左岸砂石加工系统优化方案设计——亭子口水电站

彭元平　王文涛

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：亭子口水利枢纽采用天然砂砾料生产混凝土骨料，系统集人工和天然工艺为一体，设备种类齐全，工艺布置复杂合理。立轴破和棒磨机联合制砂，为提高制砂效率利用细碎对原料进行预破碎并辅助制砂，为满足碾压混凝土用砂石粉含量的要求，设置石粉制备工艺。通过料场开采控制，优化毛料级配。由于天然料和破碎料比例的不确定性，因此破碎比对混凝土的影响要引起关注。

关键词：天然骨料　工艺布置　联合制砂　预破碎　石粉制备　破碎比　料场开采优化　亭子口水利枢纽

1. 砂石系统简介

左岸砂石加工系统位于坝址左岸下游0.5～1.3km的圆柏树，布置于左岸1#与3#公路之间，主要承担主体工程500.0万m3混凝土所需的骨料生产。

左岸砂石加工系统向左、右岸混凝土生产系统供应混凝土骨料，承担的混凝土总量约为500.0万m3，需加工砂石成品料总量约1150.0万t，其中粗骨料约800.0万t，细骨料约350.0万t。

左岸砂石加工系统生产能力需满足高峰月浇筑强度25.0万m3混凝土所需骨料的生产要求，其中RCC高峰月浇筑强度20.0万m3。系统的设计处理能力设计为2000t/h，系统成品骨料生产能力为1600t/h。

根据招标文件，加工料源位于坝下游左岸的左双漩滩、回水坝与右岸的花家坝、杜里坝、张家坝天然料场，各料场距坝址距离 （陆路） 分别约为2.2km、8.2km、8.9km、23.0km、25.0km。左双漩滩、回水坝、花家坝、杜里坝、张家坝天然料场储量 （自然方） 分别约为162.08万m3、428.4万m3、116.4万m3、571.0万m3、272.2万m3。

工程实际施工情况是料场发生重大变化，张家坝和杜里坝料场因地方规划和地方用料划出，不能作为亭子口工程料场，回水坝料场划给苍溪航电工程40万m3，约170万m3储量，花家坝料场的一半划给苍溪航电。苍溪航电2011年12月初蓄水，蓄水后回水坝料场不能进行陆上开采，只能进行水下开挖。因此造成亭子口工程料源十分紧张。通过开辟新的河床料场，增加水下开采设备，加大水下开采量，同时苍溪航电蓄水前，储备充足的备料，通过以上措施，确保了亭子口工程料源的充足。

2. 工艺流程及主要设备

（1） 本系统总体工艺方案

采用最复杂的五段破碎加工工艺，粗碎采用开路生产，中碎采用闭路生产，细碎对原料进行预破碎并辅助制砂，超细碎闭路生产并辅助以棒磨机制砂用以调整砂的级配和细度模数，为满足碾压混凝土用砂石粉含量的要求，在工艺环节增加设置石粉制备工艺，同时为增加石粉含量，配置了石粉回收装置。

详见附图：《系统工艺流程图》。

（2） 主要设备

主要设备配置见表1。

表1

续表

续表

3. 总平面布置

左岸砂石加工系统位于坝址左岸下游0.5～1.3km的圆柏树，布置于左岸1#与3#公路之间。

毛料堆场布置在EL435.00～EL430.00台地上，纵向长度约250m，与3#公路之间高差约12m，堆料方式采用汽车直接卸料加推土机扩料的堆料模式。

第一筛分车间、粗碎车间、中碎车间布置在EL425.00m高程平台，平台面积约4300m2。(www.xing528.com)

第二筛分车间、第三筛分车间、第四筛分车间、棒磨车间棒磨机均布置在EL428.00m高程平台，平台面积约6500m2。

筛分调节堆场布置在EL435.00m高程平台。

细碎车间和超细碎车间布置在EL434.00m高程平台，平台占地面积约2200m2。

棒磨车间调节堆场布置在EL432.00m高程平台，石粉回收车间和棒磨车间洗砂机布置在EL424.00m高程平台。

成品堆场布置在EL435.00m。

系统布置详见《左砂系统布置总图》。

系统主要技术经济指标表

4. 主要工程量

5. 主要经验教训

①在1#路及3#路之间面积极其有限的狭长地带布置生产能力达1600t/h的大型骨料加工系统，工艺设计新颖，各车间布置紧凑。充分利用地形高度差，合理布置各车间平台，减小胶带机爬坡角度，节省功率。

