砂石加工系统设计中存在问题

砂石加工系统设计中存在问题第一页，共56页。目录一、前言二、系统设计中各环节可能存在的问题三、工程实例及实施改造四、结语第二页，共56页。一、前言第三页，共56页。一、前言1、砂石加工系统设计是施工组织设计中施工工厂设施部分的一个主要内容，也是工程建设筹建准备期内的主要建设内容，多采取单独招标方式实施。

2、砂石加工系统将选定的原石料加工出合格的分级成品砂石骨料，需经多个环节（粗碎、中碎、细碎、制砂、筛分、存储等）、采用多种设备（破碎、筛分、洗石洗砂、输送、污水处理、粉尘收集、电控等），根据工艺流程需要，各生产车间分别布置在不同位置、不同高程，车间之间的衔接、物料输送的流向要求顺畅、合理，场地内考虑合理的交通通道，便于运行管理。设计工作较为复杂，属于一个系统性工作。3、由于砂石加工系统设计的复杂性，流程中每个环节都可能存在考虑不周、设计不完善的地方，并在运行中暴露出来问题。因此，不少砂石加工系统出现了不同程度的的运行后改造问题。即便国内有经验的施工单位也都存在这种情况。

第四页，共56页。一、前言4、造成砂石加工系统设计出现问题的原因是多方面的，设计需要考虑的因素较多，设计的边界条件也会经常变化，这都是很重要的原因。

下面通过部分工程实例来做一简要说明。

主要是想把系统设计中的这类问题提出来，希望各位同事在今后工作中，在参观工程实例、看相关文献、论文资料时，多关注一下系统运行中出现的这样或那样的问题，引起我们的重视。通过多收集资料、多归纳分析资料，提升我们的设计水平。第五页，共56页。二、系统设计中各环节可能存在的问题第六页，共56页。二、系统设计中各环节可能存在的问题1、砂石加工系统设计的步骤

砂石加工系统设计的主要内容和步骤如下：

（1）确定规模：依据施工进度计划、施工强度，按《水电工程砂石加工系统设计规范》DL/T5098中的公式计算出系统处理能力。

（2）拟定工艺流程——参照类似工程拟定，再进行适当调整（根据具体场地条件、结合平面布置，调整工艺流程）。

（3）平面布置——满足工艺要求，考虑各车间平面的位置、立面的交叉、物料走向顺畅、场地挖填量少。

（4）计算出工程量——场地平整土石方量（平台的高程、范围）、挡墙浆砌石或混凝土量（形成场地平台必要的挡护）、车间、料仓等的混凝土和钢筋（参照其他工程对车间的设计）、带式输送机的基础和桁架混凝土、钢筋钢材量（参考手册、理清带式输送机的带宽、首尾高程）。

（5）系统功率计算——依据流程量、带式输送机的长度和高差、考虑带速等因素；参照设计手册计算带机功率。（1）/（2）/（3）——设计的主要方面，也是易出现问题的所在。第七页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题

（1）从系统规模方面看——砂石加工系统规模一般按原料小时处理能力来表示。——按照规范及条文说明：首先要有逐月的混凝土浇筑强度，选择其中的最高月强度，以≥0.7*最高月强度的值，判断高峰时段的持续期。——混凝土高峰时段不大于3个月，以高峰时段月平均值为计算依据；——混凝土高峰时段大于3个月，以1.1~1.3*高峰时段月平均值为计算依据。以二滩为例：二滩可研——混凝土浇筑高峰期强度平均为14.5万m3，计入高峰系数（大约1.25）按满足18万m3/每月混凝土设计。二滩总结——按计划高峰月生产强度来考虑（17.8万m3）。95.8月9月10月11月12月96.1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月8.837.456.919.915.347.6310.210.541212.3512.5813.3513.8413.6515.613.716.3697.1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月max16.360.7*max11.4515.5613.2915.2714.2914.2412.313.2212.9111.9810.3311.0710.63K=1.115.0698.1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均13.69K=1.216.439.199.999.524.135.715.362.621.861.670.440.150.14K=1.317.8二、系统设计中各环节可能存在的问题第八页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（1）从系统规模方面看——上面不同K值1.1~1.3，对应不同设计依据的强度：15.06m3/月、16.43m3/月、17.8m3/月；强度差近3万m3/月，处理能力大约300t/h，相当于一个所谓的中型系统。到底是取1.1还是1.3？存在不确定性。——小时处理能力的计算（以下是规范的内容）

成品砂石骨料月需要量Q1=QMC*A（t/月）QMC—混凝土高峰时段月平均浇筑强度（月不均衡系数的选取系数）m3/月A—每立方米混凝土砂石骨料用量（无试验资料时按2.2t/m3）

砂石加工系统月处理能力Qm=Q1[（1-γ）/η1+γ/η2]（t/月）

γ—砂率

η1—计入开采、加工、运输等损耗后的粗骨料成品率

η2—计入开采、加工、运输等损耗后的细骨料成品率砂石加工系统小时处理能力Qh=QM/（M*N）)（t/h）M=25天/月N=14h/天二、系统设计中各环节可能存在的问题第九页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题

（1）从系统规模方面看——由二滩的例子可以看出，按照规范确定的系统处理能力本身与系数取值有关，在实际施工中，施工进度计划安排也会发生变化，相应混凝土强度也有变化，多是比原设计强度加大。

