精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)砂石料生產系統混凝土90%由砂石料組成，每立方米混凝土需1.5m3砂石骨料，約合2.2t/m3。砂石料生產系統是混凝土大壩的糧倉，是工程的命脈。因此，砂石生產系統的。規(guī)模也十分龐大，對工程建設的影響重大，應高度重視。砂石料源的選擇砂石料的分類：天然砂石料、人工砂石料。砂石料的綜合成本：除計入開采、加工運輸等成本外，還應包括料場及加工系統建設的土建和設備的一次性投資，以及采用不同類型骨料配制混凝土時其它成分材料差額的費用等。有些工程招標時明確，綜合成本還包括剝離層、邊坡支護、場地排水、環(huán)境保護的費用。水工混凝土骨料的質量技術要求：詳見《規(guī)范》品質要求：骨料的級配、容重、比重、熱學性能、物理力學指標（濕抗壓強度）。有害成分：云母（＜2%）、堿骨料、有機物、黏土、硫化物等應控制在一定范圍。砂石料源的選擇：最佳料源選擇方案取決于料場的布局、開采條件、可利用料的貯量，質量級配、加工條件、棄料量、運輸方式、運輸方式、運輸距離及生產成本的因素，并結合工程實際進行綜合技術經濟論證。料源分類：天然砂石料場：陸上料場、河灘料場、河床水下料場。人工料場：采石廠。工程開挖利用料：導流隧道、壩肩壩基開挖等棄渣。砂石料的開采：砂石料開采量：砂石料需要量應按各級配混凝土需要量按比例分別計算。初估時，可以按每立方米約需1.5m3砂石凈骨料，其中，粗骨料1.067m3（1.5t）,細骨料0.433m3(0.7t)。折合成開采量時需計入開采、加工、運輸、儲存等的損耗系數。系數可參閱有關資料。人工料場的開采：一般用鉆爆法松動巖體，控制開采石塊的粒徑，用鄂式破、反擊破、移動式破碎站破碎，對超大塊石用二次爆破或液壓破碎錘處理。砂石加工廠砂石料加工廠就是經過“破碎篩分沖洗”工藝，制成成品砂石料的場所。現代水利水電工程要求砂石加工廠，“現代化、高標準、綠色環(huán)保、智能節(jié)能”。加工廠由粗碎、中細碎、篩洗、制砂等車間單元組成，三個生產環(huán)節(jié)，即毛料生產、半成品料生產、成品料生產。粗碎車間：最大進料粒徑可達1000mm以上，將石料破碎到300～70mm，采用反擊破、鄂破、旋回破篩分一體化布置，使粗碎大大優(yōu)化。中細碎車間：將石料破碎到70～20mm～1mm,采用閉路生產工藝，可以按需生產，新式反擊式破碎機大破碎比，高效能。圓錐破碎機（單缸和多缸），粒形好，產量高。應用于三峽、江埡等。人工砂石料工藝篩分工藝：新型篩分設備，超寬篩、高強鋼網篩、球擊篩面篩等篩分效效率高、噪聲低、不塞孔。高效脫水篩。棒磨機制砂：產品穩(wěn)定，粒徑、細度模數良好，缺點，產量低，耗鋼量大。制砂車間：破碎機制砂：旋盤式圓錐破碎機、沖擊式破碎機制砂。棒磨機、破碎機聯合制砂：取長補短，是理想方式。砂石加工廠生產規(guī)模的確定：a.按混凝土最高月澆筑強度計算。b按骨料需要量累計曲線確定。毛料生產：粗碎小時理論處理量主要由混凝土澆筑高峰月強度和工作時間確定，毛料儲備一般不少于高峰期10d的用料，力求多儲毛料，少儲成品料，力求均衡生產。半成品料生產：主要是預篩分和超徑破碎，開路工藝：超徑作廢料處理。閉路工藝：超徑破碎后進入預篩分循環(huán)。成品料生產：骨料的篩分是核心生產單元，是質量控制的重要工序。成品料的儲備應滿足3～5d需要量。國內幾個水電項目的人工砂石廠生產規(guī)模序號工程名稱生產規(guī)模(t/h)單機產能(t/h)高峰月混凝土強度（萬m3）1三峽下岸溪2700600552三峽古樹嶺200012503龍灘大法坪25004索風營100060011.245棉花灘50050066構皮灘1200600157居蒲渡120060011.3設備選型及工藝：設備選型在兼顧招標采購相關要求時，須充分考慮設備技術先進，性能可靠，經濟合理和使用經驗的成熟；考慮設備對硬巖的適應性，在工程前期設計階段必須做巖石有關指標的小型試驗，取得科學數據，作為砂石系統設計的依據。生產能力和產品的質量工藝要求；同一破碎段宜選用同一規(guī)格型號的設備，簡化機型，以利于配件供應和維護，并要求關注不同破碎段之間設備的匹配性。粗碎設備：鄂式破碎機：適用500t/h以下，結構簡單，價格便宜，但襯板易碎。旋回式破碎機：適用500t/h以上，處理能力大，粒形較好，但價格貴、土建工程量大，維修復雜。反擊式破碎機：破碎比大（20左右，最大50～60），粒形好，產量高，能耗低，結構簡單，廣泛應用。如：龍灘、小灣、光照、溪落渡等工程。中、細碎設備：圓錐破碎機：體積小，破碎能力大，級配粒形好，但價格高。三峽、棉花灘、二灘。反擊式破碎機：立式沖擊破碎機：有“石打石”、“石打鐵”兩種。是超細碎機的粒形優(yōu)異，級配可調，土建工程量小，安裝費低。