淺談金安橋水電站左岸砂石加工系統(tǒng)增容改造

董家清

（長江三峽經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 100140）

1 砂石加工系統(tǒng)概況

金安橋水電站左岸砂石加工系統(tǒng)主要承擔碾壓混凝土大壩、引水發(fā)電系統(tǒng)等主體工程混凝土所需砂石料，共需制備碎石730萬t，混凝土用砂450萬t。工程于2005年5月28日開工， 2006年9月30日開始提供砂石料。

左岸人工砂石加工系統(tǒng)按照招投標設(shè)計文件及要求建成之后，在試生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)，整個系統(tǒng)制砂量達不到設(shè)計要求，同時石粉含量與砂脫水也存在較大矛盾?；谝陨蠁栴}，監(jiān)理和施工承包商先后請有關(guān)專家咨詢，一致認為，玄武巖具有保水性好、易碎難磨、產(chǎn)砂率低等特點。同樣使用巴馬克（Barmac9100）制砂，金安橋玄武巖產(chǎn)砂率僅為18%左右，而在三峽工程花崗巖制砂率可達36%以上。因此，對金安橋左岸制砂系統(tǒng)進行了大規(guī)模的增容改造。

該系統(tǒng)的主要設(shè)備如下：粗碎車間2臺美國美卓 （Metso）MK-II42-65旋回破碎機，小時產(chǎn)量3 000 t；中碎車間2臺美卓HP500-ST-C圓錐破碎機，小時產(chǎn)量840 t；細碎車間3臺美卓HP500－ST－f圓錐破碎機，小時產(chǎn)量746 t；超細碎車間4臺美卓巴馬克 （Barmac）9100立軸沖擊破碎機，小時產(chǎn)量1487t；第一篩分車間2臺3YKR2460圓振動篩和2臺2YKR2460圓振動篩，小時產(chǎn)量2 000 t；第二篩分車間原配備1臺3×3YKR2460圓振動篩，增容改造時增加1臺3×3YKR2460圓振動篩，小時產(chǎn)量1 586 t；第三篩分車間原配備10臺3YKR2460圓振動篩，增容改造時增加2臺ZKR1652振動篩，小時產(chǎn)量2 300 t；第四篩分車間1臺2YKR2460圓振動篩，小時產(chǎn)量672 t；棒磨機車間原配備5臺MBZ2136棒磨機，增容改造時增加了2臺，小時產(chǎn)量204 t；石粉回收車間原配備3臺ZX－250高頻旋流石粉回收機，增容改造時增加了1臺，小時產(chǎn)量112 t；污水處理車間配備4臺套廂式壓濾機（XMK500/1500U）；滑道取水設(shè)備1臺套，小時取水能力 1 500 t。

2 試生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題

2.1 單線試生產(chǎn)時的推算結(jié)果有誤

2006年8月，由于設(shè)備供應商未能按合同供貨時間供應設(shè)備。2臺粗碎設(shè)備只到了1臺，4臺巴馬克 （制砂設(shè)備）只到了2臺，加上安裝好的中細碎設(shè)備，正好構(gòu)成 “單線”生產(chǎn)。于是承包商啟動“單線”進行72 h工藝性生產(chǎn)試驗。根據(jù)其檢測結(jié)果進行推算，粗骨料的生產(chǎn)質(zhì)量與產(chǎn)量與設(shè)計基本相符。對第三篩分車間 （10組篩）單臺篩的進料量進行檢測，其進料量和進料級配好于設(shè)計，尤其是＜5 mm的石屑達到35.7%。監(jiān)理在審查這個試驗成果時曾經(jīng)懷疑結(jié)果有誤。于是承包商在2006年9月又做了一次專門生產(chǎn)砂的試驗。由三篩、棒磨機、巴馬克和石粉回收組合生產(chǎn)人工砂，其產(chǎn)量為600.5 t/h，如加上一篩和二篩產(chǎn)砂量，系統(tǒng)產(chǎn)砂量基本滿足設(shè)計要求 （646 t/h）。 但是砂的細度模數(shù) （＞3） 和石粉含量 （＜10%）都不能滿足要求，尤其是碾壓混凝土施工要求。