——在小时处理能力的计算中，除了浇筑强度外，A、γ、η1、η2都与设计人的认知有关、M、N为统一标准，但实际运行中也是可调的。——计算中所用的很多系数，数据的来源可以认为并没有充分的根据，即便有实际工程中的试验数据，换成另外的工程还能不能用，合理不合理？1）呼蓄工程砂石加工系统设计按满足混凝土强度8.45万m3考虑，实际由于工期的拖延，提出了要求满足10万m3的要求。2）丰满工程按满足高峰时段16万m3混凝土浇筑强度考虑的，建成后又提出来满足20万m3、24万m3的两种需求。——这是明显的设计边界条件变化，业主为了挽回进度必然要提出来的。——呼蓄可能是通过延长加工时间，丰满预留了粗、中碎设备位置、料仓需要扩大，实施与否不清。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（2）从工艺流程方面看——工艺流程的拟定，一般是参照类似工程，选相同的处理能力，相同的骨料分级要求（四级配或者三级配或者二级配）的工程的砂石加工工艺流程，在此基础上再进行适当调整（根据具体场地条件，平面布置有所不同，工艺流程进行适当调整）；——工艺中包含：粗碎、中碎、细碎、制砂、筛分、输送、粉污处理、动力和控制等方面——设备选择：破碎设备对各工艺流程的适应性表工艺名称旋回式颚式圆锥反击式锤式立式冲击式棒磨机粗

碎OO

中

碎

OOO

细

碎

OOO

制砂

OO注：表中“○”表示“能适应”。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十一页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（2）从工艺流程方面看——设备选型有多种选择，不同设计人会有不同的选择。粗、中、细碎分别有几种设备可选。不同认识、不同经验有不同选择。采用不同设备，产品粒径曲线不同。——加工工艺选择还分为干式生产、湿式生产、半干半湿的设计理念，往往投标单位带方案，采用什么型式也是不一样的。——设计选择的设备，不会考虑设备的新旧、设备的质量，参照的只是厂家给的样本。实际系统采用的设备，与设计选择的设备类型、处理能力肯定会不同。施工单位不会在每个工程中都配置新设备。——原岩岩性对设备选型和处理能力的影响，在认知方面也是概念性的，设备影响大小是不确定的。——即便在可研阶段做了生产性破碎试验，由于不同工程用的设备不一样，得到的不同粒径的骨料所占比例也是不同的。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十二页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（2）从工艺流程方面看：流程量计算——首先计算级配平衡所需的分级骨料比例：三种做法：1）系统负责的所有部位混凝土骨料，含不同级配、不同强度等级的所有混凝土。——按此确定计算用分级骨料的比例是不尽合理的。（计算出了系统供应的全部混凝土分级骨料用量）2）也可以用主要的用料项目（比如大坝）混凝土骨料级配来代表。——计算简单。3）也可以用高峰时段所有混凝土总量计算出分级骨料比例。——较为合理。——不同方法计算出的结果有差异，分级比例放入级配平衡表中计算，产生不同的分级强度要求。——各种成品料在系统运行的不同阶段可能有不同的比例要求，而设计是以一种级配比例来考虑，需要的是代表性级配，这里面有简化的问题。要达到设计的周全，有难度。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十三页，共56页。（2）从工艺流程方面看：流程量计算——例：分级骨料用量计算（试验室配比、施工配合比、定额配比）——以主要用料项目级配代表分级骨料用量计算

③

项目混凝土总量级配强度等级80~150mm40~80mm20~40mm5~20mm0~5mm合计大坝常态混凝土748065四级配C300.5480.5480.3660.3660.4822.31常态混凝土3366292四级配C350.5510.5510.3670.3670.4542.29常态混凝土3502066四级配C400.5520.5520.3680.3680.4272.267闸墩混凝土27075三级配C40

0.6640.4980.4980.5792.239常态混凝土741903三级配C30

0.6640.4980.4980.5792.239常态混凝土24480三级配C20

0.6560.4920.4920.6322.272混凝土置换177000三级配C25

0.6610.4960.4960.5962.249常态混凝土84596二级配C30

0.8450.5630.7182.126喷混凝土78656厚15

1.271.22.47喷混凝土23539厚10

1.271.22.47项目混凝土总量级配

80~150mm40~80mm20~40mm5~20mm0~5mm合计大坝常态混凝土748065四级配C304099404099402737922737923605671728030常态混凝土3366292四级配C35185482718548271235429123542915282977708809常态混凝土3502066四级配C40193314119331411288760128876014953827939184闸墩混凝土27075三级配C4001797813483134831567660621常态混凝土741903三级配C3004926233694673694674295621661120常态混凝土24480三级配C2001605912044120441547155619混凝土置换177000三级配C2501169978779287792105492398073衬砌混凝土84596二级配C3000714844762860740179852喷混凝土78656厚15

0009989394387194280喷混凝土23539厚10

000298952824758142小计8773673

41979074841564335225234581844133822199837302、从设计流程中各环节分析可能存在的问题二、系统设计中各环节可能存在的问题第十四页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（2）从工艺流程方面看：流程量计算例：

