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1、荒沟抽水蓄能电站骨料加工系统中机制砂细度模数的控制林立摘要：本文以荒沟抽水蓄能电站砂石骨料加工系统为实例，结合机制砂加工生产过程中的细 度模数偏高和不稳定性的问题，通过安转自制碾压设备、利用弹簧缓冲器优化生产工艺等一 系列措施，有效的控制了机制细度模数偏高和不稳定性，满足了工程对机制砂的高品质要求， 利用小革新以小投入产生大效益。关键词：机制砂 细度模数 不稳定性 碾压设备1、概述荒沟抽水蓄能电站位于黑龙江省牡丹江市海林县三道河子镇，下水库利用已 建成的莲花水电站水库，上水库位于牡丹江支流三道河子右岸的山间洼地。电站 距牡丹江市145km,距莲花坝址43km。本电站为I等大（1）型工程，主要建
2、筑物为1级，次要建筑物为3级。枢 纽建筑物有：上水库、输水系统、地下厂房系统、地面副厂房、地面开关站、下 水库。下水库砂石加工系统布置在通往下库进出口公路靠近山体一侧的坡地上（距下库进出水口 3.0km），系统占地面积为4.08X104 m2,主要承担本工程输水发电及地下厂房系统所需的混凝土骨料加工和整个工程的机制砂加工，需加工成品骨料约66.17X1041,其中细骨料约27.96X1041。2、系统生产工艺本系统采用粗碎、中碎开路生产；细碎、制砂闭路生产的工艺流程，各路流程如下：2.1 粗碎、中碎工艺流程 料场的毛料用201自卸车运到系统平台上粗碎车间的储料场，用自卸车直接 上料或 ZL50
3、 装载机上料两种方式将毛料送进料仓。进入料仓的块石由 PEF 鄂式破碎机破碎，毛料经粗碎后变成最大粒径为198mm的粗碎料。粗碎料由胶带机送至中碎车间，经振动筛预筛，粒径80mm的 石料直接进入圆锥破碎机破碎后，和振动筛分级出来的粒径V 80mm的石料一起 由胶带机送入半成品料堆。2.2 分级筛分工艺流程半成品料堆的暂存料由胶带机送往筛分车间，通过振动筛分出80mm和 4080mm的石料，粒径80mm的石料由胶带机输送到细碎车间的1#调节料仓； 4080mm的石料由胶带机输送到细碎车间的2#调节料仓，作为生产520mm骨 料的原料。通振动筛筛分粒径V40mm的石料进入下级振动筛，粒径20mm的
4、石料通过 胶带机分别进入成品料堆和制砂车间调节料仓；粒径520mm的石料通过胶带机 分别进入成品料堆和制砂车间调节料仓。粒径小于 5mm 砂料经 FC 螺旋洗砂机脱水后由胶带机送入成品砂堆。2.3 细碎、制砂工艺流程细碎调节料仓内的石料经胶带机进入反击式破碎机破碎后，由胶带机送入筛 分车间。制砂车间调节料仓540mm的石料经胶带机送往制砂车间，由立式冲击破碎 机处理后，经胶带机送入检查筛分车间进行人工砂的筛分。2.4 检查筛分工艺流程经制砂车间处理后的石料和分级筛分出来的V 5mm石料经圆振动筛筛分处理 后，大于 10mm 的石料经胶带机送入分级筛分车间， 510mm 的骨料经胶带机直 接进入
5、成品料堆，5mm的砂料经FC螺旋洗砂机脱水处理后经胶带机进入成品 料堆。2.5 主要存在的问题1）本工程采用洞挖料做为原料进行骨料加工，由于洞室开挖过程中岩性的 不同和爆破参数的调整，导致开挖出来的毛料质量多变，虽然在料场派人对毛料 进行挑选，但是在大规模生产的情况下难以保证毛料质量，机制砂生产过程中存 在细度模数不稳定的状况。2）本工程主要采用SCBF1200型号立轴式冲击式制砂机制砂，反击式破碎机 辅助制砂，生产过程中发现所选型设备对于较坚硬岩石破碎效果不明显，设备衬 板磨损快，产品粒度不稳定，调整相对困难，产品级配分布不合理，存在成品砂 中间级配缺失的现象，其中大于2.5mm颗粒含量达到
6、约30%60%,因此在机制 砂生产过程中导致机制砂细度模数偏高。生产出机制砂细度模数均在3.0以上， 但规范要求机制砂细度模数为2. 42. 8，始终满足不了工程需求。3）骨料加工系统毛料主要来自地下洞室开挖，为块状中粗粒花岗岩，岩质 坚硬，抗压强度达 100.0MPa 以上，属中硬以上岩石，现有生产设备对于硬度较 高的岩石破碎效果不明显。4）本工程采用湿法加工生产，在砂石骨料筛分过程中机制砂细颗粒部分通 筛分后流失较为严重，导致机制砂内细颗粒含量较少。国内筛分系统中机制砂细度模数满足不了工程需求是个通病，但解决的方式 主要是投入棒磨机来调整砂的细度模数，通过投入设备虽能满足工程需要，但施 工
7、成本增加太大，还没有比较好的解决办法。3、方案选择与实施3.1 方案的选择针对存在的问题，在生产实施过程中进行了多项改进性实验，主要包括：1）用铁板加高洗砂机下半部，增加洗砂机蓄水空间，降低细砂的外流量； 用变频器把螺旋洗砂机转速降低，使细砂能更好的得到回收；在流槽内侧，用5 X5角钢焊23道反水槽，以减小细砂和水流入洗砂机时水流速度过快，从而 使细砂能够得到充分的沉降；把污水处理及细砂回收机回收的石粉，利用螺旋输 送机并经调解转速，定量输送到洗砂机的上半部，通过洗砂机螺旋拌合输出，以 达到细度模数的标准要求。2）购置细砂回收机，对细砂进行回收并按一定比例进行掺配。3）购置棒磨机进行制砂，以达
