旋盘破碎机制砂工艺及质量控制

摘 要 国内大型水电站工程砂石加工厂的制砂设备数十年来最常用的是棒磨机,由于其电耗料耗大,效率低,维修劳动强度大,在近年新建电站工程中,已开始为新型高效制砂机设备所替代。天生桥一级水电站工程采用了旋盘破碎机制砂设备,规模生产合格的人工砂,成功地满足大坝面板混凝土对原材料的高质量要求,为推广应用旋盘破碎机、HP园锥破碎机新型制砂设备,积累了宝贵的工程实践经验。

1 砂石加工厂概况

天生桥一级水电站工程采用混凝土面板堆石坝坝型,坝高178 m,混凝土工程量132万m3,全部采用人工砂石料(灰岩),工区内设有2个砂石加工厂和3个混凝土拌和系统。

1.1 白岩砂石加工厂

该厂由水电九局天生桥分局承建运行管理,按合同规定,供应放空洞(C2标)、电站厂房及引水系统(C4标)、临建工程和业主同意的其它工程所需砂石料,生产能力满足混凝土浇筑强度2.5万m3/月的要求。

1.2 C3标砂石加工厂

该厂由南方水电工程联合有限公司承建运行管理,主要供应大坝和溢洪道工程所需砂石料,生产能力满足混凝土浇筑强度2.4万m3/月的要求,也可直接生产大坝填筑半透水垫层ⅡA料3.4万m3/月。

2 制砂工艺

制砂设备采用美国诺德伯格(Nordberg)公司制造的旋盘破碎机,该设备由业主采购,并在标书中明确规定为承包商不得拒绝的设备。

2.1 白岩制砂系统

该系统于1994年建成投产,制砂工艺流程见图1。

(1)原料供应。采用成品骨料仓的小石(5~20 mm)为主,少量掺入中石(20~40 mm)混合供料,由装载机配合自卸汽车装运入贮料仓C,运距1.5 km。

(2)给料控制。贮料仓采用手动卸料门控制给料量,经胶带机J1、脱水筛T向旋盘破碎机给料。因脱水筛无脱水作用,虽装未用,今后设计时,可不设脱水筛。

(3)质量检测。旋盘破碎机排料,经胶带机J2送往两组检查筛S(亦称闭路筛)进行筛选,大于3.8 mm粒径的物料,经胶带机J3、J4返回贮料仓;小于3.8 mm粒径的物料,经螺旋洗砂机X进行分级脱水,最终产出合格的人工砂,经胶带机J5送往成品砂堆场。

该系统安装旋盘破碎机1台,实测产砂量为35 t/h,不能满足C2、C4标工程用砂量的要求, 1995年又扩建安装BMZ2136型棒磨机1台,但实际上很少使用,多处备用状态。

图1 白岩砂石加工厂制砂工艺流程J1~5胶带机 

C贮料仓 T脱水筛(2ZK2460) P旋盘破碎机M棒磨机(BMZ2136) S检查筛(2YA1536) X螺旋洗砂机(FG-15)

2.2 C3标制砂系统该系统于1996年建成投产,制砂工艺流程见图2。

(1)原料供应。直接由筛分楼将小石(5~20 mm)分流或全部经胶带机J1、J2送往贮料脱水仓C,每个脱水仓容积为500m3,3个脱水仓按进料、脱水、供料3种方式轮换使用,由双向移动胶带机J2进料。

(2)给料控制。脱水仓采用手动卸料门卸料,经胶带机J3、脱水筛T(同样虽装未用)、胶带机J4,送入缓冲仓H;缓冲仓采用溜槽中间手动卸料门控制给料量。

(3)质量检测。旋盘破碎机排料直接进入下部检查筛S进行筛选,大于3.5 mm粒径的物料,经胶带机J6、J4返回缓冲仓;小于3.5 mm粒径的物料,经螺旋洗砂机X分级脱水,最终产出合格的人工砂,经胶带机J7送往砂脱水仓,脱水后砂的含水率较稳定,再经胶带机转送到成品砂堆场。该系统安装2台旋盘破碎机,由于场地面积限制,主要制砂设备采用楼式布置,制砂楼1层(高程755 m)为螺旋洗砂机;2层(高程759.5 m)为检查筛;3层(高程765 m)为旋盘破碎机;4层(高程770 m)为缓冲仓;顶层(高程774 m)为上料胶带机J4机头台,由于楼层高,J4胶带机仰角22°,因而满载上料较为困难。

