思林水電站一次篩分半干法制砂工藝及質(zhì)量控制

1、思林水電站一次篩分半干法制砂工藝及質(zhì)量控制第2l卷第3期貴州水力發(fā)電GUIZH0UWATERP0WER2007年6月?水工建筑物設(shè)計(jì)與施工?思林水電站一次篩分半干法制砂工藝及質(zhì)量控制李勇,楊映(貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司,貴州貴陽550002)摘要:根據(jù)立軸破制砂原理,思林水電站巖門人工砂石加工系統(tǒng)采用無石粉回收,一次篩分成形的半干法制砂工藝.生產(chǎn)中通過對該工藝中影響成品砂細(xì)度模數(shù)及石粉含量的各種因素分析,并采取針對性的控制措施,生產(chǎn)的人工砂質(zhì)量穩(wěn)定,能夠滿足思林水電站大壩碾壓混凝土的澆筑要求.該制砂工藝工序較少,人工砂質(zhì)量易于控制,為石灰?guī)r地區(qū)采用破碎機(jī)半干法制砂的推廣和應(yīng)用提供了新的依據(jù)

2、和經(jīng)驗(yàn).關(guān)鍵詞:水利工程施工;人工砂石加工系統(tǒng);半干法制砂工藝;一次篩分成形;思林水電站中圖分類號:TV52文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:10070133(2007)03-0057040前言思林水電站工程樞紐由碾壓混凝土重力壩,引加工系統(tǒng)主要承擔(dān)工程大壩混凝土所需砂石骨料的生產(chǎn)任務(wù),共需制備砂石骨料245.44萬t,其中大石35.17萬t,中石72.69萬t,小石52.95萬t.加工砂石骨料的料源全部取自位于右岸壩址下游250500m的巖門石料場,該料場巖石為薄一中厚層灰?guī)r,白云質(zhì)灰?guī)r,抗壓強(qiáng)度為65105MPa(中等硬度),作為砂石骨料制砂母巖其整體性能良好,所生產(chǎn)的成品砂具有顆粒形狀好,針片狀含

3、量低和熱變性能好等優(yōu)點(diǎn).1人工砂生產(chǎn)工藝流程及關(guān)鍵設(shè)備選型1.1人工砂/j3-能力分析萬m混凝土澆筑所需的砂石骨料,生產(chǎn)總量雖不(系統(tǒng)高峰期生產(chǎn)強(qiáng)度較大的有2個(gè)月),故各年,月人工砂的生產(chǎn)強(qiáng)度極不均衡.因此,砂石加工系統(tǒng)規(guī)模設(shè)計(jì)是在按高峰月澆筑混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上考慮了一定的不均衡系數(shù).石料需要量為×2.31=33.934(萬t/,月)式中:系數(shù)2.31為每m混凝土中的砂石料用量.大壩工程混凝土的綜合配比為大石19.56%,中石26.06%,小石19.56%,成品砂34.82%,故高峰月對成品砂生產(chǎn)能力的需求為×34.82%=11.8158(萬t/,月)1.2砂石/j3-

4、系統(tǒng)工藝及主要設(shè)備砂石骨料加工系統(tǒng)(見圖1)由粗碎車間,中碎車間,預(yù)篩分車間,篩分車間,制砂車間和制砂篩分車間等組成,加工工藝流程設(shè)計(jì)綜合考慮了工程大壩碾壓混凝土和常態(tài)混凝土所需人工砂石料的各種級配要求,即既要滿足高峰生產(chǎn)強(qiáng)度的需要,又要考慮低峰時(shí)段生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)控制的靈度不均衡,因此配置系統(tǒng)各破碎設(shè)備時(shí)考慮了一定的富裕量,在粗,中碎車間各選用了2臺破碎機(jī),制砂車間選用了4臺立軸式?jīng)_擊破制砂機(jī),低峰時(shí)單線生產(chǎn),高峰時(shí)雙線生產(chǎn)(主要設(shè)備配置見表1).經(jīng)車間流程計(jì)算,制砂篩分車間處理能力為475.6t/h,成品砂生產(chǎn)能力為235.7t/h,可滿足混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度15萬m的人工砂需求.破

