玄武巖人工制砂技術(shù)分析

王 宏 亮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都　610081)

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玄武巖人工制砂技術(shù)分析

王 宏 亮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都610081)

摘要：介紹了玄武巖破碎制砂相關(guān)試驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出了各種設(shè)備對(duì)玄武巖破碎制砂技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品特性關(guān)系，可為相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行類似設(shè)計(jì)施工時(shí)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：玄武巖；制砂；試驗(yàn)；技術(shù)；分析

1概述

1.1系統(tǒng)規(guī)模

系統(tǒng)內(nèi)采用“兩段破碎、一級(jí)制砂”的生產(chǎn)形式，主要設(shè)施有：粗破車間(高程1 272 m)、中碎車間(高程1 262 m)、篩分車間(高程1 265 m)、制砂車間(高程1 265 m)、檢查篩分車間(高 程1 262 m)、粗細(xì)骨料堆存場(chǎng)(高程1 258 m)等。

1.2工藝流程

系統(tǒng)生產(chǎn)要求毛料粒徑不大于700 mm，由自卸汽車將毛料倒入一破車間受料倉(cāng)，通過(guò)PE900×1 200顎破或PXZ900/130-A旋回破碎機(jī)進(jìn)行粗碎后，由J1#、J2#或J3#、J4#膠帶機(jī)將破碎料運(yùn)至半成品料堆場(chǎng)?；旌狭现苯舆M(jìn)入中碎車間進(jìn)行二次破碎，經(jīng)過(guò)GP200S和S4800圓錐破碎機(jī)破碎的混合料由J7#、J8#膠帶機(jī)送入主篩分車間將混合料篩洗分級(jí)，將合格的粗骨料由分級(jí)膠帶機(jī)送至粗骨料成品料場(chǎng)堆存，部分中、小石(粒徑40～5 mm)由J15#、J16#膠帶機(jī)送入調(diào)節(jié)料堆場(chǎng)作為制砂料源。

籌建期砂石系統(tǒng)的人工砂生產(chǎn)采用閉路循環(huán)生產(chǎn)工藝，即將調(diào)節(jié)堆的備用料由J17#、J19#或J21#膠帶機(jī)送入PL9500破碎機(jī)或VS1500破碎機(jī)進(jìn)行制砂。破碎后的混合料經(jīng)檢查篩分車間進(jìn)行篩洗分級(jí)，合格的成品砂進(jìn)入砂成品料場(chǎng)，對(duì)于粒徑大于5 mm和部分粒徑3～5 mm的細(xì)骨料由膠帶機(jī)J26#、J27#再次送至調(diào)節(jié)料堆場(chǎng)用以制砂或經(jīng)過(guò)J28#、J29#膠帶機(jī)進(jìn)入棒磨機(jī)料倉(cāng)用于棒磨機(jī)制砂。

1.3設(shè)備配置

在系統(tǒng)加工設(shè)備選型配置過(guò)程中，綜合考慮了工作效益、產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗以及工程轉(zhuǎn)移時(shí)的安拆、運(yùn)輸?shù)戎T多因素。通過(guò)實(shí)際工程類比、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選用了目前國(guó)內(nèi)水電工程中常用的破碎篩分設(shè)備。

系統(tǒng)在粗碎、中碎、細(xì)碎制砂車間均以設(shè)備額定產(chǎn)量的大小優(yōu)化配置。大臺(tái)套為液壓式，為主生產(chǎn)線；小臺(tái)套為機(jī)械式，作為備用調(diào)節(jié)生產(chǎn)線。

2人工骨料生產(chǎn)試驗(yàn)分析

龍開(kāi)口水電站人工骨料生產(chǎn)性試驗(yàn)共分三個(gè)階段：2007年11月20日至2008年5月30日為系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建設(shè)階段；2008年6月1日至2008年10月30日為一次石料破碎篩分試驗(yàn)階段；2008年11月1日至2008年12月23日為二次石料破碎篩分試驗(yàn)階段，同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、整理和試驗(yàn)研究報(bào)告編寫。

