嘉陵江草街航電樞紐工程馬鞍山人工砂石加工系統(tǒng)優(yōu)化及改造

于凌波，陳軻，李善起

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 工程概況

馬鞍山砂石加工系統(tǒng)承擔(dān)草街航電樞紐工程船閘、廠房、5孔沖沙閘等部位混凝土所需骨料的生產(chǎn)任務(wù)，主體工程混凝土量180萬m3，需砂石凈料量418.00萬t，其中碎石296.78萬t，砂121.22萬t。根據(jù)混凝土高峰期月澆筑強(qiáng)度11.22萬m3/月，考慮澆筑損耗，不考慮成品料倉調(diào)節(jié)能力，砂石加工系統(tǒng)需要成品骨料生產(chǎn)能力為470 t/h，砂子生產(chǎn)能力為197 t/h。

2 砂石加工系統(tǒng)建成時生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備配置

2.1 系統(tǒng)布置

砂石加工系統(tǒng)位于嘉陵江左岸草街鎮(zhèn)的馬鞍山，由粗碎車間、半成品料倉、一級篩分車間、中碎車間、二級篩分車間、三級篩分車間、細(xì)碎制砂車間、石粉回收車間、2個調(diào)節(jié)料倉及成品料倉組成，各車間之間用膠帶機(jī)連接，占地面積5.5萬m2。

2.2 工藝流程

為了確保草街航電樞紐工程施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，砂石加工系統(tǒng)設(shè)計遵循工藝先進(jìn)可靠，生產(chǎn)能力滿足工程需要，成品砂石質(zhì)量符合規(guī)范要求為原則，根據(jù)馬鞍山砂石加工系統(tǒng)的特點、料源的巖性和類似工程的經(jīng)驗，本系統(tǒng)采用濕法生產(chǎn)的加工工藝。

破碎工藝采用粗碎、中碎、細(xì)碎（制砂）三段破碎工藝，其中：粗碎為開路生產(chǎn)，中碎、細(xì)碎（制砂）與三級篩分為閉路循環(huán)。篩洗工藝采用預(yù)篩分、分級篩分和脫水篩分3種篩洗工藝，并建立了一、二、三級篩分車間，石粉回收裝置起調(diào)節(jié)砂的石粉含量和細(xì)度模數(shù)作用。

2.3 主要設(shè)備配置

系統(tǒng)主要設(shè)備配置及特性見表1。

表1 系統(tǒng)主要設(shè)備配置及特性Table1 Themain equipment configuration and characteristicsof the system

粗、細(xì)碎車間各選用2臺反擊式破碎機(jī)，其車間結(jié)構(gòu)簡單、土建工程量小、建設(shè)工期短，且該設(shè)備具有破碎性能優(yōu)越、生產(chǎn)效率高、破碎比大、產(chǎn)量高、粒形好、針片狀含量極少等優(yōu)點。粗碎用反擊式破碎機(jī)是砂石加工系統(tǒng)的發(fā)展方向，但目前都是進(jìn)口，價格比較高，而且此類設(shè)備適用于中等硬度以下的巖石。

制砂設(shè)備選用沖擊破碎機(jī)和棒磨機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)。立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)具有破碎比大、土建工程量小、建設(shè)快、產(chǎn)量高、生產(chǎn)運行費用和砂的單價低等優(yōu)點，但存在砂的細(xì)度模數(shù)高、質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點。為此，增設(shè)了棒磨機(jī)及細(xì)砂回收設(shè)備，使砂的細(xì)度模數(shù)達(dá)到2.6～2.8之間，滿足了規(guī)范要求[1]。

2.4 設(shè)計處理能力

根據(jù)加工系統(tǒng)各級配需用量的計算，各主要車間的設(shè)計處理量及設(shè)備負(fù)荷率見表2。

表2 主要車間的設(shè)計處理能力Table 2 The design processing capacity ofmain workshop

3 系統(tǒng)生產(chǎn)存在問題及優(yōu)化改造

由于馬鞍山砂石系統(tǒng)施工管理的起點和標(biāo)準(zhǔn)都很高，使得生產(chǎn)方面工作面臨嚴(yán)峻考驗。經(jīng)過多年的生產(chǎn)運行，暴露出系統(tǒng)在生產(chǎn)工藝及設(shè)備選型上存在問題。

