时间：2013-11-29 分类：水力
摘要：锦屏一级水电站大坝细骨料料源采用加工性能较差的大理岩，根据工程需要三滩砂石系统采用干法风选制砂，针对大理岩进行系统改造，采取各种措施有效控制成品砂细度模数、石粉含量技术指标满足锦屏工程设计要求，从而进一步提高产品质量稳定性。
关键词：干法制砂,选粉机剔除石粉,颗粒级配,质量控制,稳定性,管理
1 概 述
雅砻江锦屏一级水电站大坝细骨料采用三滩右岸大理岩料场，该料场大理岩岩石加工性能较差，在国内外选择这种加工性能差的岩石做大坝混凝土细骨料是特例。为了保证成品砂产品质量，结合岩石岩性特点和施工条件，通过试验研究最终确定三滩右岸砂石系统采用选粉机脱粉的干法生产工艺。这种工艺是一种新工艺，该工艺主要采用四破一风选模式，即粗碎解决原岩的初碎;中碎以调整粗骨料级配为主兼大、中石的整形;细碎主要承担制砂;超细碎优化砂料级配;选粉机风选法剔除多余石粉。
2 投产初期产品质量状况
三滩砂石系统建安完成投产后，对成品砂进行跟踪检测，及时了解系统运行及产品质量情况。通过对大量检测数据进行汇总统计，选取几组具有代表性的砂样进行颗粒级配累计筛余分析，如表1、图1所示。
从表1、图1可以得出：成品砂颗粒级配不好，粗细颗粒分部不均匀，细度模数与石粉含量变化明显，波动性很大。无法满足锦屏工程骨料技术要求。
3 原因分析
在加工系统制砂过程影响成品砂细度模数和石粉含量的原因有很多，根据其他工程骨料加工系统经验结合三滩系统独特工艺及设备工况条件进行分析，造成成品砂细度模数和石粉含量不稳定原因主要有以下几个方面。
3.1 原状砂级配差异
前期地质勘测表明三滩大理岩为变质岩，岩石强度偏软，加工性能较差，料区岩性分部不均匀。选取不同料区大理岩经过爆破及破碎设备加工后形成初级原状砂，进行多次取样筛分试验，汇总统计分析发现主要存在四类典型原状砂：粗颗粒较多石粉含量高、粗颗粒较多石粉含量低、粗颗粒较少石粉含量高、粗颗粒较少石粉含量低。分别选取各类具有代表性原状砂进行颗粒分计筛余分析，如表2、图2所示。
从表2、图2可以看出：三滩料场大理岩岩性具有多样性，经过同样的加工方法得到的原状砂颗粒级配存在很大差异。原状砂的粗细程度并没有绝对影响石粉含量的变化，而高石粉含量制约原状砂颗粒级配。所以即使通过同样的设备制砂，原状砂颗粒级配发生变化，细度模数和石粉含量根本无法稳定，变化明显，波动长期存在。
3.2 含水率变化
三滩系统为全干法制砂系统，工艺特点是整个系统加工料源必须为干燥状态。众所周知，毛料含水率一定会对加工系统设备运行产生制约，那么骨料质量必然受其影响。分析选粉机在进料含水率不同情况进行制砂试验，分析如表3、图3所示：
通过试验，从表3、图3可以得出：进入选粉机物料(原状砂)含水率较大，成品砂细度模数较小和石粉含量偏高，同时颗粒级配曲线偏离中砂级配区间的幅度越大。说明系统选粉机剔除石粉能力受原状砂含水率制约，毛料越干燥，选粉机剔除石粉能力越强。因此，保持稳定较小的进料含水率是保证选粉机正常稳定生产的前提，是保证成品砂颗粒级配、细度模数和石粉含量稳定的基础。
3.3 物料分离
受锦屏气候条件影响，工区旱季主要特点就是风大，天气干燥，不利于成品砂自然堆积。三滩系统堆料落差高达15m，堆料过程由于风大，天气干燥，砂料颗粒分离严重，出现外侧粗颗粒多，细颗粒少，内侧粗颗粒较少，细颗粒较多，原本级配不好的成品砂经过分离后，颗粒级配更差;同时三滩系统成品砂仓库容为6～8万吨，由于堆料时间先后、脱水时间差异，物料分离严重。因此，成品砂细度模数和石粉含量也随粗细颗粒的分离产生很大波动。
4 采取的措施
4.1 毛料质量控制
(1)通过原岩抗压强度试验，确定料场开采料区毛料质量，对偏软的大理岩进行弃除，同时严禁覆盖层、风化料等无用料和污染料进入生产系统。通过研究试验总结，找出不同料源的岩石加工性能参数，了解不同岩性加工原状砂颗粒级配，选择合适比较理想的颗粒级配，有意识的对不同岩性的原岩搭配破碎。从一定程度上解决了砂料的级配不良，细度模数波动较大的问题。
(2)岩石爆破会产生大量石粉，控制粒径的同时还要控制成粉率。布孔前结合大量爆破试验选择合适的爆破设计，施工过程控制孔位间排距、装药和联网结构;同时在挖装填井的过程也要注意设备的使用，尽量避免设备与毛料多次硬性接触造成的石粉，填井为粒径块石，底料粉尘全部弃除。
(3)由于三滩大理岩岩性特点偏软易碎，只要高差明显，自由摔落便会有大量石粉产生。从毛料挖装到系统生产都要注意落料高差，在填井过程中尽可能避免空井现象，防止井空深度过高产生大量石粉;同时半成品的堆料也需要保证落料高差不要太大，否则石粉过大。