流程量级配平衡计算——设备排出料中分级产品比例与实际相符么？砂石加工系统工艺流程级配平衡计算表

流程工序说明>150mm80~150mm40~80mm20~40mm5~20mm0~5mm合计1、分级骨料用量(t)

4197907.24841564.173352252.203458184.174133822.1619983729.872、需用骨料的综合级配%（考虑损耗后的）

21.0124.2316.7717.3020.69100.003、分级骨料生产强度要求(t/h)

433.79500.30346.40357.35427.162065.004、粗碎选择旋回式破碎机，排料口140mm，分级产品比例%22.0027.0021.0016.0010.004.00100.005、破碎后各级骨料产出量(t/h)454.30557.55433.65330.40206.5082.602065.006、各级骨料差盈值5-3(t/h)454.30123.76-66.65-16.00-150.85-344.56

7、将150以上和多余的特大石进行破碎,选择圆锥碎破碎机,排料口75mm,分级产品比例%

34.029.017.014.06.0100.08、考虑筛分效率，破碎后分级骨料含量%

38.4626.9316.0713.145.40100.009、考虑筛分效率，破碎后分级骨料生产强度t/h

222.32155.6792.8975.9631.22578.0610、差余量9+6(t/h)

222.389.076.9-74.9-313.3

11、将40以上多余石料进行破碎,选择PF315型破碎机,转速650,分级比例%

45.538.615.910012、考虑筛分效率，破碎后分级骨料含量%

49.5236.1714.3110013、破碎后各级骨料量t

154.18112.6144.55311.314、差余量13+10(t/h)

231.137.7-268.8

15、将部分中石\和小石多余部分进入制砂设备进行生产

二、系统设计中各环节可能存在的问题第十五页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（2）从工艺流程方面看：流程量计算——算表本身就是一个比较实用、但是简化的计算。对系统运行的不同工况不能逐一验算。——原岩爆破后有一定的级配，部分物料不需经挤压破碎，只是从设备穿堂而过，处理能力显大。——设备的破碎曲线，采用厂家样本，厂家试验的条件，采用的岩石中等可碎，比如灰岩。即便有一些工程做了生产性破碎试验，得出来的数据，也不能说就可以完全相符的应用到其它工程上。——设备排料口大小不同，破碎曲线也不同。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十六页，共56页。2、从设计流程中各环节分析可能存在的问题（3）从平面布置上看——显然，对于确定的加工工艺流程，不同的设计人员会做出不同的平面布置，这方面也是差别较大，也就得到不同的土建工程量。——各车间、堆场、带机等在平面上摆出来，物料流向顺畅，平面、立面都要照顾到。再结合着流程进行调整，这个过程比较麻烦，会产生一些疏漏。——关于料堆（规范上）：砂石总堆存量：高峰时段月平均需用量的50%~80%。

半成品堆场容积：按高峰时段3d~5d砂石需要量定。（含有调节料堆）

成品堆场容积：按高峰时段5d~7d砂石需要量确定。（成品砂仓不少于3个）——在砂石加工系统布置中，料堆的占地一般都很大，储存天数选择，影响占地和整体布置。在北方地区，需要考虑到充足的冬季用料储存场地，避免场地面积不足。场地面积不足，是不是就要减小储存量呢？是不是有些随意性？

二、系统设计中各环节可能存在的问题第十七页，共56页。小湾砂石加工系统满足高峰月混凝土浇筑22.2万m3。毛料小时处理设计量2050t/h；成品砂石料小时生产能力1750t/h；其中：成品碎石生产能力1190t/h；成品粗砂177t/h；成品细砂383t/h。占地面积约4.1万m2，成品料仓约1.0万m2，半成品料仓约0.3万m2。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十八页，共56页。二、系统设计中各环节可能存在的问题第十九页，共56页。3、料源是砂石加工系统设计前需要分析的影响因素（1）天然砂砾料——天然砂砾料的天然级配难以达到最优级配，不能直接用于混凝土，仍需要筛分后掺配；

同一个料场内，不同区域的天然砂砾料级配也不均一；如果大粒径石料多，可以通过破碎调节，如果小粒径石料多，就可能产生较多的弃料；——含泥量易超标、骨料表面裹锈，需要洗石工艺；——石料一般都较硬，抗压强度高，较大的磨蚀性；——轻物质含量超标，不易解决；——存在普遍的碱活性。（2）石料场——风化程度影响成品率，对处理能力有影响；爆破后原料中含杂质的细料过多，可以采取弃料；——料场整体破碎、裂隙较多，夹泥可能较多；灰岩料场可能混杂粘土快，影响工艺设置，洗石；——岩石的硬度、对设备的磨损；不同岩性的岩石制砂难易有别；成砂率不同；——注意制砂的游离云母含量；——相同的原岩，表现的性质可能会有较大的差别，比如花岗岩、砂岩，需要更细一级的分类。

二、系统设计中各环节可能存在的问题第二十页，共56页。三、工程实例及实施改造第二十一页，共56页。砂石加工系统的设计要借鉴以往类似工程经验，需要多了解工程中出现的问题，有助于设计更加合理，尽可能避免重复出现。