2.2 砂的細度模數(shù)與產(chǎn)量矛盾

巴馬克制砂后，經(jīng)過三篩篩洗，砂的細度模數(shù)在3.5以上，石粉含量在8%以下。系統(tǒng)設(shè)計時想通過棒磨機制砂調(diào)節(jié)砂的細度模數(shù)，但經(jīng)過系統(tǒng)生產(chǎn)平衡計算，按已經(jīng)安裝的5臺棒磨機的產(chǎn)砂量，降低細度模數(shù)后系統(tǒng)砂的總產(chǎn)量達不到設(shè)計要求。同時計算出，通過黑旋風回收細砂及石粉，其調(diào)節(jié)能力也難以達到設(shè)計產(chǎn)量和質(zhì)量標準。

2.3 砂的石粉含量與產(chǎn)量矛盾

玄武巖具有 “易碎難磨”的特點，制砂后的石粉含量較低，在系統(tǒng)設(shè)計時就考慮通過黑旋風回收石粉來解決。在試生產(chǎn)中，當把石粉含量增加到18%以上時，不僅砂的產(chǎn)量大大降低，而且由于玄武巖保水性能好，砂脫水相當困難。經(jīng)過多次試驗，石粉含量在18%以上時，10 d很難將砂的含水率脫至8%以下。

在這種情況下，業(yè)主、監(jiān)理和承包商共同研究確定對砂生產(chǎn)系統(tǒng)進行增容改造，同時決定將成品砂的石粉含量確定在10%～14%范圍內(nèi)，并要求石粉含量穩(wěn)定。增容改造施工在不影響正常砂石料生產(chǎn)供應的前提下，于2007年1月啟動，同年5月完成。

3 增容改造成果

3.1 生產(chǎn)能力滿足工程需要

金安橋水電站工程混凝土設(shè)計施工最高月強度所需砂石料為58萬t，實際最高月強度出現(xiàn)在2008年1月，為67.52萬t。而且連續(xù)4個月月供料強度超過58萬t，左砂系統(tǒng)增容改造后實際生產(chǎn)能力滿足工程建設(shè)需要。

3.2 破碎設(shè)備選型正確

金安橋水電站左砂系統(tǒng)全部選用美卓 （Metso）公司生產(chǎn)的破碎設(shè)備。該公司生產(chǎn)的破碎設(shè)備具有噪音低、磨耗小、產(chǎn)量高等優(yōu)點。單臺破碎設(shè)備生產(chǎn)能力都在400 t/h左右。2號粗碎設(shè)備第一次更換襯套時，已生產(chǎn)骨料360萬t；1號中碎設(shè)備更換襯套時已生產(chǎn)200萬t，這在其他同類人工砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)中是少見的。

3.3 可根據(jù)需要生產(chǎn)各級別的骨料

由于玄武巖具有 “硬度高 （80～180 MPa）、 易碎、難磨”的特點，在混凝土實際施工中所需要的大石和小石的比例發(fā)生了變化，在系統(tǒng)加工生產(chǎn)時的砂石料均衡產(chǎn)量與設(shè)計時各級別的砂石料的均衡產(chǎn)量存在一定的出入。經(jīng)過多次改進，左砂系統(tǒng)可以根據(jù)需要生產(chǎn)各個級別的砂石料。細碎和超細碎及三篩聯(lián)動時，可閉路循環(huán)生產(chǎn)砂、中石和小石；第一、第二、第四篩分系統(tǒng)和中細碎設(shè)備聯(lián)動時，可以根據(jù)需要增加或減少大石的入倉量，甚至可以做到大石的零入倉。