图2 C3标砂石加工厂制砂工艺流程

J1~7胶带机 C脱水仓(3×500 m3) T脱水筛(2ZK2460)

H缓冲仓(2×60 t) P旋盘破碎机 S检查筛(2YA2460)

X螺旋洗砂机(FG-15)

3 质量控制措施

砂的质量标准按《水工混凝土施工规范》SDJ—207—82和本工程混凝土专家会议《纪要》,确定砂的质量技术要求:细度模数FM=2.4~3.0,含泥量小于3%,石粉含量6%~12%,粒径级配特性在设计范围内。为此,对制砂系统有关设备和环节,历经多次反复和长时间的调试过程。

3.1 旋盘破碎机的调试

旋盘破碎机由于构造复杂,配备有效完善的润滑油系统和电气控制、检测、自动保护装置,一般应由厂家派专人到现场指导并参加安装调试。

旋盘破碎机采用物料粒间层压破碎原理,干法生产,设备自身不直接控制砂的质量。旋盘破碎机给料喉口宽度为38mm,排料口宽度调整在8~12 mm为宜,为了保证设备正常工作效率,给料粒径应不超过喉口宽度,给料中的合格粒径含量不超过15%,给料中的含水率不超过4%。实践表明,给料含水率过高,不仅破碎效率低,细颗粒被挤压成饼块排出,严重时造成闷车停机,需进行清腔处理。

3.2 检查筛的调试

检查筛是控制砂的FM值的关键设备,根据厂家计算资料,旋盘破碎机需用筛网面积应不小于12 m2。

(1)白岩制砂系统采用两组2YA1536型园振动筛,筛网面积2 m×5.4 m,最初采用双层钢丝筛网,上层网孔为6 mm×6 mm方孔,下层为3.8 mm×3.8 mm方孔。由于上下层筛网间距小,下层筛网常因细颗粒物料堵塞,清扫筛网非常困难,后将上层筛网取消,只用下层筛网生产。

(2) C3标制砂系统每台旋盘破碎机配用一组2YA2460型

园振动筛,筛网面积14.4 m2,厂家成套供应双层钢丝筛网,上层网孔为8 mm×8 mm方孔,下层为4 mm×4 mm方孔,抽样检测砂的FM值为3.1~3.3。后将下层筛网改用3.5 mm×3.5 mm方孔橡胶筛网,FM值降至2.4~2.6,但产量低。最后将下层筛网改为3.5 mm×3.5 mm橡胶筛网和4 mm×4 mm钢丝筛网组合使用,橡胶筛网面积占3/5,检测砂的FM值为2.8~3.0,符合质量要求,产量达到25 t/h以上,投入正常生产。实践表明,橡胶筛网为梯形方孔,上小下大,较易清扫;网孔愈小,砂的FM值减小,产量亦低,筛网也愈易堵塞,在生产过程中,当 检查筛返回料接近15%时,需及时清扫筛网。

图3 成品砂粒径特性曲线

1.白岩砂 FM=3.09 含石率0.8% 含粉率16.6%

2.C3标砂 FM=2.82 含石率0.76% 含粉率9.4%

3.3 螺旋洗砂机的水量调节

螺旋洗砂机兼有洗砂、分级、脱水作用,给水量的大小,直接影响成品砂的石粉(粒径0.15 mm以下)含量和FM值。在检查筛下的集料内安装多孔淋水排管,由手动阀调节给水量,水和筛下物料混合,经溜槽流入洗砂机。由于条件和时间限制,对给水未 进行计量,而是根据抽样检测砂的FM值和含粉率,酌情增减给水量,直至符合砂的质量要求为止。抽样检测砂的粒径级配特性见图3。 

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