技术刊物是主要的信息来源，对那些介绍工程存在问题、经验教训、并介绍如何改进优化系统的文章，更值得我们关注。以下选取几个工程实例。（对特大型系统，在设计阶段便受到足够重视，往往出现问题不多；系统对设计来讲，大、中型系统更有参考价值）。三、工程实例及实施改造第二十二页，共56页。1、大渡河沙湾水电站（中水七局）

四川省乐山市沙湾区大渡河干流，枢纽包括面板坝。冲沙闸、主厂房等，装机48万kW。

料源：天然砂砾料（天然级配与需要级配不一致），岩性为片麻变质岩。

砂石加工系统承担混凝土骨料和坝体反滤料等。按满足混凝土高峰时段施工强度15万m3/月的成品骨料供应能力设计。生产混凝土粗骨料460.88万t,细骨料202.5万t。三、工程实例及实施改造第二十三页，共56页。1、大渡河沙湾水电站（中水七局）

主要设备：

中碎（第一级破碎，因为物料粒径小，这里称中碎，下面同）：山特S3800C，2台，设计开口32mm；

制砂：贵州成智PL9500，2台，设计处理能力430.5t/h（成品150.7t/h）。存在的问题：主要是料源的影响：毛料为天然砂砾料，料源综合平均级配与设计级配不一致，

表1和表2的对比；在实际加工过程中，采自不同采区的料比例波动比较大。见表3。另外，天然料要充分认识到硬度较大的问题。三、工程实例及实施改造第二十四页，共56页。存在的问题：另外，天然料中卵石的抗压强度大，影响到中碎处理量和破碎比，产生大量针片状颗粒，同时增加了循环处理量。设备磨碎严重。解决措施和注意事项：1、天然料中有舍去的部分，本工程250mm以上料较少，作为弃料。避免中碎过负荷，部分150以上的也舍了。2、(料源)波动大，设备采用较低负荷率，提高系统适应变化的能力；3、第一级破碎采用圆锥破碎机，排料口可调范围小，限制了处理能力。(加设备)，不宜采用价格昂贵难修困难的圆锥破设备面对硬岩。4、增加了细碎车间，改为两段破碎，中碎加大排料口32-44mm，大于40mm料进入细碎。5、洗砂设备也要考虑到物料波动的影响。调整前系统第二十五页，共56页。调整后系统增加了一台破碎设备第二十六页，共56页。2、三板溪水电站（中水十四局）沅水干流上游河段的清水江。混凝土面板堆石坝，最大坝高185.5m，装机容量1000MW，工程采用的超硬岩筑坝。2002年7月1日开工，总工期4年9月。

料源：原岩为凝灰质砂、板岩、凝灰岩，硅质含量高，硬度大，属坚硬岩石，饱和单轴抗压强度150MPa～235MPa，最高近300MPa，有坚硬岩或特坚硬岩，也有强度低的强风化岩。

砂石加工系统主要生产电站主体、临建工程的砂石骨料、大坝垫层料。共需生产成品砂石骨料284.81万t，大坝垫层料52.45万t。按满足混凝土高峰时段浇筑强度5.09万m3/月(同期大坝垫层料填筑强度1.01万m3/月)进行系统设计，设计处理能力为500t/h，成品生产能力400t/h。

主要以生产二级配混凝土骨料为主(中石/小=50/50、砂率40%)，也能生产三级配混凝土骨料、大坝垫层料。三、工程实例及实施改造第二十七页，共56页。3、三板溪水电站（中水十四局）出现的问题和变化：

粗碎车间：（投标设计——系统建设）由颚破JM1211HD（山特）——变更为颚破C125（美卓）。（与原设计生产能力基本相同，满足500t/h的设计处理能力）

中细碎车间：（中碎）S4800-C型（山特）与GP300SEC圆锥破碎机（美卓），排料口40mm时，额定生产能力分别为280-585t/h、380~420t/h，（而实际生产中）中碎处理能力的下降影响了系统的生产能力；——（参考前例：硬岩、圆锥、中碎、能力下降）（细碎）H4800M圆锥破碎机（山特）排料口为20mm时，生产能力110~300t/h；GP300M圆锥破碎机（按使用手册排料口最小为26mm），为保证细碎排料控制，也调整到20mm，（只能设定一个修正值，）当生产处理为227t/h时，对产品进筛率检测结果是小于20mm的物料含量不足，造成制砂原料供应不足。________系统中碎处理能力降低、细碎物料20mm颗粒含量不足。问题处理：________解决中碎处理能力降低、细碎物料20mm颗粒含量不足问题

首先，对系统加工能力进行测定（产量评定），重新设定系统的生产参数——排料口尺寸（中碎排料口42.1mm，细碎排料口18.9mm），中碎给料498t/h、细碎给料227t/h时，粗骨料产量299.03t/h、砂产量111.36t/h，系统总产量410.39t/h，达到了设计强度（400t/h）。

增加给料（粗碎产品全部进中碎，没有考虑调节料堆的调节能力）、加大排料口的生产，使圆锥破碎机长期超负荷运行，排料口加大会使产品的连续性较差（细碎排料口减小是为增大20mm以下量，为制砂原料考虑）。因此，在正常的生产情况下，给料控制在450t/h、中碎排料口40mm、细碎排料口19~20mm，是系统最佳生产状态(生产能力达到370~400t/h)。三、工程实例及实施改造第二十八页，共56页。三板溪调整后系统第二十九页，共56页。3、三板溪水电站（中水十四局）