5、碎采用粗碎,中碎,立軸式?jīng)_擊破三段破碎工藝.其中粗碎和中碎采用開路生產(chǎn)工藝,細(xì)碎與相應(yīng)的篩分車間形成閉路循環(huán)的生產(chǎn)工藝.粗碎設(shè)備選用美國METSO(美卓)公司生產(chǎn)的NP1313型反擊式破碎機(jī),用于處理采石場開采的的半成品經(jīng)預(yù)篩分后進(jìn)人中碎車間再次破碎.中碎設(shè)備選用美國TRIO(杰弗朗)公司生產(chǎn)的APS5160型反擊式破碎機(jī),用于處理802501TI1TI和預(yù)篩分車間分級平衡后多余的4080113113粒徑的石料.制砂車間立軸式?jīng)_擊破設(shè)備選用成智公司生產(chǎn)收稿日期:2007-02-07作者簡介:李勇(1980),男,重慶市銅粱縣人,助理工程師學(xué)士,從事水電站工程建設(shè)管理工作.?57?第21卷第3期

6、貴州水力發(fā)電2007年6月的PL一9500型立軸沖擊式破碎機(jī)和RSM122立軸式?jīng)_擊破(BHS),用于處理篩分車間和制砂篩分分巖門料場級平衡后多余的2040mm,520mm和部分35mm粒徑的石料.圖1思林水電站巖門人工砂石jn-r-系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程示意圖表1巖門人工砂石jn-r-系統(tǒng)主要設(shè)備配置本砂石加工系統(tǒng)共設(shè)預(yù)篩分,篩分,制砂篩分及沖洗篩分4種篩分工藝.預(yù)篩分車間并排布置2組2YKH1845型重型圓振動篩,篩子共設(shè)2層篩網(wǎng),篩孔尺寸分別為80.58.mm×80mm及40mm×間分級后,一部分運(yùn)到成品大石倉堆存;大于80mm的超徑石和滿足成品需求后多余的部分大石進(jìn)人中碎

7、破碎;小于40mm的混合料進(jìn)人CxK8324槽式洗石機(jī),經(jīng)過洗泥后送至篩分料倉.李勇,等:思林水電站一次篩分半于法制砂工藝及質(zhì)量控制2007年第3期篩分車間布置3組3YKR2460型圓振動篩,為半干式生產(chǎn),振動篩設(shè)3層篩網(wǎng),篩孔尺寸分別為20mm×20mm,5mm×5m和3×3mm,經(jīng)篩分分級后,中石(2040mm)運(yùn)至ZKR1437直線篩沖洗后進(jìn)人成品中石倉;小石(520mm)運(yùn)至ZKR1437直線篩沖洗后進(jìn)人成品小石倉,小于5mm的砂進(jìn)入成品砂倉堆存,多余中石,小石和部分35mm的石料運(yùn)送至制砂料倉.制砂篩分車間共布置了4組3YKR1867型圓振動篩.篩子設(shè)置

8、了3層篩網(wǎng),篩孔尺寸分別為20mm×20mm,5mm×5mm,3mm×篩分分級后,滿足成品需要的部分粗砂(35mm)和全部細(xì)砂(30.16mm),大于5mm的混合石料和部分35mm的石料返回制砂料倉進(jìn)行閉路.系統(tǒng)配有洗泥車間,對小于40mm粒徑的石料進(jìn)行洗泥,并在粗骨料人倉前加沖洗篩用水沖使用過的經(jīng)改進(jìn)優(yōu)化搓洗效果較好的CXK8324槽式洗泥機(jī);成品骨料沖洗選用ZKR1437型直線振動篩.2人工砂一次篩分成形的質(zhì)量控制人工砂的質(zhì)量控制是整個(gè)砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的重點(diǎn)和難點(diǎn).對本工程大壩碾壓混凝土而言,砂石加工系統(tǒng)必須能夠同時(shí)生產(chǎn)不同質(zhì)量要求的常態(tài)混凝土用砂和碾壓混凝土用砂

