠，检修频率低，冲击制砂机具有明显改善破碎产品粒形的效果，是控制成品粗骨料正片状含量的有效手段。（3）采用分级筛分、冲击制砂机与对辊机联合制砂、细砂回收等措施，确保砂的产能及细度模数满足需求：在二筛车间中，将砂分级为3 5mm的粗砂和小于3 mm的细砂，粗砂全部进人冲击制砂机整形，小于3mm的细砂经洗砂和脱水后用输砂胶带机送入砂成品料仓。在三筛车间中，将砂分级为3 5mm的粗砂和小于3 mm的细砂，粗砂分三条线路输出：第一条线路进入对辊机制砂，调整砂的细度模数；第二条线路返回冲击制砂机进料斗重新加工，调整砂的细度模数；第三条线路同小于3 mm的细砂一同经洗砂和脱水后用输砂胶带机送人砂成品料仓。3.2主要设备选型与配置3.2.1关键设备选型措施（1）粗碎设备。本系统初次破碎为开路生产，处理量较小，对比了颚式破碎机和反击式破碎机。颚式破碎机：适应任何岩石、处理能力较小。给料环节多，易卡料，排料粒径大，产品粒形差，针片状含量高，是目前使用最多的粗碎设备。反击式破碎机：破碎比大、产品粒形好，但只适合破碎石灰岩、大理岩等中硬物料以下、腐蚀性低的岩石。针对本系统的处理量、岩性及系统运行的可靠性要求，宜选用颚式破碎机作为粗碎设备，对于其产品粒形差的问题，将在后续工艺上采用整形来获得合格的成品砂石骨料。（2）中细碎设备。常用的中细碎设备有反击式破碎机和圆锥式破碎机。根据相关文献介绍，对于熔结凝灰岩为料源的中细碎设备，反击式破碎机用于加工熔结凝灰岩为料源的中硬岩时，成品粗骨料的粒形较差，针片状含量偏多。用圆锥式破碎机生产出来的成品粗骨料粒形较好，接近立方体。考虑本标系统的料源特性，借用以往加工系统设备选型经验，宜采用圆锥式破碎机作为中整形设备，既可获得较好的粗骨料粒形，又可减少设备检修频率，增加砂石生产有效运行时间，达到要求的产量，降低生产成本。（3）整形设备。根据以往经验，熔结凝灰岩经颚式破碎机及圆锥式破碎机后针片状含量仍难以满足规范要求，需进行整形，因此工程选用冲击制砂机对成品骨料进行整形。（4）制砂设备。目前生产小于5mm的砂颗粒主要有棒磨机制砂、对辊机制砂和破碎机制砂三大类。棒磨机制砂具有工艺稳定、成熟的特点。对辊机制砂具有经济、成熟、制砂量大的特点。破碎机制砂有立式冲击破碎机、锤击式破碎机和旋盘层压破碎机等类型，但目前应用较多的是立式冲击破碎机。考虑熔结凝灰岩特性及经济因素，选择对辊机作为本系统制砂设备。（5）设备产能。参考以往加工经验，熔结凝灰岩加工困难，在选择破碎设备时，适当加大设备能力，减小设备负荷率。3.2.2设备选型计算（1）粗碎设备：设计处理能力为2 40 t/h，配置PE7501060颚式破碎机1台，粗碎采用开路生产，给料粒径6 0 0 mm，设计排料口开度10 0 mm，毛料8 0 mm全部进人颚式破碎机，其单台最大处理能力为3 3 0 t/h，其设备最大负荷率为7 2.7%。（2）中碎设备：设计处理能力为2 40 t/h，车间内配置细碎HPC-220液压圆锥式破碎机1台。中碎采用闭路生产，通过调整排料口开度，可生产不大于8 0 mm、不大于40 mm的各类混合级配料，其单台最大生产能力为18 5 3 0 0 t/h，设备负荷率为55.8%。（3）细碎车间设计处理能力为13 9t/h，车间内设置1台型号为5X1145离心冲击式制砂机，能方便地进行石打铁、石打石两种制砂模式的转换，其单机最大处理能力为50 0 t/h，产砂率40%以上。（4）超细碎车间设计处理能力为3 7 t/h，车间内设置1台型号为2 PG800600型对辊机，当离心冲击制砂机制砂效果不佳时，对系统成品砂进行调节。2PG800600型对辊机单机产量为12 45t/h，设备负9熔结凝灰岩骨料加工生产技术荷率为8 2.2%。4实际产能及成品质量（1）实际产能。实际生产能力为17 0 t/h，其中：人工砂产能7 0 t/h，中石产能5 0 t/h，小石及豆石合并产能50t/h。最终采用三班制生产以满足施工需求。（2）成品质量。中南勘测设计研究院有限公司于2022年9月7 日对宁海抽水蓄能电站下水库砂石骨料加工系统成品骨料进行了检测，粗骨料含泥量、针片状含量和超逊径含量指标均达到了规范及设计的要求，其检测结果见表1。表1粗骨料检测结果豆石（5 10 mm）小石（5 2 0 mm）中石（2 0 40 mm）检测项目品质指标检测结果品质指标检测结果品质指标检测结果含泥量/%D20、D 4o 粒径级10.610.510.4泥块含量/%不允许0.0不允许0.0不允许0.0针片状颗粒含量/%153152151超径含量/%超逊径筛一0000逊径含量/%超逊径筛212120中径筛余量/%407054407057细骨料细度模数2.6 5，石粉含量15.4%，均达到了规范及设计的要求，其检测结果见表2。表2细骨料检测结果检测项目品质指标检测结果细度模数2.42.82.650.16mm及以下石粉含量/%61815.4泥块含量不允许0.05结语宁海抽水蓄能电站下水库砂石加工系统的难点主要在于料源的特性，熔结凝灰岩岩性不但硬，而且相当有韧性。下水库砂石加工系统通过优化设计形成了一套可满足熔结凝灰岩生产骨料控制粗骨料针片状含量及砂细度模数的工艺。破碎设备选型留有充足余量（本系统在设计之初便加大了破碎设备的型号，结果仍未达到设计效果）；成品骨料进仓前采用冲击式破碎机整形，既能起到整形作用，也能起到制砂作用；冲击式破碎机和对辊机（或棒磨机）联合制砂，确保砂的产量、细度模数。宁海抽水蓄能电站采用的熔结凝灰岩骨料在配置混凝土中效果明显，表现在混凝土施工性能优异、水化温升低、致密性高，以及经济效益和社会效益明显等方面。