其他改造：——

在制砂工序上的调整。

原设计系统制砂采用2台巴马克B9100立轴破碎机，生产运行期2003年对成品砂、洗砂机尾水含沙率、立轴破碎机制砂率的测试，系统存在以下问题：1）成品砂细度模数偏高3.0~3.1，设备内积存了大量的3~5mm的粗砂不能进入到成品砂内，由于其粒径较小，动能低，不易破碎，在系统不断循环，增加了B9100立轴的破碎负荷，制砂能力下降。2）洗砂过程中，小于0.63mm细砂流失严重，成品砂中的石粉含量仅有7%~10%；由于洗砂机XL-914选型过小，且转速快，造成洗砂机尾水中的含砂率达到12%，使得成品砂的质量下降。

3）

制砂原料含水大，使得B9100制砂机产砂率下降5%~8%，加大了制砂车间的负荷电耗增加。

为调整砂的细度模数，改善制砂工艺，在系统内增加了一台MBZ2136棒磨机，将3~5mm及部份5~20mm料用棒磨机制砂，成品砂的细度模数基本调节在2.8左右，立轴机破碎负荷也得降低。

试验对比，当立轴破进料含水率在1.8~2.5%范围时，成品砂裹粉最少，扬尘最小，细度模数2.8，级配连续最好。立轴破产砂率30~35%。三、工程实例及实施改造第三十页，共56页。4、五强溪水电站（中水八局）位于湖南沅水干流上，装机120万kW，大坝为混凝土重力坝，最大坝高85.83米。

原岩——石英岩，属坚硬磨蚀性大的岩石（首次采用）

主体工程混凝土高峰时期月平均浇筑强度为12.4万m3，砂石料产量为18.6万m3/月。存在的问题：

运行中，显示加工设备设计容量（能力）和备用系数偏小（负荷系数偏大），部分工艺流程不够合理。原因主要是因为石英岩的加工特性。系统部分设备增容改造:

（1）粗碎机衬套、衬板磨损快、修理时间长。这些客观因素影响到半成品的生产，为保证半成品系统的正常、连续生产，原有二台粗碎机，再增加一台粗碎设备。

（2）增设预筛分超径石处理车间，对半成品进行首次筛分，并对超径石进行破碎处理——以减轻下段中碎机的生产压力，同时减少超径石对半成品运输皮带和筛分楼等设备的冲击磨损。（——目前看这是基本的处理方式）

（3）增设石屑回收处理车间——筛分楼分离出来的砂子和系统中回收的废砂，经过石屑车间再次筛分、清洗之后，可直接送入成品料仓，减少或避免砂子在制砂车间“重复加工”的损失，提高了砂子产量，同时也提高了棒磨机的制砂效率。三、工程实例及实施改造第三十一页，共56页。4、五强溪水电站（中水八局）

（4）增设了第一、二细碎车间和4台短头圆锥破碎机——（细骨料加工最初采用奥地利进口反击式破碎机，性能也不错，生产中石和小石，但小石的缺口很大——这是系统增容改造的关键问题之一）。在筛分楼前后分别增设细碎车间，各投入1-2台圆锥破，运行后大大缓解了小石供求紧张的状况。（反击式破碎机对硬岩不适应）

（5）预筛分超径石处理车间扩建。

（6）增加了1台中碎机，弥补已安装的中碎机机况、停机故障、生产能力等方面的不足；另外作用是，在系统生产高峰期，除了处理超径石外，还分流处理一都分特大石，以达到系统生产级配平衡。

（7）对车间设备和工艺流程进行增容、改造的同时，对系统中明显运力不足的运输胶带分别采取了加大带宽、提高带速、加大功率等措施，以提高整个系统的配套生产能力。

——设计需要考虑：设备裕量要足够，布置的场地也不需要过于紧凑，宽敞一些便于增容，设计阶段不宜紧凑布置。三、工程实例及实施改造第三十二页，共56页。第三十三页，共56页。5、泰柯泽水电站（葛洲坝集团）

埃塞俄比亚，混凝土双曲拱坝，坝高185m。装机30万KW。2002年5月开工，2007年11月第一台机组开始发电。混凝土浇筑总量约113万m3（含地下厂房、缆机平台以及拌和进料平台等）。砂石骨料采用人工骨料，成品骨料的需求量约160万m3，毛料开采约200万m3。岩石岩性：灰岩。

设计按满足混凝土浇筑高峰强度5万m3/月，总体处理能力480t/h（这里是按细碎车间能力标定的），成品骨料生产能力为400t/h，其中成品砂生产能力130t/h，每月25天，两班制作业，每天工作14h。占地面积约6万m2。存在的问题：

砂石加工系统建成投产后，实际生产中存在较多的缺陷和不足，运行状况不理想，电气故障频繁，破碎能力有限，制砂合格率低等。难以满足月高峰强度5万m3的混凝土浇筑需要。（1）粗、中细碎系统