3.1 存在問題及改造措施

3.1.1 粗碎車間

馬鞍山砂石系統(tǒng)建成后，由于料源質(zhì)量差，且超徑蠻石的比率大，嚴(yán)重制約粗碎車間的生產(chǎn)效率，車間故障頻繁，成為生產(chǎn)的“瓶頸”環(huán)節(jié)。由于粗碎車間2臺破碎機(jī)生產(chǎn)情況不穩(wěn)定，為了排除生產(chǎn)過程中出現(xiàn)機(jī)械故障的一切可能，項目部投入大量人力物力，整體更換機(jī)械傳動部件并進(jìn)行相應(yīng)改造。

PRM13反擊式破碎機(jī)由于設(shè)備老化，耐磨件磨損嚴(yán)重，破碎機(jī)錘頭經(jīng)常出現(xiàn)斷裂和脫落等情況。改造方法：將PRM13破碎機(jī)轉(zhuǎn)子總成和襯板全部換新，提高設(shè)備工況，保證生產(chǎn)效率。

NP1313反擊式破碎機(jī)在安裝期間，由于振動喂料機(jī)與破碎機(jī)之間高差超過設(shè)計要求，造成進(jìn)料漏斗超長，毛料頻繁堵塞。改造方法：將NP1313破碎機(jī)整體抬高1 m，縮短進(jìn)料漏斗長度，減短堵塞通道。

3.1.2 中碎車間

中碎及一篩車間是整個系統(tǒng)的“心臟”環(huán)節(jié)[2]，但由于電站工程四級配混凝土的額外增多，特大石骨料數(shù)量的大幅增加，設(shè)備軋制強(qiáng)度加大，造成篩分機(jī)篩框震裂、篩網(wǎng)磨損。同時破碎機(jī)襯板、膠帶機(jī)皮帶、集料斗等部位也損壞嚴(yán)重，各種配件更換頻繁，嚴(yán)重制約了系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。

1） 3號、4號振動篩

由于2臺振動篩長期滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)橫梁、縱梁及篩壁斷裂，篩網(wǎng)破損和軸承抱死等故障，設(shè)備整體損壞嚴(yán)重，雖經(jīng)多次大修但效果并不明顯。因此新購2臺南昌礦山的3YKRH2060重型振動篩，更換原有3號、4號振動篩，以徹底改善一篩車間的生產(chǎn)情況。

2） 新增一篩

針對系統(tǒng)特大石生產(chǎn)數(shù)量的增加，為更好地調(diào)節(jié)骨料生產(chǎn)級配，需要對新增一篩進(jìn)行改造，使其同時具備生產(chǎn)特大石、大石的能力。改造方法：增設(shè)1條膠帶機(jī)，使新增一篩生產(chǎn)的骨料具備輸送特大石和大石成品料倉的能力。

3） BS150破碎機(jī)

中碎BS150破碎機(jī)因故障一直停用，國內(nèi)專業(yè)的破碎機(jī)械制造廠家制定了針對性的維修方案，將設(shè)備送至制造廠進(jìn)行返修、改造。另外，針對系統(tǒng)中制砂車間壓力偏大，且中碎車間在設(shè)計處理能力上富裕過大，決定在BS150破碎機(jī)修復(fù)后，調(diào)整2臺中碎破碎機(jī)錘頭與襯板的間隙，減小中碎破碎機(jī)出料粒徑，減輕制砂車間負(fù)荷，提高細(xì)骨料產(chǎn)量。

3.1.3 細(xì)碎車間

砂石加工系統(tǒng)工藝性試驗數(shù)據(jù)顯示，由于采石場的料源存在缺陷，導(dǎo)致成品砂產(chǎn)量偏低。為了保證系統(tǒng)成品砂的產(chǎn)量及質(zhì)量，決定對制砂機(jī)進(jìn)行改造，以提高其生產(chǎn)能力。同時決定新購置1臺MFI800制砂機(jī)，以提高制砂車間處理能力。

3.1.4 石粉回收車間

馬鞍山砂石系統(tǒng)采用的是濕法生產(chǎn)，石粉的流失量較大，而石粉含量是成品砂的一個重要質(zhì)量指標(biāo)。石粉回收不但可以提高成品砂的質(zhì)量，增加成品砂產(chǎn)量，同時還可以減少廢碴排放，有利環(huán)境保護(hù)。但由于系統(tǒng)最初設(shè)計的細(xì)砂回收設(shè)備生產(chǎn)效果差，已經(jīng)停止運行。為保證石粉回收效果，通過對棒磨機(jī)進(jìn)行工藝改造，以及新增石粉回收設(shè)備，成功解決了砂石系統(tǒng)中成品砂細(xì)度模數(shù)偏大、石粉含量偏低的難題[3]。