(4)做好排水设施对连续降雨或暴雨天气造成竖井、半成品堆场雨水聚集形成的渗流及时导排。保证毛料有足够的脱水时间。#p#分页标题#e#
4.2 系统改造
(1)调整反击破转速和进排料口径，改变立轴破在不同线速度和破碎腔型破碎时的产砂率，结合立轴破生产厂家经验，改进了立轴破铁砧，根据最优原状砂颗粒级配确定破碎设备的最为理想的破碎工况。
(2)增加了选粉机的风量，选粉机风机电机由原来的250kw增加到280kw，选粉筒直径、主轴直径、主轴频率也相应增加，同时导向叶片也做了调整;同时对三筛车间的工艺进行了改造，取消三筛车间筛分机3YKR2460的下层钢板，新增胶带机，致使三筛车间筛分机下层原状砂直接进入选粉机，以增加粉机进料口稳定性。
(3)减少闭合循环生产方式，增加开路生产模式，毛料经过破碎产生大量石粉，在得到成品后及时进行成品与半成品的分离，回收成品，减少毛料累计破碎次数降低成粉率。
(4)采用超细碎车间对成品砂5mm～3mm颗粒二次破碎，使其颗粒降级并且从一定程度填充砂料中径不足的情况，从而优化了成品砂颗粒级配。
(5)合理布置系统工艺结构，减少造粉源，包括成品砂跌落成粉，尽可能将造粉率降到最低。
(6)对系统裸露在外的带料皮带、筛分车间、调节堆场进行彩钢瓦封闭，防止雨水淋湿物料。做好竖井、堆场周围的排水措施，修建排水沟、排水管和盲沟，及时将积水排出，尽可能保证毛料含水率较低。
(7)在一筛车间增设底料弃除筛，如果发现半成品毛料含水率较高，系统生产过程，底料弃除筛同时运行将来料<30mm(或<20mm)的料进行弃除，留下的粒径石含水率较低，通过其它各个环节后形成的原状砂含水率要比半成品毛料小得多，保证系统正常运行。同时在一定程度也解决了因多次破碎造成石粉偏高的情况，有利于系统的稳定控制。
4.3 降低物料分离程度
(1)通过精确控制成品砂含水率，增强物料颗粒间吸附力，控制自然堆料落差高度，解决系统堆料过程分离现象。
(2)采用粗细砂搭配供料，皮带运输装车的方式，解决外侧粗颗粒多，细颗粒少，内侧粗颗粒较少，细颗粒较多现象，从而保证成品砂供料的均匀性，有利于各项指标稳定控制。
5 质量管理
5.1 明确组织机构
采用先进的质量管理组织，实施先进的管理工具，实行以项目经理为第一责任人，确立决策、管理、作业三级管理体系，成立工程质量管理领导小组，设置生产调度部、质量管理部具体负责系统运行和骨料质量控制，其中质量管理部还设试验室负责骨料取样检测工作，由技术人员和技术工人组成各专业施工运行车间作业层，具体负责实施各分项目的施工运行管理任务。通过组织管理，实行岗位责任制和生产责任制，建立有效的工程质量管理体系，积极、广泛开展质量管理工作。
5.2 建立有效管理机制
(1)严格按照系统工艺流程、设备生产技术参数、设备开机组合、降尘加水量规范系统生产，任何人未经现场调度人员与质量管理人员许可，不得更改工艺及设备组合。
(2)做好设备保养工作，发现机械设备故障及时进行抢修与更换，保证设备满足系统工作要求。
(3)系统运行设备必须空载预热，带料生产试验人员及时取样检测，检测结果满足要求才能允许生产，过程中运行人员及质控人员要做好现场巡控工作，发现问题及时上报进行处理。
(4)建立突发事情处理机制，一旦抽查发现不合格品，及时通知各生产车间停止生产，安排技术人员对系统生产工艺，设备组合，设备附件等因素进行全面分析、检查，发现问题后处理。同时将成品堆场堆存的部分不合格产品进行处理，再次对生产的成品砂抽检，当产品满足技术要求后，系统可正常生产，否则将继续调整。
(5)通过试验监控原状砂情况，进行选粉机的调整，选择合适的联动组合进行石粉的剔除，有效控制成品砂石粉含量满足技术要求。
6 成 果
截止2012年10月，三滩砂石系统成品砂细度模数基本控制在2.20～3.0以内，单月波动范围≤0.4，上下两月平均值波动范围≤0.1;石粉含量控制在14%～20%。合格率达到90%以上，且稳定性很高，达到锦屏一级大坝优质骨料标准要求。
7 结 语
目前人工砂石骨料采用干法生产的应用越来越多，随着水电事业的深入开发，条件较好的料源已经稀少，料源的先天不足已成为目前技术攻关解决的主要研究方向，并有着十分广阔的发展空间。成功控制系统砂石骨料质量，解决产品质量波动问题，对广泛、多样性的料源取材有重大意义，减少工程投资，有助于解决今后类似砂石系统的技术难题，为大理岩砂用于大坝混凝土积累了经验。