制砂設備：棒磨機制砂：傳統國產設備，具有結構簡單，工作可靠，粒形好，級配連續(xù)，細度模數穩(wěn)定，但機體自重大，能耗高，制砂成本高。制砂用棒磨機通常采用兩端軸孔進料，中間孔排料型要求給料粒徑20mm以下。破碎機制砂：旋盤式圓錐破碎機制砂；立軸沖擊式破碎機制砂。設備結構簡單，破碎性能優(yōu)越，產品粒形好，針片狀含量低，，但砂的細度模數較大，且中間級配偏少。石打鐵形式的破碎機成品砂粒形好，設備可靠，磨損較小，運行成本低，一般優(yōu)先選用石打鐵形式的立軸沖擊式破碎機。棒磨機、破碎機聯合制砂：近20年來，我國砂石加工工藝技術，設備制造水平，得到了大幅度提高，新型高性能破碎機和篩分機，砂脫水設備的應用有了長足發(fā)展，新型沖擊式制砂機的應用，打破了傳統單一的棒磨機制砂工藝，符合“多碎少磨、以破代磨、破磨結合”是理想的制砂新工藝，廣泛應用許多工程，一般采用以立軸沖擊式破碎機為主要制砂設備，而通過棒磨機實現成品砂細度模數與石粉含量的調節(jié)。龍灘采用“立軸沖擊式破碎機+棒磨機”按1:2比例組成，產量粒形級配滿足要求。濕法生產：是指一、二、三級破碎段全部采用濕式生產工藝。用水量大，成本高。三峽下岸溪，二灘。干法生產：是指幾個破碎段全部采用干式生產，工藝簡化，節(jié)省生產用水。半干法生產：粗碎采用濕法生產，中細碎采用干法生產。該工藝目前廣泛應用。砂石篩分設備和工藝：高效振動篩分機：篩網鋼絲編制，較橡膠網、聚胺脂網開孔率高40%，噪音小，耐磨，不易堵塞，效率高。篩分工藝：預篩分：粗碎后分離＞150mm.主（分級）篩分：對＜150mm的混合料進入分級篩分系統，每組4層篩網，分出5級料沖洗系統：一般設沖洗系統。砂石料生產的環(huán)境保護：應選擇儲量大，覆蓋層厚度盡量小的料場。開采過程中的環(huán)保措施：支護排水、堆存邊坡監(jiān)測、降塵防噪、爆破安全、清場和植被恢復、復耕造林等。砂石加工過程中的環(huán)保措施：主要是“防塵降噪”。要求，設備選型考慮環(huán)保；生產工藝考慮環(huán)保；廢水達標排放；廢渣妥善處理。龍灘砂石系統的的經驗教訓砂石系統的組成：砂石場開采+砂石料加工+供配電及電氣控制+供排水及廢水處理+道路及輔助設施。石料開采、運輸、粗碎工藝：原工藝：鉆孔爆破挖機移動式鄂破站移動帶式輸送機利用山坡地形的分段溜槽設置堆場短廊道帶式輸送機堆場擴容工藝：鉆孔爆破挖機自卸汽車溜井井內破碎洞內帶式輸送機毛料堆場洗石工藝：＞80mm進入中碎料倉二次破碎。原工藝：毛料預篩分＜80mm圓筒洗石機第二篩分車間篩分清洗問題：故障多，啟動難，振動大，無法正常運轉。改進工藝：僅對＜40mm的石料進行清洗，篩分車間篩分成品料效果：運行可靠，滿足質量要求。制砂工藝：立軸沖擊式破碎機+棒磨機按1:2比例組成，產量、粒形、級配滿足要求。幾個工程的設備選型設備選型粗碎預篩分中碎主篩分細碎制砂棉花灘JM1211HD鄂破一臺500t/hVMHC60/給料機一臺S4000EC旋式破一臺502t/hH400MC圓錐破290t/hB9000石打石立軸破433t/h索風營NP1313反擊破2臺，單機產能470t/hYRK1845重型振動篩2臺NP1213反擊破2臺，單機產能350～400t/h2YKR24603YKR2460圓振篩各1臺；VI400制砂機2臺PL8500立破機2臺500t/h砂篩分：2YKR24604臺2YKR20562臺三峽下岸溪PX900/50單機600t/h和50/65MK-Ⅱ單機1200t/h各2臺2YAH2148振動篩6臺,單機1200t/hHP500ST-C3臺，單機580t/h2YKR2460各10臺HP500ST-F3臺單機580t/hPYT-Z22272臺單機500t/hB90005臺單機150BMZ21366臺單機50t/h居蒲渡PXZ0913旋回破1臺（國產）JM1211HD鄂破一臺（進口）YKR1845重型振動篩2臺PF-1320-Ⅱ反擊破2臺圓振動篩3組，每組2YKR2460各3臺PFQ1210強力反擊破2臺VSIRP109立式沖擊破（進口）PL9000立式沖擊破（國產）BMZ2136棒磨機2臺砂篩：3YKR18524臺大型工程砂石系統的管理招標模式砂石系統招標模式的主流是：業(yè)主單位委托設計單位編制招標文件，施工單位帶方案投標，并負責設計、施工、安裝、運行全過程費用。其中，建安工程總價承包，成品砂石料按碎石級配、成品砂單價承包。主要破碎設備有兩種采購模式承包商自行采購：由承包商按投標承諾進行設備采購，業(yè)主可以墊資或支付預付款給于支持，如：小灣、瀑布溝。缺點是承包商常常“優(yōu)化設備”，不利于工程保障。業(yè)主采購主要進口破碎設備：由業(yè)主采購部分主要設備（進口破碎設備），在招標文件中明確設備回購率，由承包商利用該設備帶方案對砂石系統投標，負責設計、施工、運行，工程完工時承包商按投標承諾對設備進行殘侄回購，如；龍灘、景洪、彭水等，缺點是協調量大。