9、,故人工砂的質(zhì)量控制有一定的難度.為此,思林水電站巖門人工砂石加工系統(tǒng)根據(jù)碾壓混凝土壩對砂的細(xì)度模數(shù),含水率,石粉含量等指標(biāo)的特殊要求,并針對石灰?guī)r的特性,采用了立軸式制砂機(jī)一次篩分成形的半干法制砂工藝.成品砂應(yīng)滿足水工混凝土施工規(guī)范(SDJ20782)及相關(guān)設(shè)計(jì)文件要求,具體要求如下:(1)成品砂應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬,清潔,級配良好;細(xì)內(nèi).(2)成品砂中石粉含量均勻穩(wěn)定,要求常態(tài)混凝土用砂的石粉含量為/2%18%,碾壓混凝土用砂的石粉含量為16%20%.(3)含水率均勻穩(wěn)定,且小于6%.根據(jù)巖門人工砂石系統(tǒng)工藝流程并結(jié)合制砂車間制砂設(shè)備的性能,分析得出制砂料倉骨料的級配,含水率和含泥量是保證成品砂含水

10、率,細(xì)度模數(shù)和石粉含量的重要控制工藝.本系統(tǒng)使用3臺套PL一9500立軸式?jīng)_擊破和1臺套RSM122立軸式?jīng)_擊破(BHS)制砂,此立軸式?jīng)_擊破利用旋沖盤加速骨料,將骨料按一定角度甩向壁上的鐵砧上,通過石打鐵,石打石混合破碎的同時(shí),與鐵砧相撞質(zhì)量較大的骨料極易破碎而質(zhì)量較輕的骨料在破碎腔內(nèi)風(fēng)的作用下不易破碎或不破碎,即制砂源料中若細(xì)骨料含量越多則生產(chǎn)出的砂越粗,相反粗骨料含量較多時(shí)則生產(chǎn)出的砂越細(xì).要使骨料破碎后各級顆粒級配合理,就要求制砂源骨料中必須含有一定比例的粗細(xì)骨料,這點(diǎn)在烏江流域梯級開發(fā)中的構(gòu)皮灘水電站爛泥溝砂石系統(tǒng),索風(fēng)營水電站砂石系統(tǒng)及思林水電站冉家坨砂石系統(tǒng)等工程實(shí)踐中都得以驗(yàn)證

11、.粗碎,中碎是制砂骨料加工的第一道工序,根據(jù)巖門料場石灰?guī)r硬度中偏低,易破碎的特點(diǎn),所選的NP1313,APS5160型反擊式破碎機(jī)具有破碎性能優(yōu)越,產(chǎn)量高,粒形好,針片狀含量少等優(yōu)點(diǎn).根據(jù)工藝流程經(jīng)粗碎,中碎后只有中石,小石和部分35mm的石料以及制砂篩分車間中大于5mm,部分35mm的閉路石料經(jīng)過膠帶機(jī)運(yùn)送至制砂料倉作為制砂骨料;在系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)根據(jù)制砂篩分車間閉路回料量的多少,由皮帶下料段頭的分料隔板來調(diào)節(jié)篩分車間送往制砂料倉各級配骨料的含量,可使制砂料倉的骨料級配確定在中石4020mm占40%30%,J,石205mm占40%30%和細(xì)骨料35mm占20%40%的范圍內(nèi),方能生產(chǎn)級配合格的成

12、品砂.骨料的含泥量,本系統(tǒng)采取了預(yù)篩濕式篩分作業(yè)加洗泥的綜合處理措施,并設(shè)置了專門的洗泥車間.另外,在料場開采取料時(shí)對參夾在石料場中局部含泥較大的溶蝕影響帶要預(yù)先進(jìn)行清除,同時(shí)在料場隨小于40l'l-/m的混和料一起進(jìn)人洗泥車間,經(jīng)CXK8324槽式洗石機(jī)搓洗后大部分粗碎產(chǎn)生的石粉,泥粉將隨污水一同進(jìn)入高效污水澄清器進(jìn)行沉淀處理,使洗石機(jī)出口混合骨料僅在表明粘附少量并脫水,篩除部分小于3mm的巖粉及含泥料,沖?59?第21卷第3期貴卅I水力發(fā)電2007年6月洗時(shí)采用0.10.15MPa加壓水邊振動邊沖洗,沖泥,脫水工序后,制砂骨料含泥量為0%0.7%.由立軸破制砂機(jī)的制砂原理可知,該機(jī)