2.1粗碎試驗(yàn)分析

粗碎設(shè)備：旋回破碎機(jī)(PXZ900/130-A)；試驗(yàn)開(kāi)口：常規(guī)開(kāi)口( 100 mm)。試驗(yàn)時(shí)由自卸汽車向旋回破碎機(jī)受料倉(cāng)內(nèi)連續(xù)倒料，以確保旋回破碎機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中滿負(fù)荷工作。根據(jù)試驗(yàn)技術(shù)要求，旋回破碎機(jī)(PXZ900/130-A)需做常規(guī)開(kāi)口(100 mm)，對(duì)短時(shí)生產(chǎn)率、顆粒級(jí)配組成進(jìn)行檢測(cè)檢驗(yàn)。旋回破碎機(jī)常規(guī)開(kāi)口(100 m)典型曲線見(jiàn)圖1。

通過(guò)計(jì)算得到在邊坡加固后，安全系數(shù)為Fs=1.290>1.25，破壞概率PL2為0.2%，可靠性指數(shù)為2.881(見(jiàn)圖6)均達(dá)到規(guī)范要求。

圖1　旋回破碎機(jī)常規(guī)開(kāi)口(100 m)典型曲線圖

粗碎試驗(yàn)小結(jié)：

巖樣經(jīng)旋回破碎機(jī)破碎后，通過(guò)容積為95 m3的緩沖料倉(cāng)由槽式給料機(jī)均勻輸送至J2#膠帶機(jī)，然后將其輸送至半成品料場(chǎng)。根據(jù)該工藝流程，短時(shí)生產(chǎn)率即為槽式給料機(jī)的實(shí)際給料能力。按半成品料松散容重為1.7 t/m3估算，其緩沖料倉(cāng)最大容量為160 t。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果按旋回破常規(guī)開(kāi)口(100 mm)破碎進(jìn)行生產(chǎn)，短時(shí)生產(chǎn)率為730.7 t/h，粗碎車間每連續(xù)投料0.36 h(即21 min)，必須中斷生產(chǎn)。因此，根據(jù)旋回破碎機(jī)的破碎處理能力以及實(shí)際生產(chǎn)需求，在進(jìn)行粗碎車間設(shè)備選型時(shí)，需配備與旋回破碎機(jī)處理能力相近的給料機(jī)。

2.2中碎試驗(yàn)部分

巖石經(jīng)過(guò)粗碎車間旋回破碎機(jī)和顎式破碎機(jī)破碎處理后，半成品混合料通過(guò)J5#、6#膠帶機(jī)輸送至中碎受料倉(cāng)內(nèi)做中碎試驗(yàn)。

巖樣經(jīng)半成品料堆至5#膠帶機(jī)后上6#膠帶機(jī)，再進(jìn)入中碎車間調(diào)節(jié)廊道，未直接進(jìn)入中碎破碎機(jī)，半成品料級(jí)配組成情況見(jiàn)表1。

表1　半成品料級(jí)配組成試驗(yàn)成果表

S4800常規(guī)開(kāi)口( 48 mm)時(shí)典型粒度曲線見(jiàn)圖2。

圖2　典型粒度曲線圖

中碎試驗(yàn)小結(jié)：

GP200和S4800圓錐破碎機(jī)短時(shí)生產(chǎn)率隨開(kāi)口的變小略有減小。破碎后顆粒級(jí)配隨排料開(kāi)口的變小有較大的改善，粒徑<40 mm的骨料有明顯的增加。因此，在實(shí)際的人工骨料生產(chǎn)中，可以根據(jù)大、中、小石需求量的不同來(lái)調(diào)節(jié)破碎機(jī)的開(kāi)口。

圖3　典型粒度曲線圖

2.3 細(xì)碎試驗(yàn)部分HP300常規(guī)開(kāi)口( 22 mm)

中細(xì)碎混合料經(jīng)一篩處理后，特大石經(jīng)13#、14#膠帶機(jī)進(jìn)入細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉(cāng)，未直接進(jìn)入細(xì)碎破碎機(jī)，為增加小石及砂的產(chǎn)量，特篦回部分大石和中石。其典型粒度曲線見(jiàn)圖3。