業(yè)主應在設備出廠驗收階段，要求承包商參與，盡量將問題消除在早期。砂石的生產供應管理：通常是砂石料承包商向業(yè)主簽訂合同提供砂石料業(yè)主按合同規(guī)定向混凝土工程供應砂石料。砂石料承包商簽訂砂石生產協議。協議明確數量、質量、交貨點、檢測、業(yè)主 價款結算等。混凝土承包商簽訂砂石供應協議。由業(yè)主或（混凝土承包商）在混凝土拌和場設立計量、檢查站。業(yè)主（監(jiān)理）、砂石料承包商、混凝土承包商三方的計量人員共同計量簽證，作為月支付的依據砂石系統的費用結算：費用一般分為兩部分，一是覆蓋層剝離，無用料處理及邊坡支護結算，為單價合同。由承包商在投標時自主報價，砂石生產過程中依據監(jiān)理確認的工程量結算費用。二是成品砂石的結算，依據送至拌和樓的總量按月結算，費用包括毛料開采破碎篩分堆存運輸全過程，并包含砂石廠運行管理維護全部費用。三峽下岸溪人工骨料加工系統，成品砂45.55元/t，成品碎石60.91元/t。碾壓砂加工系統工藝流程給料粗碎i=4半成品倉 中碎i=5～6_+篩分轉料倉立軸破碎機制砂車間i=6～8+-篩分高速立軸破超細碎粉砂車間i=4～5成品碾壓混凝土制砂新技術碾壓混凝土砂的品質：水電工程砂石料要求嚴格，一個砂石系統的設計成功與否，都取決于砂的生產工藝。水工混凝土施工規(guī)范和碾壓混凝土施工規(guī)范對砂的質量標準如。砂的質量標準表1項目指標備注天然砂中含泥量（%）≤5人工砂中石粉含量（%）10～22系指小于0.16的顆粒堅固性（%）＜10云母含量（%）＜2表觀密度（g/cm3）＞2.5視密度小于2g/cm3輕物質含量（%）＜1硫化物及硫酸鹽含量（%）＜1有機物含量淺于標準色優(yōu)質砂的品質指標：級配符合國標要求，嚴格控制在標準中砂Ⅱ區(qū)內。細度模式控制在FM=2.5～2.7±0.2.力爭達到2.5～2.7±0.15。石粉含量：常態(tài)混凝土砂8～15%;碾壓混凝土砂16～22%。含水率：控制在≤4～6%。能耗指標≤5kwh/t成品砂。水耗指標≤1t/t成品砂。鋼耗指標≤0.5kg/t成品砂。環(huán)保排放要求達標，空氣≤3mg/m3,水≤200mg/m3，噪聲≤70db工藝線路簡單，計算機自動控制，工廠化生產。見工藝流程圖。二、制砂技術制砂工藝是砂石生產的核心工藝,前幾年國內大多數工程制砂主要采用三種形式：棒磨機制砂、立軸破制砂、立軸破和棒磨機聯合制砂。棒磨機制砂的特點是：（1）成品砂質量穩(wěn)定、粒形好；（2）耗水、耗電量高、鋼棒耗量大；（3）建筑安裝量大；（4）石粉損失量大、水處理費用高。立軸破制砂的特點是：（1）工藝流程簡單，單位能量消耗低；（2）5~2.5mm的石料反復循環(huán)破碎,破碎效果差,能量消耗略偏大；（3）成品砂中2.5~1.25mm、1.25~0.63mm粒徑的石料偏少；（4）成品砂的粒度模數控制難；（5）成品砂率偏低。立軸破和棒磨機聯合制砂的特點是：（1）集中了立軸破、棒磨機制砂的優(yōu)點，克服了中徑含量問題、石粉過多流失問題等；（2）流程中仍然保留了棒磨機及其不足之處；（3）工藝流程復雜、設備品種多。由于以上三種制砂方式都存在不同的缺點，根據立軸破碎機破碎巖石的機理，對于不同的巖性，不同的給料量，不同的給料粒徑和級配，不同的轉子線速度，甚至進料的含水率變化，都將對產砂量和砂的粒度組成、細度模數、石粉含量等質量指標產生影響。因此，研究試驗應用兩種不同轉子速度的立軸破聯合制砂的思路就成了必然的選擇。按照這一思路，水電九局在其承擔的一些工程項目中，如湖南皂市、貴州索風營、沙沱等水電站進行了一系列的試驗研究和生產實踐，取得了比較理想的成果。該制砂工藝的主要內容是：（1）經破碎后的石料（5~40mm）送入常速度（v=50~70m/s）的立軸破碎機破碎，破碎后進入篩分機分級，＞5mm的石料返回轉料倉，5~2.5mm的石料送入高速(v＞75m/s)的立軸破碎機再破碎,經再破碎的石料與＜2.5mm的石料混合后進入成品倉。實際上第二級高速立軸破碎機起了比棒磨機更大的調整粒度組成和石粉含量的作用。（2）破碎物料含水量的影響。破碎物料含水量在一定范圍內時，對除塵效果起到重要作用。但含水量較高時會降低產砂量。經測試分析：●當物料含水量控制在≤2%時，揚塵污染嚴重，必須采取除塵設施。●當物料含水量控制在＞5%時，產砂率明顯降低。且隨著含水量的增加，產量急劇降低。當含水率達到9%~11%時，產砂率幾乎為零。●當物料含水量控制在2%~5%時，物料的破碎效果最佳。●當物料含水量＞11%時，宜采用濕法生產，但產量比半干法低。（3）給料量對砂產量的影響，當給料量較小時，產砂量隨給料量的增加而增加；產砂率有所降低。當給料量達到一定量時，產砂量達到最大值。如PL8500型機最佳給料量值為70~90t/h（物料：灰?guī)r，“石打鐵”破碎腔）。