13、對骨料的含水率有特定的要求:當(dāng)含水率大于6%時(shí),35mm的細(xì)骨料受含水的影響不容易破碎,且破碎產(chǎn)生的石粉在水的作用下結(jié)塊造成破碎機(jī)堵塞,產(chǎn)砂率和石粉含量降低;當(dāng)含水率小于2%時(shí),骨PL-9500立軸破碎機(jī)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),制砂骨料的含水率宜控制在2%6%內(nèi).在系統(tǒng)投產(chǎn)后,為保證制砂料倉中制砂骨料含水率在(4±2%)波動范圍,又在每個(gè)篩分地弄的取料漏斗處新增設(shè)一ZKR1437型直線振動脫水篩,以調(diào)節(jié)制砂料倉骨料含水率.在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中,經(jīng)檢測制砂料倉骨料含水率為3%5%,在允許范圍內(nèi).立軸式制砂機(jī)的一個(gè)共性是生產(chǎn)出的砂中大于的細(xì)度模數(shù),則可能出現(xiàn)2種現(xiàn)象:若粗顆粒篩出過多,則產(chǎn)砂率下降

14、,細(xì)度模數(shù)越小,石粉含量就越高;反之,若粗顆粒篩出少,則產(chǎn)砂率高,細(xì)度17%時(shí),細(xì)度模數(shù)大于3;當(dāng)石粉含量大于20%時(shí),細(xì)度模數(shù)小于2.8.因此,如何找到產(chǎn)砂率,石粉含量和細(xì)度模數(shù)之間的平衡點(diǎn),是一次篩分成形半干法制砂工藝的主要難點(diǎn).據(jù)PL9500破碎曲線(同類巖石)計(jì)算,其產(chǎn)砂的細(xì)度模數(shù)約為3.1左右,主要是砂中2.55mm粗顆粒含量大于砂的累計(jì)篩余量的6%10%;而粗碎,中碎產(chǎn)砂經(jīng)水洗并脫水后的細(xì)度模數(shù)更大,在3.34.0之間.這是由于35mm顆粒偏多所引起.此時(shí),要降低人工砂的細(xì)度模數(shù)有兩種方式:一是提高小于2.5mm的粉砂含量,這就要充收,但該部分粉砂混在含泥較重的骨料沖洗廢水中,必須

15、單獨(dú)設(shè)計(jì)一套粉砂回收系統(tǒng),這不僅回收難度大,也會增加運(yùn)行成本;二是本系統(tǒng)所采用降低2.55mm粗顆粒含量,以產(chǎn)砂率換細(xì)度模數(shù)的方式來解決,損失掉的產(chǎn)砂率可通過提高制砂車間設(shè)備負(fù)荷率,控制制砂料倉骨料級配和含水率等綜合措施使之減少最低.在本系統(tǒng)制砂工藝設(shè)計(jì)時(shí),制砂車間破碎設(shè)備的生產(chǎn)能力留有一定富裕,配置有3臺PL9500制砂機(jī)(單機(jī)理論破碎能力250t/h,產(chǎn)砂率49.5%.60.55%)和1臺RSM122(BHS)制砂機(jī)(單機(jī)理論破碎能力110t/h,產(chǎn)砂率50%60%),當(dāng)制砂車間設(shè)備負(fù)荷率為55.6%,即可滿足大壩澆筑高峰成品砂235.7t/h的需求.因此,可通過合理設(shè)置篩網(wǎng)孔徑,使制砂機(jī)

16、產(chǎn)生的35mm的粗砂不全部直接進(jìn)人成品砂倉以減少粗顆粒含量,即適當(dāng)降低制本系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行情況,將制砂篩分車間的下層篩網(wǎng)分上中下部設(shè)置為3.5mm,4mm和5mm的不同孔徑后,把實(shí)測制砂車間設(shè)備負(fù)荷率提高至61.2%,則制砂機(jī)的綜合產(chǎn)砂率為46%55%,制砂能力240.1287.8t/h,細(xì)度模數(shù)為2.21對石粉含量的控制,采取降低級配兩頭粗細(xì)顆粒的含量來解決,即在制砂篩分車間篩出部分粗顆粒,并在進(jìn)砂倉前加石粉處理篩再篩出多余石粉.含量約占石粉的50%,在制砂骨料的洗泥工序中加強(qiáng)沖洗,減少成品砂中泥粉含量以降低小于0.08mm的顆粒含量;并對制砂料倉制砂骨料的級配和含水率進(jìn)行控制,以減少骨料過度破

