作者：中国水利水电第五工程局有限公司 魏玲

龙头石水电站位于大渡河中游的四川省石棉县境内。砂石骨料系统承担着电站约90.23万m³混凝土所需砂石骨料的生产任务，成品骨料总量约210 万t，成品料生产能力约330t/h，其中细骨料生产能力约100t/h，毛料处理能力约400t/h，二班制生产，产品规格为80～40mm、40～20mm、20～5mm、10～5mm、<5mm 五种，成品骨料级配需用情况见表1。

表1 成品骨料级配需求情况表

料场为安靖坝天然砂砾石料场，位于坝址下游大渡河左岸，距坝址11～12km，有石棉～泸定公路相通，开采及运输条件较好。

料场呈SE 向沿河分布，地形平坦开阔，为砂卵砾石层构成的冲积漫滩，分布高程878～883m，长1140m，宽230m，每年5～10 月约有30～40％的料场面积被水淹没；料场无无用层，有用层水上厚度2.5m，水下厚度2.0m，料场总储量170万m³，净砾石储量152.23 万m³，净砂储量72.15 万m³。

料场砾石成分主要为花岗岩，其次是辉绿岩、砂岩等，磨圆度较好，呈圆～次圆状。料场>150mm粒径颗粒含量为13.5％，150mm～5mm 粒径颗粒含量为58.27％，<5mm 粒径颗粒含量为28.23％。砾石含量平均值为71.77％，粒度模数为7.32，天然密度2.15g/cm³，软弱颗粒含量平均值3.12％，含泥量平均值1.54％，超过标准要求的<1％。料场含砂率平均值为25.15％，砂的细度模数除紧靠河边有一组为0.69 外，其它为1.25～2.81，平均值2.10，属于特细砂～中砂，矿物成分为石英、长石，平均粒径0.32，含泥量1.27～12.22％，平均值4.50％，砂的粒径及含泥量均未满足标准要求。

料场粗细骨料含泥量均超出标准，粒度模数、细度模数及砂的平均粒径略微偏小，有机质含量浅于标准色，骨料的碱活性试验表明所检测的砂、砾石均为非活性骨料，其它指标均能满足混凝土骨料的质量要求。砂砾石料场天然级配与各粒径骨料需用级配比较见表2。

表2 安靖坝料场天然级配与各粒径骨料需用级配比较表

从表2 可以看出，安靖坝天然料场砂砾石级配不均衡，>40mm 的各粒径级配均有富余，但<40mm的各粒径级配不足；从料场总储量和各级配需用量进行比较，料场总储量有较大富余，但40～5mm的各粒径级配储量不足，其余各级配储量上均有富余，因此必须采用破碎加工以补充40～5mm 的级配料的不足。

根据表2，以不破碎制砂为原则，利用200～40mm 粒径的富余部分来破碎调整级配，初步选定2 种设计方案。

方案一：一段破碎，采用1 台圆锥式破碎机来完成破碎，生产不足部分的中石、小石、豆石，以调整各级配骨料。

方案二：中碎、细碎两段破碎，采用2 台圆锥式破碎机分别进行中碎和细碎，生产不足部分的中石、小石、豆石，以调整各级配骨料。

3.2.1 方案一工艺流程设计

3.2.1.1 原料开采

在料场用反铲采挖，大于400mm 粒径的大卵石在装车前剔除，粒径小于400mm 的砂砾石装自卸汽车运输至加工系统受料部位。

3.2.1.2 骨料加工

(1) 工艺流程

系统必须能够生产出大石(80～40mm)、中石(40～20mm)、小石(20～5mm)、豆石(10～5mm)、砂(<5mm)五种骨料。根据破碎机在相应开度下的破碎曲线，经过级配平衡计算（见表3），采用一段破碎来完成对整个生产的级配调整，确定工艺流程见图1。

表3 方案一级配平衡计算表

(2) 设备选型

① 预筛分

经过条筛预筛分后粒径大于200mm 的料直接堆在受料斗旁作弃料处理；粒径小于200mm 的料送入筛分楼。

② 初筛分、复筛分

初、复筛分重叠在主筛分楼上布置。初筛分设置1 台2YAH2148 筛分机，共2 层筛网，复筛分设置1 台2YA2148 筛分机共2 层筛网。经过级配平衡计算，通过筛分机的流量见表5。筛分机出口处设置多格翻板式分料漏斗控制成品大石的产出比例以达到产需平衡。

