赵杰 王迎

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410007）

0 前言

砂石加工系统是水电工程的“粮仓”，其生产的砂石骨料质量直接影响着混凝土的质量，从而影响到整个工程的安全性、可靠性。自七十年代开始，我国在大型水电工程中广泛采用人工砂石骨料。通过不断吸取过去砂石系统设计运行经验，砂石加工系统工艺技术日趋成熟，运行管理水平越来越高。本文拟对目前水电工程人工砂石加工系统在设计和运行中常见的问题及解决措施作简要论述。

1 砂石加工系统设计常见问题及解决措施

1.1 破碎设备选型问题

破碎设备选型是否合理是决定砂石加工系统成功与否的首要因素，设备选型取决于原料的物理性能（如原料的抗压强度、压碎性指标、磨蚀性指数等）。

破碎设备选型时首先应考虑岩石的可碎性，旋回破碎机、颚式破碎机、圆锥破碎机适合中等可碎、难碎性岩石，反击式破碎机、锤式破碎机适合中等可碎、易碎性岩石。岩石性质极大地影响着破碎设备的选用，影响着砂石骨料的质量和成本。因此破碎设备的选型必须细致地分析了解岩石性质，并通过小型试验，试验室试验，然后经过技术经济比较，做出合理选择。

由于各种岩石的矿物成份、结构和构造的不同，岩石破碎后的粒形和级配也不尽相同。质地坚硬的石英砂岩及各种浸入火成岩粒形最差，针片状含量多，而中等硬度的石灰岩、白云质灰岩针片状含量很少。通过大量的实验证明，不同的破碎机产生针片状含量效果不同。颚式破碎机比旋回及圆锥破碎机生产的粗骨料的针片状含量略高，而反击式特别是锤式破碎机生产的粗骨料的针片状含量显著降低。但反击式破碎机破碎产品石粉含量相对颚式破碎机和圆锥破碎机多。破碎设备选型时应综合考虑破碎产品针片状含量及石粉含量问题。

1.2 半成品料仓和中间调节料仓设计问题

半成品料仓一般设于粗碎之后，中细碎及筛分之前。由于粗碎车间与毛料开采运输作业班制匹配，一般是白天运行，而半成品之后的破碎筛分环节可以3班制连续运行，半成品料仓可以解决粗碎和后续破碎筛分环节作业时间不匹配的问题。粗碎设备处理能力在设计选型时留有较大富余，其额定处理能力往往大于系统的设计处理能力，生产过程中产量波动较大，后续破碎筛分设备处理能力富余较少，在半成品料仓下方设给料机均匀给料，这样可以保证后续环节连续稳定运行。因此，半成品料仓在整个系统中是必不可少的。半成品料仓储量一般考虑1-3d需要量，场地大时取大值，场地紧张取小值。

中间调节料仓一般设于中碎、细碎、超细碎、棒磨制砂车间，并通过给料机向破碎设备均匀给料，其主要作用是保证破碎设备连续稳定运行，对于设备数量多的情况，中间调节料仓还起到分料的作用。中间调节料仓以往常采用地面料堆的结构形式，储量一般为1-2h车间的处理量。在场地紧张，地形坡度较陡的情况下，为减少开挖工程量，料仓可采用钢筋混凝土结构，料仓储量为0.5h车间储量。

1.3 物料转运落差问题

粗碎设备其出料口距离下部带式输送机间落差较大，且破碎后物料块度多数为≤300mm，这些块石直接砸在带式输送机上，会出现将缓冲托辊砸坏，输送带磨损加快等现象。此问题可采取的改进措施是将下部带式输送机缓冲托辊更换为缓冲料床，改变出料溜槽倾角，以减小对下部带输送机的冲击。如果落差特别大且在空间允许的情况下可考虑增加缓冲给料设备。

1.4 溜槽磨损问题

由于物料的多棱角特性、原料本身的搞磨蚀性以及部分物料输送落差大造成输送过程中绝大多数溜槽冲击磨损严重、使用寿命短。此问题可采取的改进措施是，在受冲击较大的溜槽内部铺设锰钢或其他材质衬板，或改变溜槽的结构形式，在溜槽内形成料磨料，如在溜槽入口设矩形缓冲仓、溜槽底板做出台阶形式等。在输送含土物料时，建议采用加厚溜子钢板，加大溜槽角度处理，不需要采用料磨料的结构设计，因为料磨料溜槽结构容易引起含土物料堵塞溜槽。