17、碎,使制砂機(jī)的破碎粒度特性達(dá)到最佳,從而提高破碎骨料0.08mm的顆粒含量.經(jīng)以上措施后,生產(chǎn)的砂可不經(jīng)石粉處理篩處理,直接與粗碎,中碎生產(chǎn)砂相混后即可滿足常態(tài)混凝土砂石粉含量小于18%,碾壓混凝土砂石粉含量小于20%的要求,且石粉中小于0.08mm的顆粒含量為8%10.7%,能夠的顆粒含量要求.3廢水處理及回收人工砂石系統(tǒng)生產(chǎn)排放出來的廢水,先通過高效污水處理器處理,經(jīng)其處理后再自流進(jìn)人清水池回收;泥和細(xì)砂(石粉)則排至污泥池干化車間,利用機(jī)械分離干化工藝進(jìn)行干化和脫水處理后用裝車間排放的廢水均利用廢水處理系統(tǒng)全部進(jìn)行了回收處理,并達(dá)到廢水回收利用率不低于70%,排放懸浮物濃度低于1501T

18、I昏/L的環(huán)保要求,且篩出的部分粗碎,中碎產(chǎn)生的石粉,泥也均得以妥善處理,整個(gè)制砂工藝達(dá)到環(huán)保要求.4結(jié)語思林水電站巖門人工砂石系統(tǒng)于2006年8月第21卷第3期貴州水力發(fā)電GUIZHOUWATERPOWER2007年6月?水工建筑物設(shè)計(jì)與施工?山區(qū)傍山渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面形式淺析蒙進(jìn),向國興(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,貴州貴陽550002)摘要:渠道是水利工程的主要建筑物,渠道斷面形式直接決定渠道的工程造價(jià),而山區(qū)渠道常布置在山脊,山腰等地勢相對較高的位置,因地形相對較陡,故渠道開挖工程量較大.本文主要從山區(qū)地形較陡的特點(diǎn)出發(fā),通過對水力最優(yōu)斷面和經(jīng)濟(jì)斷面的對比分析,尋求山區(qū)傍山渠道的實(shí)用經(jīng)

19、濟(jì)斷面形式.關(guān)鍵詞:水工建筑物;傍山渠道;實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面;寬深比中圖分類號:TU992.23文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:1007-0133(2007)03-0061030前言渠道是水利工程的主要建筑物,渠道斷面通常有梯形,矩形,多邊形,U形或半圓形等多種形式.從水力學(xué)角度考慮,半圓形為水力最佳斷面,但實(shí)際工程中應(yīng)用較少,而較多的選擇梯形斷面.梯形斷面具有施工簡單,邊坡穩(wěn)定,便于應(yīng)用各種材料襯砌等特點(diǎn),適用于堅(jiān)硬巖石中開鑿的石渠.U型斷面目前在中小型渠道中應(yīng)用較多,具有水力條件好,占地少但施工比較復(fù)雜等特點(diǎn).山區(qū)渠道線路往往布置在灌區(qū)山脊,山腰,山腳等相對較高的地勢上,以爭取最大的自流灌溉面積,故山區(qū)傍山渠道有以下特點(diǎn):a.傍山成渠;條件,水力條件,占地情況等因素的影響較大.,VV,VVV黔中水利樞紐工程灌區(qū)總干渠是比較典型的山區(qū)傍山渠道,本文以為該灌區(qū)總干渠設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)資料,以梯形斷面為基礎(chǔ)斷面,通過水力最優(yōu)斷面,實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面的對比淺析,探討山區(qū)傍山渠道的經(jīng)濟(jì)斷面形式.1渠道實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面形式簡析梯形斷面渠道若從水力條件角度考慮,在流量,底坡,糙率一定時(shí)過水?dāng)嗝婷娣e最小的斷面才>1.0,即斷面形式為寬淺式.實(shí)際上,為滿足工程需要所采用梯形斷面的寬深比都為盧水>/3水m,在水工設(shè)計(jì)手冊¨中稱之收稿日期:2