當給料量超過一定值后，產砂量增加不多，而產砂率降低較多，如PL8500型機給料量超過110t/h時，產砂量增加很小（物料：灰?guī)r，“石打鐵”破碎腔）。其原因是：破碎腔內的石料流較大，轉子拋出的石料大部分打在石料流上而不是打在鐵砧上。（4）給料量、給料粒徑、含水率、轉子速度、砂的細度模數、石粉含量間的關系●在相同的物料粒徑、含水率、及轉子速度（即線速度）相同的情況下，給料量增加，成品砂中的石粉含量降低，砂的細度模數增大，當給料量達到一定值后基本穩(wěn)定。●當物料的含水率、給料量穩(wěn)定，轉子速度（即線速度）相同的情況下，物料粒徑（≤60mm）增大，其石粉含量增加，細度模數降低。●在相同的物料粒徑、含水率、給料量下，隨著破碎機轉子速度（即線速度）上升，砂中石粉含量增加，細度模數降低。兩種速度立軸破碎機制砂要點：經試驗分析,采用常速與高速立軸破碎機聯合制砂,可提高成品砂產量與質量,可以實現”以破代磨”工藝,使完全拋棄棒磨機制砂成為現實.（1）常速立軸破碎機的破碎腔體可以為“石打鐵”型,亦可以為“石打石”型,兩者沒有質的變化,只有量上的變化.“石打鐵”型產砂量比“石打石”型高,而前者砂的粒形稍差,石粉含量較多,鐵砧磨損多.（2）高速立軸破碎機的破碎腔體最好為“石打鐵”型,給料量要低些,原因是基于5~2.5mm石料粒徑較小、質量較輕，要使其破碎必須獲得較多的碰撞能量。（3）采用兩種速度的立軸破碎機制砂，適當增加高速立軸破碎機的進料粒徑，可進一步提高成品砂的石粉含量及降低成品砂的細度模數。沙沱電站砂石系統的生產檢驗成果：沙沱電站砂石系統規(guī)模為1500t/h,采用兩種速度的立軸破碎機聯合制砂,投產已一年多,成品砂質量穩(wěn)定,經2008年4、5、6月生產檢測，砂的細度模數均值為2.67,石粉含量均值為18.62%,指標良好、穩(wěn)定。從以上所述采用兩種速度的立軸破碎機聯合制砂工藝的試驗研究分析和工程生產實踐，說明一般情況下砂石系統采用該工藝是可行的,并能獲得較好的產品質量,較高的經濟效益。石粉是制砂過程的伴生物,常態(tài)混凝土和碾壓混凝土對石粉含量有不同的要求,石粉控制也是制砂工藝的一部分。錦屏工程采用大理巖制砂，三灘前期系統生產的成品砂級配嚴重不合格，含粉率高達40~50%，用水洗工藝去粉，造成有用顆粒的大量流失，經專家咨詢，建議改用干法去粉，后施工單位找到選粉機生產廠家，并進行了生產性試驗，取得比較理想的成果，初步結論是：（1）經選粉機選粉后的成品砂中石粉含量隨選粉機主軸轉速和風機的風量變化而變化,說明通過調整選粉機的技術參數來控制成品砂中的石粉含量是可行的。（2）從試驗可知,在保證供料穩(wěn)定和選粉機在同一技術參數的情況下,成品砂中石粉含量在一個穩(wěn)定的范圍內是有可能的。（3）進料含水率在2.2%時，選粉機仍可以正常工作。（4）通過調整選粉機主軸轉速和風機風量可控制成品砂中石粉含量在6～18%范圍內的任一值。（5）經過選粉機剔除粉后，成品砂中的細度模數和中間顆粒級配比例相應有所提高。綜上所述，人工砂中含有的石粉完全可以通過干法風選來剔除，而且剔除的效果較濕法水洗要明顯優(yōu)越，它不但可以保留成品砂中對混凝土有用的石粉，而且可以使得石粉級配呈連續(xù)分布。目前錦屏二級東端系統已采用選粉機去粉，錦屏一級三灘制砂系統也安裝了選粉機，阿海水電站砂石系統也相繼采用這一選粉工藝。人工制砂的研究重點是如何實現“一低、一穩(wěn)、一高”的問題。一低：低含水率，人工制砂含水率控制在6%以下。一穩(wěn)：細度模式穩(wěn)定在2.7～2.9之間。一高：高石粉含量，要求石粉含量17～22%之間。石粉回收是重要環(huán)節(jié)，龍灘、光照、構皮灘等工程進口美國Derrick公司的HI-G細粒物料回收裝置回收石粉，石粉回收95%以上。含水率的控制：機械預脫水：直線振動篩脫水工藝，三峽下岸溪成功應用。成品砂含水率完全控制在6%以下。成品砂堆場重力自然脫水：砂場應有一定的容積，每批次成品砂堆存不少于7d，并配套防雨棚，排水溝等設施。細度模數的控制：從一下三個方面調整細度模數。制砂設備選用立軸沖擊破碎機與篩分機形成閉路循環(huán)生產人工砂，并輔以棒磨機調整人工砂的細度模數。減少棒磨機的進料量、進料粒徑（3～10mm）及鋼棒安裝量。調減成品砂的細度模數：調減立軸沖擊破碎機的進料量、進料粒徑。采用立軸沖擊破碎機與棒磨機聯合制砂工藝，并正確設置各臺破碎機的轉子的運行參數（如線速度），以控制成品砂的細小顆粒，調整成品砂的級配。石粉含量的控制：增設石粉回收裝置：自然沉淀干化后再取石粉摻入砂中。負壓脫水并加速沉淀池石粉干化。強力脫水篩石粉回收系統。單獨建設石粉加工系統。廢水處理與環(huán)境保護廢水處理：設置廢水處理系統，對一篩車間的洗泥廢水、細砂回收車間的廢水、石粉回收裝置廢水進行壓濾脫水（或自然沉淀、抽吸式排泥）回收處理，提高廢水回收利用率70%以上，確保達標排放。