粗碎设备是山特JM1108HD型颚破（max=758mm），铭牌是245～325t/h。岩石破碎后片状多，经常出现120*400*600mm左右的片状颗粒，最长达750mm。（岩石是灰岩，沉积岩类，容易出现层状构造，双向抗压强度不同，加上颚式破碎机靠挤压破碎，就容易产生片状颗粒）。粗碎出料考虑中碎进料，中碎反击破山特S200的进料粒径小于300mm，颚破排料口调整到125mm，实测达到单台144t/h。这样一来，粗碎的能力影响了中细碎能力的发挥。三、工程实例及实施改造第三十四页，共56页。5、泰柯泽水电站（葛洲坝集团）（2）人工砂生产问题

由2台美卓VI400型立轴式冲击破碎机（制砂机）、细筛楼和洗砂机组成制砂系统。多次生产测试显示，在2台设备同时工作，并且充分供料情况下，最高产量约50t/h左右，远小于设计生产能力130t/h。成品砂的细度模数在3.4左右，1.18mm以上的颗粒过多，而0.3mm以下的颗粒太少，石粉含量不足，粒径曲线超出规范包络线。

原因分析：中碎后的制砂混合料含水量大，储料料堆容量不足4500m3，脱水效果较差，使得进入制砂机的混合料含水率较高，湿料（在一定湿度下）易在机内粘附，排料不畅，破碎效率降低，影响产量和质量。

砂子洗泥和脱水仅采用螺旋洗砂机，使细砂流失严重，脱水不足。系统未设石粉回收、回掺装置和砂处理单元，仅设沉淀池和废水回收利用装置，沉淀细粉的回收、掺和利用困难，起不到调节砂质量和增加砂产量的作用。（3）设计变更问题多次设计变更造成了最终设备选型不当。最初的系统设计选择的破碎设备和制砂设备（2台旋回破粗碎、立破+棒磨机制砂+砂处理单元）生产能力较高，是配套得设备，能够满足骨料供应要求。

后来对系统主要设备进行了改动或调整（2台颚破粗碎、立破制砂），投资是相对减少了，但产量和质量出现了问题。三、工程实例及实施改造第三十五页，共56页。5、泰柯泽水电站（葛洲坝集团）系统改造

根据运行后存在的问题，进行了系统的调整和改进，主要有：1）增加MBZ2136棒磨机一台，与VI400联合制砂，以提高砂产量和改善质量（经测试增加棒磨机后成品砂细度模数在2.7~3.1之间，级配有时超出包络线，但基本符合要求，产量有较大提高）。2）粗碎系统增加弃料装置，减少进入半成品的泥块和废料，降低灰尘和清理工作量。——一般对料场来料中含泥量现场判断后，这个问题解决在系统设计之初。3）为主要设备增设用电缺相保护装置，提高系统设备的缺相保护能力，确保安全运行。——这点，从设计院设计角度应该是考虑不到，没这么细。4）采用FG—15洗砂机更换掉原XL610洗砂机，提高洗砂效果，减少石粉流失，提高砂质量。——这属于采用旧设备造成的问题。5）增加石粉回收工艺，以调整人工砂的级配和细度模数，提高产量。——可以考虑在前，避免改造在后。——以上问题多属于设计考虑不周的问题。也可能是因为国外项目，提前考察不全面、做标时间紧造成的。三、工程实例及实施改造第三十六页，共56页。第三十七页，共56页。6、梨园水电站（中水八局）

金沙江干流，装机容量2400MW，混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、左岸泄洪冲沙洞、左岸引水发电系统等。工程最大坝高155m。工程施工总工期87个月，第一台机组发电工期6年。

料源原岩岩性——玄武岩。

右岸砂石加工及混凝土生产系统，承担电站建设前期部分临建工程、导流工程、主体工程的溢洪道引渠、闸室、泄槽混凝土及喷混凝土用砂石骨料供应任务。

混凝土供应总量约65万m3，砂石加工系统按照5.5万m3/月浇筑强度设计。

砂石系统毛料处理能力450t/h，成品生产能力390t/h。技术改造要解决的几个问题：1）系统08年底建成，进入09年即为高峰期。业主要求月供应达到7.5万~8万m3，超过系统设计生产能力。（可研设计阶段有强度要求、招标阶段复核强度，一般也较少调整、施工阶段）2）系统问题：建成后短暂消缺时间短（只经过一个月）、设备陈旧。3）料源问题：质量差。回采料源中含泥量严重超标（0.08mm以下颗粒高达20%）、以玄武岩为母岩生产成砂率低等。原岩吸水率高，脱水时间长且不易达到饱和面干，进入超细碎车间物料含水率高，破碎成砂率低，破碎产生的石粉粘在物料表面或筛孔上造成筛孔被堵，筛分效率下降。

成品砂极易成团，导致制砂设备经常堵塞、配件极易超常损坏。三、工程实例及实施改造第三十八页，共56页。6、梨园水电站

（中水八局）解决方案：

针对上述问题，采取了部分车间干法生产、大规模的改造筛网、改进骨料入仓工艺、添加喷雾装置等有效措施。

进入雨季，料源的先天缺陷使得半干法生产工艺又遇到问题，制砂难的问题再次出现。——增加了一台NP1315反击破（美卓）作为中细碎车间的备用设备；——确保系统每天18小时的有效运行时间。