8、到级配和细度模数都妈祖要求目的。 以上三种方案在实施过程中，生产效率低下均满足不了现场实际用量，尤其是细砂回收机和棒磨机将产能降低 50%且成本增加很大。对现有设备进行调整改 造，耗时较长无法正常生产，受施工场地限制大型设备无法作业；调整生产的冲 洗水量会导致骨料裹粉夹泥，产生诸多问题无法进行实施。最终采用自制滚轮碾压装置对机制砂进行碾压，以降低机制砂细度模数，成 功的解决机制砂细度模数较高及细度模数不稳定的问题。此方案改造灵活、成本低廉，大大地减少了人员、设备及资金的投入，提高了人工砂的生产效率，满足 了荒沟抽水蓄能电站骨料供应的质量要求和数量需求。3.2 方案的实施与改进根据施工现场实际情
9、况对加工系统进行了以下改造：碾压成品砂图 1 胶带机改造示意图人工砂碾压1图2 碾压装置示意图碾压后人工砂人工砂输送皮带隔断挡板滚轮碾压装置人工砂上料皮带碾压前人工砂细度模数记录表筛孔尺寸（mm）筛上重（mg）分计筛余（%）累计筛余（%）5.0110.322.1822.182.5100.520.2142.381.25104.721.0563.430.6396.819.4682.890.31535.97.2290.110.1644.08.8598. 95筛底5.21.05100.00细度模数3.04表1系统改造前机制砂细度模数表 2 系统改造前机制砂细度模数细度模数记录表筛孔尺寸（mm）筛上重（
10、mg）分计筛余（%）累计筛余（%）5.0104.721.1921.192.5100.520.3441.531.25104.421.1362.660.6395.019.2381.890.31538.17.7189.600.1649.810.0899.68筛底1.60.32100.00细度模数2.98表 1 、表 2 是经过 FC 螺旋洗砂机脱水后进入皮带机前的机制砂细度模数， 通过对两组数据的分析，筛孔尺寸5.0mm及2.5mm以上颗粒所占比例较大，只要 降低其含量，砂的细度模数就会减小。1）将输送FC螺旋洗砂机脱水处理后砂料进入成品料堆的胶带机按图1所示 进行改造，将一条胶带机截断改成两条单独
11、运行的胶带机，一条胶带机将 FC 螺 旋洗砂机处理后人工砂输送至滚轮装置进行碾压，另一条胶带机将碾压后的人工 砂输送至成品料仓。2）在胶带机截断处采用50角钢焊接工作平台，平台高60cm、长150cm、 宽150cm；平台内配备一台7.5Kw的电磁制动三相异步电动机，作为碾压滚轮装 置的动力装置。3）滚轮装置采用两个面板10mm厚的钢制滚轮，滚轮长95cm，直径31cm, 将滚轮装置焊接至工作平台上，两台滚轮间距为 3mm。表 3系统改造中机制砂细度模数细度模数记录表筛孔尺寸（mm）筛上重（mg）分计筛余（%）累计筛余（%）5.080.716.2416.242.5100.920.3036.54
12、1.25110.222.1858. 720.6310 8.321.7980.510.31544.89.0289.530.1650.310.1299.65筛底1.740.35100.00细度模数2.82表 4系统改造中机制砂细度模数细度模数记录表筛孔尺寸（mm）筛上重（mg）分计筛余（%）累计筛余（）5.022.24.504.502.566.713.5318. 031.2575.115.2333.260.6391.918.6451.900.315101.320.5472.440.16110.222.3594.79筛底25.75.21100.00细度模数2.58表3、表4是碾压设备两滚轮间距固定为
13、3mm的细度模数，由于FC螺旋洗 砂机输出的砂不是均匀连续的，造成胶带机上的砂过多或过少，致使滚轮碾压过 程中出现积料过多导致砂的细度模数波动较大。细度模数记录表筛孔尺寸(mm)筛上重(mg)分计筛余(%)累计筛余(%)5.073.614.8314.832.597.819.7034.531.25112.822.7257.260.63113.322.8380.080.31546.49.3589.430.1651.510.3899.80筛底0.970.20100.00细度模数2.78表5系统改造后机制砂细度模数表 6 系统改造后机制砂细度模数细度模数记录表筛孔尺寸(mm)筛上重(mg)分计筛余(%
14、)累计筛余(%)5.073.514.6014.602.597.919.4534.051.2511623.0557.100.6310 8.721.6078.700.31547.29.3888. 080.1658.711.6699.74筛底1.310.26100.00细度模数2.72为此通过增加弹簧缓冲器来调整其间距，利用动态平衡来调整砂的细度模 数。将逆胶带机输送方向的滚轮设为固定轮，将顺胶带机输送方向的滚轮设为调 节轮，利用放在钢制凹型槽内的弹簧来调节两个滚轮的间距。表 3 、表 4 是增加弹簧缓冲器后的细度模数，通过多次试验，调整弹簧的规 格和长度，最终得到细度模数均衡合理的机制砂。4、结束语本方案主要投入一台行星电机，一台 3 级减速箱，两个钢制滚轮，增加成本 3 万元，本系统 3 条胶带机共计增加成本 9 万元。如采用技术处理措施增加滚轮 的外部强度，解决滚轮挤压变形及磨损带来的系列问题，虽先期投入大一些，但 可降低后期的维修费用，同时能保证设备的有效利用率。荒沟抽水蓄能电站骨料加工系统自投产以来，一直在探索解决机制砂的质量 的问题，结合现场