細(xì)碎試驗(yàn)小結(jié):

HP300圓錐破碎機(jī)短時(shí)生產(chǎn)率隨開(kāi)口的變小略有減小。破碎后顆粒級(jí)配隨著排料開(kāi)口的變小有較大的改善，粒徑<40 mm的骨料有明顯的增加。但是，設(shè)備的破碎能力也相應(yīng)地減少。因此，在實(shí)際的人工骨料生產(chǎn)中，可以根據(jù)中小石及砂的需求量的不同來(lái)調(diào)節(jié)破碎機(jī)的開(kāi)口。

2.4制砂試驗(yàn)部分

(1)PL9500(石打鐵)時(shí)，成品砂級(jí)配試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表2　成品砂級(jí)配試驗(yàn)成果表

細(xì)度模數(shù)平均值：2.95。

石粉含量平均值(%)：13.3。

(2)PL9500(石打石) 時(shí)，成品砂級(jí)配試驗(yàn)成果見(jiàn)表3，典型粒度曲線見(jiàn)圖4。

表3　成品砂級(jí)配試驗(yàn)成果表

表4　成品砂級(jí)配試驗(yàn)成果表

細(xì)度模數(shù)平均值：2.86。

石粉含量平均值(%)：14.9。

圖4　典型粒度曲線圖

(3)VS1500試驗(yàn)時(shí)，成品砂級(jí)配試驗(yàn)成果見(jiàn)表4，典型粒度曲線見(jiàn)圖5。

圖5　典型粒度曲線圖

細(xì)度模數(shù)平均值：3.05。

石粉含量平均值(%)：9.4。

制砂試驗(yàn)小結(jié)：

PL9500最大進(jìn)料粒徑為40 mm，最大進(jìn)料量可達(dá)到186 t/h；VS1500最大進(jìn)料粒徑為80 mm，最大進(jìn)料量可達(dá)236 t/h。PL9500產(chǎn)量相對(duì)于VS1500較高，出砂率較高，成品砂的石粉含量較高，細(xì)度模數(shù)相對(duì)較小，但兩種破碎機(jī)的出砂級(jí)配均不好，粒徑為2.5～5 mm這一粒級(jí)的含量太多，導(dǎo)致細(xì)度模數(shù)均偏大。而PL9500腔型為石打鐵時(shí)相對(duì)于腔型為石打石時(shí)產(chǎn)量高，且制砂級(jí)配相對(duì)均勻，腔型為石打石時(shí)制出的砂出現(xiàn)兩頭多、中間少現(xiàn)象。VS1500制砂效果不明顯，砂級(jí)配不均勻，但小石粒型較好。

3結(jié)語(yǔ)

龍開(kāi)口水電站壩體樞紐基巖為玄武巖，巖體堅(jiān)硬、強(qiáng)度高，微風(fēng)化巖體單軸濕抗壓強(qiáng)度平均為250 MPa左右，其壩肩開(kāi)挖及導(dǎo)流開(kāi)挖的渣料用于本工程加工混凝土粗細(xì)骨料。龍開(kāi)口水電站籌建期砂石系統(tǒng)采用玄武巖作為加工料源。筆者主要將使用玄武巖(硬巖)作為人工制砂的工藝及破碎設(shè)備工況特點(diǎn)為本課題的主要試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容，通過(guò)對(duì)旋回破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、立軸破碎機(jī)等在加工玄武巖制砂的設(shè)備工況、產(chǎn)品質(zhì)量及加工硬巖的砂石系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲得了玄武巖制砂的關(guān)鍵工藝和設(shè)備的產(chǎn)品曲線，并分析出各設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)工況，為利用玄武巖進(jìn)行混凝土骨料加工工藝、設(shè)備選型及產(chǎn)品質(zhì)量等方面的廣大同行提供借鑒。

王宏亮(1982-)，男，吉林德惠人，工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-10-20

文章編號(hào):1001-2184(2015)06-0055-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7;TV53+4;TV53+6;TV52

作者簡(jiǎn)介: