砂石加工系统设计及运行过程中常见问题及解决措施

砂石加工系统设计及运行过程中常见问题及解决措施

张振汉

 中国能建葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北省宜昌市 443002

摘要：砂石骨料的质量直接影响着混凝土的质量，从而决定了工程的质量。砂石骨料的质量取决于原料的质量、破碎设备的选择、加工工艺以及运行管理水平，因此必须在设计和运行过程中加以严格控制，以提升成品骨料的质量。

关键词：砂石加工系统；运行管理；成本控制

前言：

砂石骨料是水利、核电、铁路、公路、市政等工程的基本原料，质量合格、数量充足是保证施工顺利进行的关键。管理好砂石加工系统是保证工程施工进度和质量的有效手段，控制其运行成本对建设工程的造价成本至关重要。施工企业生产出优质砂石骨料，控制生产成本，是提升市场竞争力、确保目标利润的关键。

对于砂石加工系统的设计，存在一些常见的问题，需要采取有效的措施来解决。

一、砂石加工系统设计常见问题及解决措施

（一）破碎设备选型问题

选择合适的破碎设备是决定砂石加工系统成功与否的关键，取决于原料的抗压强度、压碎性指标以及磨蚀性指数。在选择破碎设备时，应考虑岩石的可碎性，旋回破碎机、颚式破碎机、圆锥破碎机适用于中等可碎、难碎性岩石，反击式破碎机和锤式破碎机则适用于中等可碎、易碎性岩石。岩石性质对破碎设备的选择、砂石骨料的质量和成本产生了重大影响。在选择破碎设备时，必须仔细分析岩石的性质，并通过小型实验、实验室测试以及技术经济比较，做出合理的选择。

由于岩石的成分、结构和构造的不同，破碎后的粒形和级配也有所不同。石英砂岩的质地坚硬，针片状含量较多，而石灰岩和白云质灰岩的针片状含量则较少。实验结果表明，不同的破碎机产生的针片状含量存在差异。颚式破碎机比旋回及圆锥破碎机生产的粗骨料针片状含量略高，而反击式特别是锤式破碎机生产的粗骨料针片状含量则显著减少。反击式破碎机破碎的石粉含量要比颚式破碎机和圆锥破碎机多。在选择破碎设备时，应当综合考虑针片状和石粉的含量。

（二）半成品料仓和中间调节料仓设计问题

半成品料仓通常设置在粗碎、中细碎和筛选之前。粗碎车间和毛料开采运输作业班制的匹配，一般是白天运行，半成品后的破碎筛分环节可以连续运行，而半成品料仓则可以解决粗碎和后续破碎筛分环节时间不匹配的问题。在设计选型时，粗碎设备的处理能力有很大的余量，超出了系统的处理能力，产量波动较大，后续破碎筛分设备处理能力较低，在半成品料仓下方设置给料机均匀给料，以确保后续环节的稳定运行。半成品料仓在整个系统中是必不可少的。对于半成品料仓，一般需要满足1至3的需求量，若场地较大，则取大值；若场地紧张，则取小值。

中碎、细碎、超细碎、棒磨制砂车间设置了中间调节料仓，通过给料机向破碎设备均匀提供物料，以确保破碎设备的连续稳定运行，并在设备数量较多的情况下，还起到分料的作用。过去，中间调节料仓通常采用地面料堆的结构，其储量一般为1至2小时的处理量。在地形陡峭、场地紧张的情况下，为了减少开挖量，可以采用钢筋混凝土结构，料仓储量为0.5h。

（三）物料转运落差问题

粗碎设备的出料口与下部带输送机之间的落差较大，破碎后物料块的度数不超过300mm，直接砸在带式输送机上，会导致缓冲托辊损坏，输送带磨损加快。为了减少对下部带输送机的冲击，可以将下部带输送机缓冲托辊更换为缓冲料床，改变出料溜槽的倾角。在空间允许的情况下，如果落差较大，可以考虑增加缓冲料设备。

（四）溜槽磨损问题

由于物料的多棱角特性、高磨蚀性以及输送落差大，大多数溜槽冲击磨损严重，使用寿命也较短。为了解决这一问题，可以在受冲击较大的槽内铺设锰钢或其他材质的衬板，或改变溜槽的结构形式，形成物料磨料，比如在槽口设置矩形缓冲，溜槽底板形成台阶等。在输送含土物料时，建议采用加厚的溜子钢板，增加溜槽角度，而无需采用料磨料的结构设计，因为它容易导致含土物料堵塞。

（五）粉尘收集及输送问题

随着环保要求的日益严格，粉尘污染问题也受到了越来越多的重视。破碎筛分车间是一种主要的粉尘污染来源，为了解决这一问题，采取了封闭结构、配备收尘器以及在堆场安装喷雾除尘设施等措施。通过科学设计，粉尘可以达到排放标准。

收尘器收集的石粉应通过气力输送或拉链机、提升机等设备输送至石粉库集中储存，而不能将收集的石粉送回下游带式输送机，以免产生二次扬尘，增加下游环节的收尘负荷。

在系统生产过程中，由于水分含量超标、阴雨天气等原因，石粉潮湿，最终导致石粉库板结。在生产过程中，应当严格控制原料的水分含量，确保车间的密封，并保证石粉的储存时间不超过3天。

（六）含泥量超标问题

人工砂石骨料控制着成品中的泥量。对成品砂石料中的泥量进行控制，包括源头控制、系统加工工艺控制以及生产组织措施。为了有效控制，应当合理组织料场工，严格划分弱风化和强风化的界限，将强风化料作为弃料。

在水资源较丰富的地区，采取湿法操作，设置洗石设备，在筛分设备上加高压水冲洗，或在筛分分级后在直线振动脱水筛上加高压水冲洗等措施。在水电工程中，湿法是一种有效的方式，可以确保骨料的含泥量达到规定的标准。

在水资源匮乏的地区，可以采用筛分设备对粗后的物料进行分离加工，筛选出O~20mm的颗粒，而目前的商品骨料加工系统则采用这种方法来去除原料中的泥量较大的部分。

生产组织采取措施，禁止无关设备和人员进入成品料堆场，堆料场地面要平整，并配备适当的坡度和排水设施，以防止车间以外的泥水进入堆场，避免二次污染。在堆存过程中，应尽量避免过长时间，以便及时使用。

（七）石粉含量控制问题

采用立轴冲击制砂，可以满足常规混凝土用砂要求，但中等可碎和易碎性岩石破碎后，石粉含量可能超出标准。因此，可以采用比较常用的三分离选粉机来去除多余的石粉。采用立轴破或棒磨机制砂，产生的砂经过水洗，然后通过螺旋分级机分离，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求。目前，为了实现细砂回收，通常设置了石粉回收车间，并配备了水力旋流器，将回收的石粉均匀地添加到成品砂入仓带式输送机上。

二、控制运行效率的措施

（一）合理的生产工艺是运行管理目标实现的先决条件

在设计砂石加工系统时，应当充分考虑岩石特性（如岩质、硬度、磨蚀性、云母含量等）以及覆盖层厚度、用料开采区是否有泥或其他岩层等地质状况，并考虑施工要求，才能更好地选择合适的加工工艺及配套设备。索风营水电站和沙沱水电站采用的毛料均为石灰岩，而大坝则是碾压混凝土坝。由于石灰岩容易破碎，因此，粗碎和中碎应采用反击式破碎机，细碎时应采用立轴式破碎机，并增加高速制砂机以提高砂的石粉含量。石门坎水电站的砂石加工系统因其毛料为石英砂岩，磨蚀性强，破碎后石粉含量高，主体工程为常态混凝土，因此应尽量采用挤压破碎设备，如颚破、圆锥破等，以减少加工过程中设备的钢耗量，并生产出符合要求的成品骨料。减少废弃物的产生。为了确保砂石加工系统的有效运行，必须充分了解、针对性的设计，并根据当地情况进行调整，以满足要求。

（二）生产运行过程中进行合理化技术改进

完成砂石加工系统的联合试运行后，应及时安排生产工艺测试。通过工艺性实验，发现影响系统产量、质量、安全和成本的潜在因素，并及时进行调整，以满足运行管理的要求。石门坎水电站砂石加工系统原设计的小石经过筛选进入成品仓，但由于采用的是圆锥破碎机，加上毛料岩性的原因，加工出来的小石针片状含量较高，无法满足规范要求。经过技术人员的改进，将小石改为经细碎整形再进行筛分。达到了令人满意的效果，完全符合了规范的要求。

结语：
综上所述，砂石骨料的质量直接影响着混凝土的质量，从而决定了工程的质量。砂石骨料的质量取决于原料的质量、破碎设备的选择、加工工艺以及运行管理水平，因此必须在设计和运行过程中加以严格控制，以提升成品骨料的质量。

参考文献：
[1]包俊， 吴迪. 浅谈龙开口水电站燕子崖砂石加工系统规划设计的几个问题[C]/ 中国水利水电工程第二届砂石生产技术交流会论文集. 2008.