三、工程实例及实施改造第三十九页，共56页。7、索风营水电站（水电九局）

电站装机600MW，大坝为RCC重力坝，最大坝高115.8m。

主体及临建混凝土总量116万m3，其中碾压混凝土(RCC)为65.85万m3,常态混凝土50.15万m3。共需加工砂石料约254.1万t。骨料综合配比：大石16.32%﹑中石29.19%﹑小石22.4%﹑砂32.08%。料源岩性：灰岩（开挖渣料26万m3，料场料98万m3）。

工程最大月混凝土浇筑强度为11.24万m3，砂石加工系统的生产能力按11.24万m3设计，能同时或独立生产常态砂、碾压砂及喷锚混凝土所需的各级配骨料。考虑到各施工期对骨料的不同需求，设有6.4万m3的成品储存量来调节骨料的生产与耗用的平衡。

系统主要加工设备采用(法国产)国际最先进的石灰岩破碎设备及国内一流的筛分、脱水及分级设备，共安装有设备69台套，装机容量2800kW。采用先进的中央控制和电视监控系统。2001年9月26日开工，2002年4月12日联动试机投产成功。

砂石生产系统设计重点考虑：

一方面——如何使人工砂达到高含粉量(17%～22%)、稳定的低含水率(6%以下)和波动小于0.2的细度模数(2.2～2.9)指标(高RCC坝中应用高石粉掺量，可降低水泥用量，从而降低水化热，改善RCC的泛浆弹塑性可碾压性等综合性能)；

另一方面——如何最大限度地将生产中95%的石粉回收利用和70%的废水回收再利用，以减少毛料的开采量，并使排放的废水达到国家环保规定的一次性排放标准，节约工程成本。三、工程实例及实施改造第四十页，共56页。7、索风营水电站（水电九局）系统特点：

根据高RCC坝对砂细度模数、含水率等指标的特殊要求，针对石灰岩的特性，索风营人工砂石生产系统采用立轴式制砂机半干式制砂工艺，以消除粉尘对空气的污染，提高制砂产量及粉砂、废水的回收利用率；系统突出的特点是半干法生产砂。（国内领先、首创，贵阳院——洪家渡，索风营）

另外，要人为控制好砂的细度模数及颗粒级配，以改善碾压混凝土的性能，降低运行成本。三、工程实例及实施改造第四十一页，共56页。7、索风营水电站（水电九局）存在的问题和解决办法：(1)中碎、制砂车间关联紧密，相关联的设备一旦发生故障检修，成品料便不能生产，布置不够合理。

解决的方法：将中碎与制砂系统完全脱离开，并增大转料仓容量(由650m3增大到3500m3

)，使2个系统能单独运行，有6～8h的修理时间，高峰期有提高产量的空间。(2)转料仓向制砂机分别送料，2条带机。改为1条带机向制砂机上部的受料仓送料，再分别以自落式供给制砂机。既可减少皮带机数量及运行成本，又可降低物料直接冲击破碎腔上口，避免抛料头分料不均匀而损坏抛料头和衬板等问题。(3)VI400制砂机（美卓）对原料的含水率过于敏感，当进料含水率为5%～10%时(大于10%时可进行湿法生产)，受线速度和含水率的限制，经筛分后的回头料中的2.5～5mm的骨料不容易再次破碎，并且容易造成堵塞抛料头和破碎腔护板，使产砂率和石粉含量降低；当含水率小于2%时，扬尘污染严重。因此，进行半干法生产时，含水率应控制在2%～5%为宜。

(4)原设计砂的筛分是使用2层不同孔径的筛网来解决砂的细度模数问题，但实际操作中很难调整砂的细度模数，筛网更换的难度也较大。试运行后改为单层筛网在同一层面分上、下部设不同孔径筛网调整，6座圆振筛分别使用2.5mm×10mm、3mm×10mm、4mm×10mm的筛网，用给料量的大小来调整细度模数，从而实现了细度模数的调整。三、工程实例及实施改造第四十二页，共56页。7、索风营水电站（水电九局）存在的问题及解决办法：

(5)VI400制砂机生产砂的细度模数偏大(实测M=3.3～3.8)，用筛网调节细度模数又造成产量下降(设计产量260t/h；当M=2.7～2.9时实测产量仅为110～160t/h)，石粉含量也偏低(实测为11.5%～14.3%)。

为了解决这一问题，设计了一套砂、水回收系统（利用泥沙在一定水压力作用下自然沉淀分离的原理）。其工序为：

刮砂机将砂刮入集砂坑后用砂泵抽砂，被搅拌后的浊水经回收槽流入下一级再回收；砂泵在一级沉淀池中回收0.63～2.5mm的粉砂，送入1号FC-15螺旋分级机，经ZKR1445脱水筛脱水后与干砂混合后进入成品砂仓，一级回收18t/h，脱水后砂的含水率为4.5%～5.6%，半干式制砂筛分后砂的含水率为1%～2%，两种混合后的含水率为2.5～3.5%，控制了砂含水率的波动＜0.5%。

二级沉淀池主要回收经1号螺旋分级机处理后所溢流出的小于0.63mm的粉砂；大于0.08mm的粉砂和石粉，再用2PS砂泵抽到浓缩箱，经浓缩后进入2号螺旋分级机送至脱水筛；二级所回收的0.08～0.63mm的砂为5～7t/h，经回收的砂在皮带上与筛分楼的砂混合后送入成品仓，经检测掺入回收砂混合后砂的细度模数降低了0.15，石粉含量提高了2%左右，实测为13.6%～17.1%。

