作者：中國水利水電第五工程局有限公司 魏玲
龍頭石水電站位于大渡河中游的四川省石棉縣境內。砂石骨料系統承擔著電站約90.23萬m3混凝土所需砂石骨料的生產任務，成品骨料總量約210 萬t，成品料生產能力約330t/h，其中細骨料生產能力約100t/h，毛料處理能力約400t/h，二班制生產，產品規格為80～40mm、40～20mm、20～5mm、10～5mm、<5mm 五種，成品骨料級配需用情況見表1。
表1 成品骨料級配需求情況表
料場為安靖壩天然砂礫石料場，位于壩址下游大渡河左岸，距壩址11～12km，有石棉～瀘定公路相通，開采及運輸條件較好。
料場呈SE 向沿河分布，地形平坦開闊，為砂卵礫石層構成的沖積漫灘，分布高程878～883m，長1140m，寬230m，每年5～10 月約有30～40％的料場面積被水淹沒；料場無無用層，有用層水上厚度2.5m，水下厚度2.0m，料場總儲量170萬m3，凈礫石儲量152.23 萬m3，凈砂儲量72.15 萬m3。
料場礫石成分主要為花崗巖，其次是輝綠巖、砂巖等，磨圓度較好，呈圓～次圓狀。料場>150mm粒徑顆粒含量為13.5％，150mm～5mm 粒徑顆粒含量為58.27％，<5mm 粒徑顆粒含量為28.23％。礫石含量平均值為71.77％，粒度模數為7.32，天然密度2.15g/cm3，軟弱顆粒含量平均值3.12％，含泥量平均值1.54％，超過標準要求的<1％。料場含砂率平均值為25.15％，砂的細度模數除緊靠河邊有一組為0.69 外，其它為1.25～2.81，平均值2.10，屬于特細砂～中砂，礦物成分為石英、長石，平均粒徑0.32，含泥量1.27～12.22％，平均值4.50％，砂的粒徑及含泥量均未滿足標準要求。
料場粗細骨料含泥量均超出標準，粒度模數、細度模數及砂的平均粒徑略微偏小，有機質含量淺于標準色，骨料的堿活性試驗表明所檢測的砂、礫石均為非活性骨料，其它指標均能滿足混凝土骨料的質量要求。砂礫石料場天然級配與各粒徑骨料需用級配比較見表2。
表2 安靖壩料場天然級配與各粒徑骨料需用級配比較表
從表2 可以看出，安靖壩天然料場砂礫石級配不均衡，>40mm 的各粒徑級配均有富余，但<40mm的各粒徑級配不足；從料場總儲量和各級配需用量進行比較，料場總儲量有較大富余，但40～5mm的各粒徑級配儲量不足，其余各級配儲量上均有富余，因此必須采用破碎加工以補充40～5mm 的級配料的不足。
根據表2，以不破碎制砂為原則，利用200～40mm 粒徑的富余部分來破碎調整級配，初步選定2 種設計方案。
方案一：一段破碎，采用1 臺圓錐式破碎機來完成破碎，生產不足部分的中石、小石、豆石，以調整各級配骨料。
方案二：中碎、細碎兩段破碎，采用2 臺圓錐式破碎機分別進行中碎和細碎，生產不足部分的中石、小石、豆石，以調整各級配骨料。
3.2.1 方案一工藝流程設計
3.2.1.1 原料開采
在料場用反鏟采挖，大于400mm 粒徑的大卵石在裝車前剔除，粒徑小于400mm 的砂礫石裝自卸汽車運輸至加工系統受料部位。
3.2.1.2 骨料加工
(1) 工藝流程
系統必須能夠生產出大石(80～40mm)、中石(40～20mm)、小石(20～5mm)、豆石(10～5mm)、砂(<5mm)五種骨料。根據破碎機在相應開度下的破碎曲線，經過級配平衡計算（見表3），采用一段破碎來完成對整個生產的級配調整，確定工藝流程見圖1。
表3 方案一級配平衡計算表
(2) 設備選型
① 預篩分
經過條篩預篩分后粒徑大于200mm 的料直接堆在受料斗旁作棄料處理；粒徑小于200mm 的料送入篩分樓。
② 初篩分、復篩分