②在系统建安前期，受征地移民影响，毛料廊道施工场地未能全部提供。根据工程的实际情况，在毛料廊道头部修建一毛料卸料平台，在毛料廊道未能全部形成的情况下，确保系统如期单线投产试运行。

③毛料中超径石含量大，不仅经常堵塞廊道卸料口，影响生产效率，同时还加大各车间破碎设备的工作负荷，增加设备的损耗率。为此，在先前形成的毛料卸料平台加设篦条筛，将进入系统毛料中的超径石进行剔除。

④传统的制砂方案即是采用棒磨机制砂，虽有产品粒型好、细度模数和产量稳定的优点，但也有钢耗能耗大、占地面积大的缺点，同时石粉流失量大，而立轴制砂则具有效率高、产品含粉率高、占地面积小的优点，缺点是其产品级配不合理，存在成品砂中间级配缺失现象。亭子口左砂系统采用立轴与棒磨机联合制砂的方案，以立轴制砂为主，充分发挥立轴制砂效率高的优势，再辅以棒磨机制砂以调整产品级配，同时又保证了产品中石粉的含量。

⑤由于亭子口砂石系统的料源为硬度非常高 （最大246MPa） 的天然料，为更好地提高制砂效率，进入超细碎车间立轴破和棒磨车间棒磨机的原材料，均先进入细碎车间的细腔型圆锥破碎机 （CH440） 进行“预破碎”，即使较硬的石头未能有效破碎，也会破坏其节理，产生裂隙，能更有效地提高立轴破和棒磨机联合制砂的效率。

⑥在三筛、四筛车间前加一淋水筛分车间和一条返料皮带，将三筛、四筛车间筛分出来的中石 （5～20mm）、小石 （20mm～40mm） 不全部进入制砂循环工序，用来补充系统生产的成品骨料中石、小石的不足。该方案可以根据不同时段供料计划的级配需求来调整生产，增强系统生产的灵活性。

⑦该工程料场毛料存在石粉含量不足的先天缺陷，同时二筛车间及棒磨车间均采用湿法生产，石粉流失严重，为提高石粉产出率，在二筛车间、棒磨车间设刮砂机，用于石粉回收。

⑧亭子口砂石加工系统为解决碾压混凝土用砂对石粉含量的要求，系统首次采用了天然硬岩石粉制备工艺，开创了水电行业砂石料加工的先河。

⑨亭子口砂石加工系统虽说是天然砂石骨料加工系统，但为了解决料场骨料天然级配不合理，含砂量偏低，砂细度模数偏小的难题，采用人工制砂补充调节，集人工和天然工艺为一体，设备种类齐全，工艺布置复杂合理。该系统较好地解决了各料场天然级配与工程实际需要级配偏差较大的问题，能够根据各时段净骨料的需求量，通过对料源各料场开采比例、时间的控制和调节，保持毛料级配的最优化，满足不同时段混凝土浇筑对骨料级配的要求，尽量减少系统调节量，节约成本。

⑩亭子口砂石系统由于料场料源分布分散和天然料的特点，使得毛料级配不均衡，造成系统加工的成品粗骨料中天然料和破碎料的比例不确定，波动范围较大。而粗骨料的破碎比是影响混凝土配合比的一个重要因素，因此在以后采用天然料的同类系统中要引起注意，尽量在工艺上解决破碎比问题，如果存在困难，混凝土配合比必须进行调整。

◎作者简介：

彭元平，男，高级工程师，葛洲坝五公司副总经理，葛洲坝集团四川亭子口水电站砂石项目部总经理。

王文涛，男，工程师，葛洲坝五公司亭子口水电站砂石项目部总工程师兼常务副总经理。