除塵：對粗碎車間采取噴霧降塵措施；對制砂產生粉塵的部位實施部分或整體封閉，同時增設專業(yè)除塵設備進行收塵處理。降噪：在噪音較大的棒磨車間等設置隔音墻。我國水電工程人工砂石料加工技術的發(fā)展及應用水工砼中砂石料占砼重量的75～85％，砂石加工系統因而被美譽為砼壩的“糧倉”，由此，砂石系統對于壩工砼的重要性可見一斑。人工砂石料與天然砂石料相比，具有料源豐富、加工受季節(jié)影響小、成品料的粒形及級配良好、拌制的砼有利于溫控及減少砼裂縫等優(yōu)勢而得到了日益廣泛的應用。通過消化、吸收國際先進的人工砂石料加工技術（以下簡稱“人工砂石技術”），并與國內豐富的砂石生產實踐經驗相結合，我國的人工砂石技術不斷創(chuàng)新、豐富，并達到了國際先進水平。1.人工砂石料加工技術的發(fā)展歷程回顧根據人工砂石技術的特點及人工砂石料的應用狀況，我國人工砂石技術的發(fā)展大致可分為三個階段：摸索階段、成熟階段和不斷創(chuàng)新的廣泛應用階段。1.1人工砂石料加工技術的摸索階段我國的人工砂石料應用最早開始于上世紀60年代初建設的貴州貓?zhí)铀娬荆捎眯阅苈浜蟮腻N式破碎機生產人工砂，且規(guī)模較小。65年映秀灣工程建成了生產能力為160t/h的人工砂石系統（以下簡稱“人工砂石系統”），自此拉開了我國人工砂石技術研究、應用的序幕。當時，人工砂石料在國內的生產及應用還處于一片空白，如何進行人工砂石系統的工藝流程設計、設備選型及如何提高產品質量和降低生產成本等，都是要在實踐中探索的問題，人工砂石技術的研究進入了一個漫長的探索階段，這一階段一直延續(xù)至上世紀80年代末。在此期間，大型的人工砂石系統主要有烏江渡、漫灣及五強溪砂石系統等。烏江渡右岸砂石系統設計生產能力500t/h，加工原料為石灰?guī)r，共生產成品骨料420余萬m3。烏江渡開創(chuàng)了國內全部采用人工砂石料作為砼骨料修建大型水電站的先河，為在缺乏天然砂石料地區(qū)修建水電站提供了經驗。漫灣砂石系統，以灰綠色流紋巖為料源，毛料處理能力500t/h，總計生產成品骨料280余萬m3。五強溪砂石系統是截至當時國內最大的人工砂石系統，設計生產能力1150t/h，后經過增容改造，實際綜合加工能力達1200t/h，共計生產成品料585萬m3。這一時期，經過近20年的探索，人工砂石技術雖然取得了一定的成就，但還很不成熟，尤其是系統設計仍然存在著許多缺陷，如工藝設計上采用了單一不變的模式：旋回式破碎機作粗碎；中、細碎主要采用圓錐破碎機；棒磨機濕式制砂等，成品料級配調節(jié)能力不強。另一方面，經過這一時期的生產實踐，進行了多方面的嘗試，逐步解決了實際中遇到的很多技術難題，如花崗巖、石英巖等高SiO2含量巖石對設備的超常磨損的研究等，為我國更大規(guī)模地應用人工砂石料奠定了技術基礎，積累了經驗。1.2人工砂石料加工技術的成熟階段進入90年代以后，水電開發(fā)的步伐加快，二灘、小浪底、萬家寨、大朝山、三峽等一批特大型水電工程的相繼開工建設，為人工砂石技術的成熟提供了千載難逢的機遇。尤其是二灘、小浪底工程，主體工程均采用國際招標，外商的直接參與，帶來了包括人工砂石技術在內的許多國際先進的設備及技術，這對于我國人工砂石技術的成熟起到了積極的促進作用。二灘砂石系統加工規(guī)模為1000t/h（實際生產能力達1200t/h），設備先進配套，設計布局合理，其多級破碎＋制砂的多重閉路循環(huán)工藝及依據地形布置的地下豎井式骨料儲倉，使人耳目一新。特別是系統布置采用了地面、地下、空間立體式的布置，成品骨料全部儲存于山體中開挖的豎井之中，不但解決了場地狹小的難題，而且利用骨料自身重力完成了骨料的垂直運輸，無干擾，最經濟，同時利于骨料的保溫及砼溫控。小浪底工程連地砂石系統，設計處理能力700t/h（后經增容達1000t/h），料源為石英砂巖河卵石，SiO2平均含量為76％，最高抗壓強度達351MPa，是截止目前國內已建工程砂石料加工原料中最堅硬的，對加工設備的磨蝕嚴重。但由于系統采用了國際著名廠商專門針對小浪底這種堅硬河卵石設計的破磨設備，針對不同的粒度采用不同的破碎設備進行多級破碎，并采用任意循環(huán)的靈活生產工藝，不但保證了系統的正常運行，并且創(chuàng)造了高峰期平均月運行時間595h的全國最高記錄。萬家寨人工砂石系統是我國西北地區(qū)的第一座大型人工砂石系統，設計處理能力800t/h。該系統針對人工砂含粉量高、含水量大，易板結、凍結、廊道卸料口上方起拱等問題，采取用推土機配合送料、合理安排各卸料口的卸料次序及卸料時間等措施，取得了較好的效果，為我國在嚴寒地區(qū)進行人工砂石系統的生產、管理提供了寶貴經驗。三峽古樹嶺及下岸溪人工砂石系統，分別采用基坑開挖及下岸溪料場開采的花崗巖為原料。古樹嶺人工碎石系統處理能力2650t/h，下岸溪人工砂生產系統處理能力2400t/h。