3.4 解決了玄武巖砂的石粉含量問題

玄武巖的基本特點就是 “易碎難磨”。金安橋工程玄武巖含鐵量高，大大增加了磨細難度。2006年3月7日，監(jiān)理部組織的金安橋水電站玄武巖軋制骨料試驗成果專家咨詢會上，專家提出了 “試驗結(jié)果表明玄武巖成砂產(chǎn)粉率低”，要 “最大限度地回收石粉”的建議。按照專家的建議，采取了一下增加石粉的措施：①在砂石系統(tǒng)三篩的集水槽內(nèi)增加1臺渣漿泵并配置1臺脫水篩，將三篩篩分流失的0.08 mm左右的顆粒部分回收；②利用4臺黑旋風專門回收0.08 mm以下的石粉；③對進入砂倉的干砂采取了防雨措施，以減少石粉流失；④為了減小成品砂的脫水難度，生產(chǎn)砂時，將成品砂的石粉含量控制在10%～14%。在混凝土拌和時，再添加4%～5%的石粉。

3.5 解決了玄武巖砂脫水難的問題

2007年7月16日，即進入雨季不久，承擔混凝土施工的水電四局項目部反映砂的含水率高，無法生產(chǎn)碾壓混凝土。監(jiān)理部當即在現(xiàn)場取樣做試驗，取樣3組，檢測結(jié)果砂的含水率平均為8%。至此以后，由于雨季及高溫季節(jié)來臨，成品砂的含水率一直在8%左右，合格 （≤6%）率僅為20%，并且很不穩(wěn)定，給碾壓混凝土生產(chǎn)及溫控造成較大影響。為解決這一問題，對構(gòu)成成品砂的粗砂和石粉及成品砂進行了多次檢篩分析，并對多種脫水措施進行了實施和試驗。經(jīng)過這些試驗，弄清了玄武巖砂脫水難的基本原因為：①金安橋工程玄武巖含鐵量高，用磁鐵可將石片吸住。在“石打石”的制砂研磨過程中，理順了砂分子極性，成品砂很容易成團，增強了砂的保水性能。②由于玄武巖料場裂隙多，巖石含泥量大，在生產(chǎn)過程中很難將砂中的泥沖洗干凈，增加了脫水難度?；谝陨显颍酆吭?5%以上時，10 d內(nèi)很難將玄武巖成品砂的含水率降到6%以下。在業(yè)主、監(jiān)理和施工單位共同努力下，采取了毛料開采精細化；每倉砂售空后清洗盲溝及濾料；干濕砂分倉分儲，在銷售時按15%～20%比例摻干砂等一系列措施后，解決了玄武巖砂脫水及含水量穩(wěn)定性問題。

3.6 解決了中石 （20～40 mm）、 小石 （5～20 mm）入倉含泥量大的問題

由于受到自然資源的限制，金安橋水電站玄武巖毛料深埋坡積體下平均30多m，碎裂帶、斷層和夾層密布，因此，毛料的含泥量相當大。在試生產(chǎn)時， 發(fā)現(xiàn)大石 （40～80 mm） 和特大石 （80～120 mm）入成品倉的量相對少，沖洗得比較干凈。而中石和小石入倉量相對較大，經(jīng)過三篩的一次沖洗，難以沖洗干凈，含泥量偏大。在改造施工時，在中石和小石入倉前增加了沖洗篩進行二次沖洗，保證了中石、小石的成品質(zhì)量。

4 結(jié)論及建議

金安橋水電站人工砂石加工系統(tǒng)改造施工完成后，制砂系統(tǒng)產(chǎn)量滿足設(shè)計要求。為了解決石粉含量與砂脫水的矛盾，業(yè)主決定將砂的石粉含量控制在10%～14%，考慮到運輸過程中石粉的損失，監(jiān)理在實際生產(chǎn)中石粉含量按照11%～15%控制。在長達近半年時間的混凝土施工強度超過原設(shè)計的最高強度的情況下，保證了砂石料的供應，創(chuàng)造了玄武巖砂石料全年時段澆筑碾壓混凝土的成功先例。

總結(jié)經(jīng)驗，筆者提出幾個問題供今后砂石加工系統(tǒng)設(shè)計時參考：①粗碎生產(chǎn)系統(tǒng)的豎井僅為2 500 mm，井徑偏小；②半成品料倉倉容偏小，不利于生產(chǎn)調(diào)節(jié)和經(jīng)濟運行；③成品料倉倉容偏小，不利于砂石骨料脫水；④超細碎（Barmak9100）的制砂出料，采用大型脫水篩脫水，石粉流失和砂的細度模數(shù)損失較大。