1） MZB2136棒磨機(jī)

通過2臺MZB2136棒磨機(jī)生產(chǎn)原理及生產(chǎn)情況的分析比對，將MZB2136棒磨機(jī)下面的螺旋洗泥機(jī)傾角由原先的15°改為3°，然后減少棒磨機(jī)的進(jìn)水量，使洗泥機(jī)的水洗工藝改為半水洗工藝。棒磨機(jī)料源為3～5 mm骨料，在之前加工工藝中已經(jīng)過3次水洗，料源相對干凈，含泥量低，所以棒磨機(jī)生產(chǎn)出來的細(xì)砂基本不含雜質(zhì)。由于改為半水洗，減少一道關(guān)鍵的水洗工藝，石粉流失量大大減少，這套“獨創(chuàng)”的改造工藝，使得2臺棒磨機(jī)每小時可多生產(chǎn)近5 t細(xì)砂。

2） 鏈?zhǔn)焦紊皺C(jī)

由于系統(tǒng)原有設(shè)計的細(xì)砂回收設(shè)備生產(chǎn)情況不理想，決定于三篩附近增設(shè)2個鏈板式刮砂機(jī)。因為采用了實用可靠的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備，細(xì)砂回收產(chǎn)量得到大幅提高，每小時可多生產(chǎn)近10 t細(xì)砂。

3.1.5 成品砂含水

成品砂產(chǎn)量偏低的同時，脫水困難也成為馬鞍山砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的另一個生產(chǎn)難題。在分析成品砂含水率居高不下的主要原因后，通過試驗找出了最優(yōu)工藝路線、設(shè)備配置，并總結(jié)出了有價值的技術(shù)參數(shù)。

通過對洗砂機(jī)下的高頻脫水篩進(jìn)行傾角、位置調(diào)整，合理利用成品砂倉場地循環(huán)堆料等細(xì)節(jié)問題的改進(jìn)，成功地將成品砂的含水率控制在允許范圍內(nèi)，解決了人工砂生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。

3.2 系統(tǒng)改造新增設(shè)備

系統(tǒng)改造新增設(shè)備見表3。

表3 系統(tǒng)改造增加設(shè)備Table3 Theadded deviceof system modification

3.3 系統(tǒng)改造效果

馬鞍山砂石系統(tǒng)進(jìn)行全面改造后，徹底改善了關(guān)鍵設(shè)備的工況，提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，骨料產(chǎn)量及質(zhì)量均有大幅提升，并且成功解決了砂石系統(tǒng)出現(xiàn)的成品砂細(xì)度模數(shù)偏高、石粉含量偏低的難題。系統(tǒng)改造完成后，砂石骨料生產(chǎn)能力穩(wěn)定保持在700 t/h以上，其中成品石料生產(chǎn)能力達(dá)到520 t/h，成品砂料生產(chǎn)能力達(dá)到230 t/h，較系統(tǒng)改造前實際生產(chǎn)能力500 t/h提高了近40%，證實系統(tǒng)改造成效顯著。

4 結(jié)語

馬鞍山砂石生產(chǎn)系統(tǒng)通過本次系統(tǒng)改造，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，骨料產(chǎn)量、質(zhì)量大幅提高，石粉回收效果明顯，獲得較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。馬鞍山砂石加工系統(tǒng)改造是在邊生產(chǎn)運行邊改造的情況下逐步進(jìn)行的，完成的所有改造項目均達(dá)到預(yù)期的目的，可為其它砂石系統(tǒng)的改進(jìn)提供借鑒，也可供砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)參考。

[1]中交第一航務(wù)工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運開發(fā)草街航電樞紐船閘工程土建施工及金屬結(jié)構(gòu)安裝標(biāo)段施工組織設(shè)計[R].2005.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Construction management plan for civil construction and metal structure installation sections of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigation-power junction lock project[R].2005.

[2] 呂樟順.關(guān)于人工砂石系統(tǒng)工藝設(shè)計的若干問題[J].水利發(fā)電，1980（3）：28-33.LYU Zhang-shun.Some problems in process design of artificial aggregate system[J].Water Power,1980(3):28-33.

[3] 王永祥，王明清.大朝山水電站人工砂石料系統(tǒng)的石粉回收[J].水利發(fā)電，2001（12）：51-52，58.WANG Yong-xiang,WANGMing-qing.The powder recovery of the artificial aggregate system o f Dachaoshan Hydropower Station[J].Water Power,2001(12):51-52,58.