三峽人工砂石系統不僅規(guī)模巨大，而且其設計吸取了我國30余年人工砂石技術的經驗，大量引進了國際上先進的加工設備，利用HP圓錐破碎機作細碎，并創(chuàng)新地采用了棒磨機與Barmac聯合制砂的生產工藝，代表了當時我國人工砂石系統設計的最高水平。系統至今經過9年的運行，滿足了工程連續(xù)21個月澆筑強度大于40萬m3的高強度用料要求，并多次刷新了砂石料生產供應的世界記錄。上世紀90年代，是我國由計劃經濟向市場經濟轉軌的關鍵時期，水電建設市場的業(yè)主負責制、招標投標制、建設監(jiān)理制、合同管理制的推行和我國改革開放的全面深入，促進了水電施工技術的飛速發(fā)展，我國的人工砂石技術正是依托這些舉世矚目的工程取得了前所未有的成就，并日益發(fā)展成熟。1.3人工砂石料加工技術的不斷創(chuàng)新及廣泛應用階段進入21世紀，百色、龍灘、小灣、構皮灘、溪落渡等特大型水電站陸續(xù)開工，標志著我國的水電建設進入了有史以來的鼎盛時期。而這些工程無一例外地均采用人工砂石料作為砼骨料，以30多年的生產實踐和取得的技術成果為基礎，我國的人工砂石技術由此進入了快速創(chuàng)新的時代并得以廣泛的應用。國際先進技術與我國豐富實踐經驗的有機結合，使我國的人工砂石技術達到了、甚至在有些方面創(chuàng)造了世界一流水平。2.取得的技術成果及創(chuàng)新應用2.1形成了與時代發(fā)展相適應的砂石系統設計新理念并得以創(chuàng)新應用粗、中、細三段破碎＋棒磨機制砂是我國沿用了幾十年的砂石生產工藝模式，至今，與時代發(fā)展相適應的新的砂石系統設計理念已經形成，并因其具有良好的技術性、經濟性而得以推廣應用。這種新的的設計理念概括起來就是：①砂石加工“多碎少磨，以破代磨，破磨結合”；②注重環(huán)保，營造“綠色糧倉”；③分部采用計算機集中控制、攝像監(jiān)控，少人值班，系統高度自動化。通過多段破碎，減少骨料磨碎；以破碎代替棒磨，破碎制砂和棒磨制砂結合，不但可提高成品料質量，極大的減少單位產品的耗鋼量、降低加工成本，而且可簡化生產工藝，減少制砂耗水量及相應的廢水量的排放，有利于環(huán)保。二灘、小浪底砂石系統是采取“多碎少磨”的典范，而破磨結合則是三峽工程的成功經驗之一。這種模式已在龍灘、小灣、構皮灘等工程中得到推廣應用。立軸沖擊式破碎機生產的人工砂，缺少中間粒徑，細度模數高，但加工成本低；而棒磨機所制人工砂，級配好，細度模數易于調整，但加工成本高，二者在技術、經濟上有著良好的互補性，破磨結合的制砂思路是對人工砂石技術的重要創(chuàng)新。由于水電開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的需要，環(huán)保要求越來越高，減少砂石系統的揚塵及廢水達標排放，營造綠色環(huán)保砂石系統，是新世紀砂石系統設計及運行管理追求的目標之一。對系統產生的廢水進行處理，在五強溪及大朝山工程中已有嘗試，但僅是設沉淀池靠泥沙自然沉淀，效果較差。廢水處理工藝在三峽工程中得到完善，并已成功應用于龍灘、彭水、索風營等工程砂石系統中。特別是龍灘大法坪砂石系統，利用山谷地形形成大庫容的堆碴庫，采用意大利勁馬氣動清淤泵及管道系統把回收石粉后的泥碴以96％的濃度長距離輸送到堆碴庫堆存、過濾，做到了廢水零排放，不但效果好，而且運行成本低，是砂石系統廢水處理的重要創(chuàng)新，為砂石系統泥碴處理、營造綠色環(huán)保砂石系統拓寬了思路。采用微機對系統分部進行集中控制，可同時對生產工藝采用模擬屏動態(tài)顯示及利用旋轉變焦攝像頭對系統中的重點部位進行動態(tài)監(jiān)控，可提高系統運行的安全性及運轉率，做到少人值班運行，使系統運轉高度自動化；而且，可利用計算機強大的數據處理功能對系統運行進行有效的管理，如事件記錄、統計、報表及打印、數據儲存及瀏覽等。目前正在運行的和在建的大型砂石系統幾乎全部采用了這種由工控機＋PLC＋工業(yè)攝像監(jiān)控＋動力配電屏組成的微機控制系統，如已投入運行的龍灘大法坪、構皮灘爛泥溝、彭水鴨公溪等砂石系統，在建的如小灣砂石系統等。2.2廣泛采用高性能化的加工設備實踐證明，高性能的加工設備可以簡化工藝，提高產品質量，降低生產成本，因此，高性能化的設備已越來越受到砂石系統設計人員的青睞。高性能的砂石加工設備，是國外礦業(yè)設備生產商根據兩種先進的物料破碎理論研發(fā)的，這兩種理論分別是“層壓破碎”理論和“自沖擊破碎”理論。當前，破磨行業(yè)備受推崇的HP、GP、S、H系列圓錐破碎機都是“層壓破碎”理論的代表；而VI、Barmac、VSI系列立軸沖擊式破碎機則是“自沖擊破碎”理論的代表。這些設備均以“物料粒間破碎”為著眼點，體現在破碎機的性能上便是：設備體積小、重量輕、處理量大，產品粒形好、針片狀少、細粒產品產量高，能耗、鋼耗大幅度降低。