回收后掺入浓缩箱和2号螺旋分级机的溢流水流入3号水回收池，3号池将排除的泥进入干化池处理，而清水溢流入4号清水池回收利用。【污水处理系统的土建及设备的总投资36万元，解决环保问题，效益好，其中：节约用水费用(0.75元/m3)达125万元，粉砂0.08～2.5mm回收利用节约费用(砂25元/t)180万元左右】三、工程实例及实施改造第四十三页，共56页。8、金安桥水电站（中水八局）云南省丽江市境内，由碾压混凝土重力坝、右岸溢洪道、左右岸坝身泄洪冲沙孔和坝后厂房等建筑物组成，装机4*600MW。最大坝高160m。2005年12月截流，2006年9月完成基础开挖，10月开始混凝土浇筑。料源岩性：玄武岩。左岸人工砂石加工系统主要承担碾压混凝土坝、引水发电系统等主体工程混凝土所需砂石料，共需制备碎石730万t，混凝土用砂450万t（碾压混凝土用砂230万t,常态混凝土用砂220万t）。系统于2005年5月28日开工，2006年9月30日开始提供砂石料。大坝碾压混凝土的最高月强度达14.1万m3，常态混凝土最高月强度达6.9万m3，混凝土工程叠加月强度高达18.8万m3。

根据招标文件要求，电站主体工程高峰月混凝土浇筑平均强度为22.7万m3，毛料处理能力为2000t/h，其中，成品砂生产能力为641t/h。

三、工程实例及实施改造第四十四页，共56页。8、金安桥水电站（中水八局）存在的问题系统建成后试生产期间发现，整个系统制砂量达不到设计要求，同时，石粉含量与砂脱水也存在较大矛盾。——巴马克制砂后，经过三筛筛洗砂的细度模数3.5以上，石粉含量8%以下。系统设计时想通过棒磨机制砂调节砂的细度模数，但按已经安装的5台棒磨机的产砂量，降低细度模数后系统砂的总产量达不到设计要求。即便回收细砂及石粉，其调节能力也难达到设计产量和质量标准。——

制砂石粉含量较低，在系统设计时就考虑了通过黑旋风（宜昌—一个石粉回收设备的牌子）回收石粉来解决。试生产中发现当把石粉含量增加到18%以上时，不仅砂产量大大降低，而且砂脱水相当困难。多次试验表明，石粉含量在18%以上时，10d很难将砂的含水率脱至8%以下。

针对以上问题，邀请专家进行咨询，一致意见认为，玄武岩具有保水性好、易碎难磨、产砂率低等特点。（同样使用巴马克（Barmac9100）制砂，金安桥玄武岩产砂率仅为18％左右，而在三峡工程花岗岩制砂率可达36％以上）。基于存在的问题，研究确定对砂生产系统进行增容改造，同时将成品砂的石粉含量确定在10%～14%范围内，并要求石粉含量稳定。增容改造施工于2007年1月启动，同年5月完成。三、工程实例及实施改造第四十五页，共56页。8、金安桥水电站（中水八局）系统增容改造：系统的主要设备如下：

粗碎——2台美卓旋回破MK-II42-65，小时产量3000t；

中碎——2台美卓圆锥破HP500-ST-C，小时产量840t；

细碎——3台美卓HP500圆锥破HP500-ST-F，小时产量746t；

超细碎——4台9100立轴冲击破B9100，小时产量1487t；

第一筛分车间2台3YKR2460圆振动筛和2台2YKR2460圆振动筛，小时产量2000t；

第二筛分车间原配备1台3YKR2460圆振动筛，增容改造时，增加1台3YKR2460圆振动筛，小时产量1586t；

第三筛分车间原配备10台3YKR2460圆振动筛，增容改造时增加2台ZKR1652振动筛，小时产量2300t；

第四筛分车间1台2YKR2460圆振动筛，小时产量672t；

棒磨机车间原配备5台MBZ2136棒磨机，增容改造时增加了2台，小时产量204t；

石粉回收车问原配备3台ZX-250高频旋流石粉回收机，增容改造时增加了1台，小时产量112t；

污水处理车间配备4台套厢式压滤机(XMK500/1500U)；

三、工程实例及实施改造第四十六页，共56页。8、金安桥水电站（中水八局）经验：系统全部选用美卓（Metso）公司生产的破碎设备。有噪音低、磨耗小、产量高等优点。圆锥破单台设备生产能力都在400t/h左右。2号粗碎设备第一次更换衬套时，已生产骨料360万t；1号中碎设备更换衬套时已生产200万t。“试验结果表明玄武岩成砂产粉率低”，就要“最大限度地回收石粉”。

按照专家的建议，采取了一下增加石粉的措施：

①在砂石系统三筛的集水槽内增加1台渣浆泵并配置1台脱水筛，将三筛筛分流失的0.08mm左右的颗粒部分回收；

②利用4台黑旋风（石粉回收设备）专门回收0.08mm以下的石粉；

③对进入砂仓的干砂采取了防雨措施，以减少石粉流失；

④为了减小成品砂的脱水难度，生产砂时，将成品砂的石粉含量控制在10%～14%。考虑到运输过程中石粉的损失，实际生产中石粉含量按照1