1.5 粉尘收集及输送问题

随着环保要求日趋严格，系统粉尘污染问题越来越受到重视。破碎筛分车间是主要的粉尘污染源，目前粉尘治理措施主要是破碎筛分车间采取全封闭结构并配置收尘器，堆场配置喷雾除尘设施。通过科学的设计，粉尘可以做到达标排放。

收尘器收集的石粉应通过气力输送或采用拉链机、提升机设备输送至石粉库集中储存，不能将收尘器收集的石粉落回至下游带式输送机，以避免产生二次扬尘，增加下游环节收尘负荷。

系统生产过程中可能会因为原料的含水率超标，阴雨天气等原因导致石粉潮湿，最终导致石粉库板结。因此生产过程中应严格控制原料含水率，做好车间的密封设施，石粉的储存时间不超过3d。

1.6 含泥量超标问题

人工砂石骨料主要是对成品料中含泥量的控制。成品砂石料含泥量的控制分源头控制、系统加工工艺控制及生产组织措施。

源头控制主要是合理组织料场施工，严格区分弱风化和强风化界限，将强风化料作为弃料。

系统加工工艺控制：水资源相对丰富地区，一般采用湿法作业，采取设置专门的洗石设备、在筛分设备上加高压水冲洗，或在筛分分级后进成品堆场之前在直线振动脱水筛上加高压水冲洗等措施。在水电工程中常采用湿法作业，可有效保证骨料含泥量达标。

在水资源缺乏地区，可将经粗碎后的物料采取筛分设备进行分离加工，筛去O～20mm的颗粒，目前商品骨料加工系统就常采用这种方法弃除原料中的部分含泥量大的部分。

生产组织措施主要禁止无关设备和人员进入成品料堆场，堆料场地面应平整，并有适当的坡度和截排水设施，防止车间以外的泥水进入堆场，避免二次污染；成品料的堆存时间不宜过长，尽量做到及时周转使用。

1.7 石粉含量控制问题

《水工混凝土施工规范》中规定，水工用细骨料石粉含量要求在6～18%，对碾压混凝土用砂的石粉含量要求12%～22%。国内大型人工砂石加工系统大多碾压砂石粉含量不足，也有工程用砂石粉含量超标现象发生。

干法制砂工艺仅采用立轴冲击破制砂，产生的砂中石粉含量一般能满足常态混凝土用砂要求，对于中等可碎和易碎性岩石，破碎后的砂中石粉含量可能超标，这时可选用比较常用的三分离选粉机去除多余的石粉。

湿法制砂工艺采用立轴破或棒磨机制砂，产生的砂通过水洗，然后通过螺旋分级机分离，砂中的石粉被螺旋分级机的溢流水带走，因此砂中的石粉含量较低，需要回收石粉以满足工程需要。目前工艺上一般设置石粉回收车间，配置水力旋流器来进行细沙回收，回收的石粉通过带式输送机均匀的添加到成品砂入仓带式输送机上。

1.8 含水率控制问题

目前国内大中型水电工程制砂常采用全湿法制砂工艺，即立轴冲击破制砂辅以棒磨机制砂均采用湿法生产，为了使含水率降低到规定范围内且稳定，一般先采取直线振动筛或者真空脱水、离心脱水等机械脱水方式脱掉砂中大部分水分，能将原含水率约25%的砂脱水至15%左右，然后采取自然堆存脱水5-7d后，含水率可降低在6%以内。此方法脱水效果较好，但需要设3个成品砂堆，堆场占地面积较大，且场内污水难以收集处理，在场地足够的情况下可采用此工艺生产砂。

对于场地紧张，难以形成大的堆存的系统，为节省投资，可采取半干法制砂的工艺，即立轴破制砂采用干法生产工艺，棒磨制砂采用湿法制砂工艺，且以立轴破制砂为主，然后将2个车间生产的砂在进入堆场之前在带输送机上均匀掺混，此方法可将砂的含水率控制在6%以内。

2 结语

砂石骨料的质量直接影响着混凝土质量，决定了工程的质量。砂石骨料的质量取决于砂石原料自身的质量、破碎设备选型、加工工艺、运行管理水平等因素，因此必须在设计、运行全过程中加以严格控制，尽可能提高成品骨料的质量。