正因為如此，這些設備雖然價格昂貴，仍然得到越來越廣泛的應用，如百色、龍灘、小灣、構皮灘等工程均大量使用了此類設備。傳統的粗碎機多采用旋回式破碎機，存在自重大、土建量大、維護復雜的缺點，如三峽工程使用的PXZ1216破碎機，重達232噸，車間高度近30m，大修一次需半個月左右。而目前廣泛使用的進口大型顎式、反擊式破碎機，單機處理能力可達1000t/h以上，自重卻只有50～100t，安裝簡單，與給料量可實現無級調節(jié)的振動給料機組合，運行穩(wěn)定、安全，且維護簡單。除構皮灘砂石系統考慮舊設備的利用仍采用了旋回式破碎機作粗碎外，龍灘、小灣、光照、溪落渡等工程均采用了顎式或反擊式破碎機作粗碎。2.3掌握了不同巖性、不同強度、不同區(qū)域、不同規(guī)模的人工砂石系統的設計技術，干法、濕法、半干法生產方式多樣化，運行管理經驗不斷豐富迄今為止，已用于加工砼人工骨料的石料包括：石灰?guī)r、流紋巖（漫灣）、石英巖（五強溪）、石英砂巖（小浪底）、玄武巖（大朝山）、正長巖（二灘）、花崗巖（三峽）、片麻巖（小灣）等十余種不同巖性的巖石，抗壓強度最高達300MPa以上；生產地域從南到北、從炎熱到高寒氣候；砂石系統的規(guī)模從每小時數百噸到兩千多噸；生產方式大多為濕法加工，部分采用了干法（如棉花灘、百色）、半干法（索風營）生產方式。五強溪、小浪底、三峽工程分別利用高硬度、高SiO2含量的石英巖、石英砂巖、花崗巖軋制人工砂石料獲得成功，為人工砂石料更為廣泛的應用鋪平了道路。并且在上述系統運行中還摸索出了高磨蝕性原料對加工設備超常磨損的應對措施，如采用合金鋼作為易損件的耐磨層、用爆炸法提高高錳鋼的表面硬度、在易損件原料中添加變質劑以細化晶粒來提高易損件的硬度、韌性以及采用合成橡膠篩網等，延長了易損件的使用壽命，降低了人工砂石料的加工成本。現在這些技術均已被廣泛應用。濕法生產廢水排放量大，且在寒冷地區(qū)易受冬季影響；干法生產，粉塵污染難以控制。在索風營人工砂石系統中采用了半干法生產方式，通過控制生產過程中物料的含水量，采取先分級后沖洗、濕砂與干砂混合等措施，既控制了粉塵污染，又減少了生產耗水量及廢水排放量，并采取不同孔徑的篩網篩分砂料，在一定程度上改善了人工砂細度模數偏高的難題。半干法生產方式的成功應用，是人工砂石系統設計及運行管理的又一次創(chuàng)新，豐富了人工砂石加工技術的寶庫。2.4人工砂脫水及石粉回收、摻混技術日趨完善，人工砂質量得到保證、提高傳統的人工砂脫水方法是依靠分級機、重力自然脫水、砂料倉輪換使用等。這種方法脫水緩慢，已不能滿足當今工程高強度施工的要求。在大朝山工程中開始嘗試利用脫水篩在分級機之后對人工砂先期脫去明水，并在砂倉底部設置盲溝利用真空對砂堆進行加速脫水，取得了一定的成效。二灘、小浪底工程中的人工砂脫水及石粉回收系統，設備先進、效果良好，但因設備投入多、工藝復雜，目前在國內仍難以推廣。三峽工程吸取大朝山的經驗，在每臺洗砂機下安裝1臺ZKR1022脫水篩，并對盲溝真空脫水設施進行了改進，以及通過砂堆頂部設置防雨棚及三個砂倉輪流使用等綜合措施，保證了人工砂含水率的穩(wěn)定。目前，人工砂的脫水工藝基本上以此為框架。濕法生產石粉流失量大，石粉回收不但可以變廢為寶，增加人工砂產量，減少環(huán)境污染，更重要的是人工砂的高石粉含量可極大地改善碾壓砼的性能。因此，石粉回收已成為人工砂石系統設計工作的重要環(huán)節(jié)。三峽等工程的石粉回收主要是利用平流式自然沉淀原理進行，存在回收率低、工序多、與人工砂摻混不均勻等問題。龍灘、光照、構皮灘等工程砂石系統運用美國Derrick公司的HI-G細粒物料回收裝置回收石粉，為人工砂石粉回收、摻混提供了新的途徑。該裝置由強力直線振動篩和放射狀水力旋流器組組成，廢水中的石粉回收率可達80％以上，大大減少了廢水沉淀池的清運成本和廢水的處理難度，而且回收的石粉可直接與人工砂進行摻和，且摻混均勻。此工藝必將取代傳統的石粉回收工藝而得到進一步的推廣和應用。石粉的高效回收，既可降低人工砂生產成本，又能調節(jié)人工砂的細度模數，提高人工砂質量，改善砼性能，同時降低生產廢水的處理難度，利于環(huán)保，可謂一舉數得，意義重大，有必要進一步深入研究。2.5高山峽谷山坡地形上系統的布置不斷創(chuàng)新，平洞皮帶機運輸成品料技術取得重大突破大型水電站的施工場地一般都非常緊張，砂石系統場地多為山坡地形。根據人工砂石料分段破碎加工的特點，一般順山坡自上而下分臺階進行布置。二灘砂石系統獨辟蹊徑，采用山坡溜槽＋豎井＋水平隧洞運輸毛料及成品骨料，利用重力完成了總高差達318.5m的骨料垂直運輸，解決了狹窄山坡上布置大型人工砂石系統場地不足的難題，為我們進行類似工程的布置提供了新的思路。目前正在建設的小灣左岸砂石系統，系統設計處理能力2050t/h，采用粗、中、細三段破碎及Barmac與棒磨機聯合制砂。