③ 破碎

经过初筛分后将200～80mm 的料及80～40mm 的富余料送入破碎，进入破碎机的平均流量为173.8t/h，当选用1 台山特维克S4800型圆锥破其排料口为25mm 时生产能力约205～235t/h，生产能力和破碎级配完全能满足要求。

④ 豆石筛分

选用与破碎相配套的2YA1236 筛分机，其第一层筛网10mm、第二层筛网5mm。筛分机出口处设置多格翻板式分料漏斗控制成品豆石的产出比例以达到产需平衡。

⑤ 成品骨料储存

按规范要求，成品粗骨料堆场活容量不小于3～5 天用量，成品细骨料堆场活容量不小于7 天用量。根据混凝土高峰期浇筑强度，计算出成品骨料最大储存量为12000m³。同时在大石料堆中设置缓降装置以减少产生逊径的机会。

⑥ 成品骨料装车和计量

外供骨料装车按装载机装车方式设计，在骨料堆仓底铺设30cm 混凝土底板，装载机入仓直接装自卸汽车，计量由设置于场地内的地磅称量。

3.2.1.3 技术特性表和主要设备

表6 方案一砂石骨料系统技术特性表

表7 方案一砂石骨料系统主要设备表

3.2.2 方案二工艺流程设计

3.2.2.1 原料开采与方案一同。

3.2.2.2 骨料加工

(1) 工艺流程

方案二采用两段破碎来完成对整个生产的级配调整，经过级配平衡计算（见表8），确定的工艺流程见图2。

表8 方案二级配平衡计算表

图2 方案二工艺流程图

(2)设备选型

① 破碎

经过初筛分后将粒径为200～80mm的料送入中碎，中碎选用与方案一相同系列的山特维克S3800 型圆锥破碎机，能满足要求。经过初筛分后将粒径为40～80mm 的富余料送入细碎，进入细碎的平均流量为88.7t/h，当选用1 台诺德伯格GP100型圆锥破其排料口为22mm 时的生产能力约100～110t/h，能满足要求。

② 筛分、成品骨料储存、成品骨料装车和计量与方案一同。

3.2.2.3 系统技术特性表和主要设备

表9 方案二砂石骨料系统技术特性表

3.3.1 各方案的特点

方案一工艺流程简单流畅，充分考虑到了料源的特点（需破碎料的粒径不大）和圆锥破碎机的性能参数（进料口尺寸满足要求，在选定的开度下破碎曲线接近设计需要的破碎比例，能同时完成中碎和细碎），利用较少的设备来完成骨料的生产。

方案二与方案一的差别主要是在初筛分后增加一道中碎工艺，由此增加1 台中碎破碎机、3 条胶带输送机、1 个中碎缓存料堆和1台振动给料机，各破碎机分工明确，强度不大，满足设计要求。

3.3.2 方案对比

表11 方案对比情况一览表

经过方案对比，确定选择工艺流程更为简单、临时工程量和总装机较小、占地面积较少的方案一作为本工程砂石骨料加工系统的工艺流程方案。

砂石加工系统生产用水采用2 台IS150-125-315型水泵(扬程32m、单台流量200m³/h)直接供给，不设水池。系统用电采用1 台S9-630/10 型变压器供给。系统控制采用工业计算机与PLC 联合控制，对系统内所有设备均采用实时监控。

进行砂石骨料加工系统工艺流程设计时，首先应全面弄清料源情况，才能初步确定加工系统工艺流程；同时应充分了解加工设备的性能参数，才能正确进行设备选型；其次，必须进行多种方案的设计和对比，才能选出最优的设计方案。

正确选择砂石骨料系统工艺流程十分重要：工艺流程合理才能保证加工强度满足要求；工艺流程越简单，投入的加工设备少，越利于运行控制，占地面积相对较小，临建工程量减少；系统总装机越小，才能降低成品骨料的单价。