初、復篩分重疊在主篩分樓上布置。初篩分設置1 臺2YAH2148 篩分機，共2 層篩網，復篩分設置1 臺2YA2148 篩分機共2 層篩網。經過級配平衡計算，通過篩分機的流量見表5。篩分機出口處設置多格翻板式分料漏斗控制成品大石的產出比例以達到產需平衡。
③ 破碎
經過初篩分后將200～80mm 的料及80～40mm 的富余料送入破碎，進入破碎機的平均流量為173.8t/h，當選用1 臺山特維克S4800型圓錐破其排料口為25mm 時生產能力約205～235t/h，生產能力和破碎級配完全能滿足要求。
④ 豆石篩分
選用與破碎相配套的2YA1236 篩分機，其第一層篩網10mm、第二層篩網5mm。篩分機出口處設置多格翻板式分料漏斗控制成品豆石的產出比例以達到產需平衡。
⑤ 成品骨料儲存
按規范要求，成品粗骨料堆場活容量不小于3～5 天用量，成品細骨料堆場活容量不小于7 天用量。根據混凝土高峰期澆筑強度，計算出成品骨料最大儲存量為12000m3。同時在大石料堆中設置緩降裝置以減少產生遜徑的機會。
⑥ 成品骨料裝車和計量
外供骨料裝車按裝載機裝車方式設計，在骨料堆倉底鋪設30cm 混凝土底板，裝載機入倉直接裝自卸汽車，計量由設置于場地內的地磅稱量。
3.2.1.3 技術特性表和主要設備
表6 方案一砂石骨料系統技術特性表
表7 方案一砂石骨料系統主要設備表
3.2.2 方案二工藝流程設計
3.2.2.1 原料開采與方案一同。
3.2.2.2 骨料加工
(1) 工藝流程
方案二采用兩段破碎來完成對整個生產的級配調整，經過級配平衡計算（見表8），確定的工藝流程見圖2。
表8 方案二級配平衡計算表
圖2 方案二工藝流程圖
(2)設備選型
① 破碎
經過初篩分后將粒徑為200～80mm的料送入中碎，中碎選用與方案一相同系列的山特維克S3800 型圓錐破碎機，能滿足要求。經過初篩分后將粒徑為40～80mm 的富余料送入細碎，進入細碎的平均流量為88.7t/h，當選用1 臺諾德伯格GP100型圓錐破其排料口為22mm 時的生產能力約100～110t/h，能滿足要求。
② 篩分、成品骨料儲存、成品骨料裝車和計量與方案一同。
3.2.2.3 系統技術特性表和主要設備
表9 方案二砂石骨料系統技術特性表
3.3.1 各方案的特點
方案一工藝流程簡單流暢，充分考慮到了料源的特點（需破碎料的粒徑不大）和圓錐破碎機的性能參數（進料口尺寸滿足要求，在選定的開度下破碎曲線接近設計需要的破碎比例，能同時完成中碎和細碎），利用較少的設備來完成骨料的生產。
方案二與方案一的差別主要是在初篩分后增加一道中碎工藝，由此增加1 臺中碎破碎機、3 條膠帶輸送機、1 個中碎緩存料堆和1臺振動給料機，各破碎機分工明確，強度不大，滿足設計要求。
3.3.2 方案對比
表11 方案對比情況一覽表
經過方案對比，確定選擇工藝流程更為簡單、臨時工程量和總裝機較小、占地面積較少的方案一作為本工程砂石骨料加工系統的工藝流程方案。
砂石加工系統生產用水采用2 臺IS150-125-315型水泵(揚程32m、單臺流量200m3/h)直接供給，不設水池。系統用電采用1 臺S9-630/10 型變壓器供給。系統控制采用工業計算機與PLC 聯合控制，對系統內所有設備均采用實時監控。
進行砂石骨料加工系統工藝流程設計時，首先應全面弄清料源情況，才能初步確定加工系統工藝流程；同時應充分了解加工設備的性能參數，才能正確進行設備選型；其次，必須進行多種方案的設計和對比，才能選出最優的設計方案。
正確選擇砂石骨料系統工藝流程十分重要：工藝流程合理才能保證加工強度滿足要求；工藝流程越簡單，投入的加工設備少，越利于運行控制，占地面積相對較小，臨建工程量減少；系統總裝機越小，才能降低成品骨料的單價。