系統布置在坡度為35°~55°的山坡上，布置面積僅2.2萬m2。由于場地不足，系統布置亦采用了豎井＋平洞的方式：在料場中心布置了兩個上部直徑6m、下部直徑12m、深210m的豎井，用于毛料的垂直運輸，兩座大型粗碎車間布置于地下，成品骨料采用豎井儲存及平洞膠帶機運輸。該系統共設置了10個成品料豎井，10個豎井在平面上呈反“F”形布置，采用了明井與暗井相結合的方法。豎井式儲倉總容積11.36萬m3。豎井底部設置4條平洞，洞內安裝膠帶機與拌和系統相接。小灣左岸砂石系統是對采用豎井＋平洞儲存、運輸毛料、成品料技術的具體應用及創(chuàng)新。龍灘大法坪砂石系統設計處理能力2500t/h，粗碎系統設置在采石場，采用了2臺大型的LT140E移動式破碎站及LL12移動式輸送機，實現了料場石料開采、破碎、運輸的一體化。破碎后的半成品料，利用長懸臂拉索皮帶機順山坡設置了兩級轉料倉，實現了高落差條件下從采石場到半成品堆場的運輸。成品料至拌和樓的運輸采用了長隧洞膠帶運輸方式，膠帶機單機長3.95km，有3.55km安裝于隧洞內，設計輸送能力3000t/h。輸送機采用機頭高壓電機及可控起動傳輸（CST）裝置驅動，中央控制室微機全自動控制及攝像監(jiān)控。控制系統具有故障檢測及各種保護功能，可實現機旁無人操作。現已開工建設的金沙江向家壩水電站，1221萬m3砼所需骨料，由上游太平料場半成品堆至向家壩砂石加工系統的半成品料的運輸，亦采用平洞膠帶機方式，設計輸送能力3000t/h，輸送線穿越9條隧洞和8個山溝，隧洞總長達29.31km，目前正在施工之中，屆時將創(chuàng)下類似工程的世界之最。3環(huán)境保護砂石加工系統在生產過程中都會產生較多的廢水、廢渣、粉塵，需進行有效的處理才能滿足環(huán)保要求。廢水處理工藝目前有多種形式，在濕法生產中以刮砂機作預處理，壓濾機作最終處理，將污水處理與石粉回收相結合的工藝（如銀盤工程）取得較好效果；在半干法生產中采用預沉池、螺旋分級機、鏈板刮砂機、豎流沉淀池、斜管沉淀池等相結合的方法也取得可喜的成果，其回收利用率達到85%以上，排放水的懸浮物濃度低于200mg/L，配合圓盤式真空過濾機進行固液分離處理后，可實現零排放（如沙沱工程）。4.存在問題和努力方向（1）必須清楚地認識到料源巖性對于決定加工系統工藝流程和設備選型的重要性。砂石系統加工的對象是巖石，如果對巖石的性狀沒有從本質上認識清楚，必然導致設計方案的盲目性。除了前面提到過的龍灘、小灣、百色、浙江西溪四個工程外，過去的五強溪（石英砂巖）、現在的錦屏（大理巖），都是由于對巖性還沒有吃透造成砂石系統的被動局面。國外水電工程和國內礦冶行業(yè)都要做礦石的小型試驗，決定選礦廠流程和破碎設備選型。對巖性的定量分析應在工程的勘測設計前期進行，通過巖樣的小型試驗取得定量指標（如可磨性指數、可碎性指數等）。現行《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》未包含這些內容，應予補充。（2）兩級立軸破碎機制砂工藝在以灰?guī)r為料源的工程已取得可喜的成果,但對硬巖加工實施的工程還僅有三個（云南蘇家河、云南松江河、廣東臺山）該工藝完全符合國家提倡的節(jié)能、降耗、減排的產業(yè)政策，應該積極深入研究，擴大使用范圍。特別要重點突破玄武巖制砂產砂率低、細度模數大、粒度組成差，石粉含量少的問題。玄武巖不但廣泛分布在水電工程集中的西南地區(qū)，而且其他行業(yè)混凝土骨料也需用到，如這一問題能解決得好，兩級立軸破碎機制砂工藝將會有更廣闊的市場。（3）當前一些工程比較流行采用異地大型生產性試驗的成果來決定砂石系統工藝流程和設備選型,往往會發(fā)生誤導。過去百色工程因輝綠巖料場尚未去覆蓋，從導流洞內取了300噸巖樣運到福建棉花灘工地做試驗，百色用了與棉花灘完全相同的工藝和設備，系統投產后產品指標與原試驗結果大相庭徑，造成工程很被動的局面。關于對異地大型生產性試驗的意見，筆者和其他學者曾有另文敘述，這里就不再展開了。（4）砂石料的運輸占了工程運輸量的很大比例,積極發(fā)展應用長膠帶機運輸砂石料是十分經濟合理的方案。特別是長膠帶機的關鍵技術國內已經解決，不再受制于國外。龍開口工程已率先使用國產長膠帶機，隨著經驗積累，一定會有更多的工程研究采用這一節(jié)能、環(huán)保的技術。（5）當前大型水電工程砂石產業(yè)所用的破碎設備大部分還要依靠從國外進口,其中制砂用的立軸破碎機已部分由國產設備提供,希望我國的機械制造行業(yè)能盡快提供有競爭力的國產破碎設備。（6）國內有的砂石系統在系統運行上已經較多地采用微機控制，提高了自動化程度，但從整體上我們離工廠化自動生產線的水平差距還比較大。我們應把系統建成后經生產性試驗調試好的數據進行編程，輸入微機，運行階段按此操作，并不斷完善，保證成品砂石質量指標能長期穩(wěn)定。（7）國內很多砂