三峽下岸溪人工砂石係（xì）統破碎和製砂設備選型

摘 要（yào）: 在（zài）人工砂石生產工藝係（xì）統中, 破碎和製砂設備是最主要（yào）的砂石生產設備, 下岸溪人工砂石（shí）係統的破碎和製砂機設備的選型經曆了投標、施工設計和增容設計階段（duàn）。經過幾年的生產運行, 可以認為（wéi）該係統的設（shè）備選型整體（tǐ）上是成功的, 基本達（dá）到了技術先進、運行可靠和經濟合理的標準。

一、前言

在人工砂石（shí）料生（shēng）產工藝中, 破（pò）碎和製（zhì）砂設備是最主要的砂石生產（chǎn）設備, 其設備性能的好壞直接影響著整個人工砂石加（jiā）工係統的投資和生產成本。目前國際、國內破碎和（hé）製砂設備廠家繁多（duō）, 品種多樣（yàng）, 其（qí）性能和價格也各（gè）有千秋。如何選擇（zé）合適的破碎、製砂設備, 以（yǐ）保證人工砂石生產係統的（de）運行可靠（kào）性、技術先進（jìn）性、經濟合理（lǐ）性是人工砂石生產係統設計的主要課題。

下岸溪人工砂（shā）石生產係統是長江三峽工程二、三期工程混凝土施工所需成品砂和部分石料的主要（yào）生產基地。下岸溪料（liào）場位（wèi）於三峽壩址下遊（yóu）12km 處的雞公嶺, 料場岩石（shí）為斑狀花崗岩, 另有少量輝綠岩晶（jīng）脈等（děng）分布。斑狀花崗岩（yán）一（yī）般（bān）呈灰白色或肉紅色, 粗粒斑狀結構、塊狀結構（gòu）。岩石整體性（xìng）能較好, 抗壓強度高, 磨蝕指（zhǐ）數較（jiào）大。

二、設計規模（mó）

 根據三峽工程混凝土施（shī）工計劃和人工碎石總體平（píng）衡（héng）要求,下岸（àn）溪人工砂石係統設計（jì）規模需滿足如下條件:

 ①2000 年高峰月混凝土澆築所需（xū）55.59 萬m³的（de）人工砂石和 17.4 萬m³的碎石供應要求;

 ②2001 年高峰月混凝土澆築所需40.4 萬m³的人工砂石和 23.9 萬m³的碎石供應要求;

 ③2004 年高峰月 55.59 萬m³混凝土人工（gōng）砂石和碎石（shí）的供應要求。實行每月 25d、每天 20h 的工作製度。從設計處理規模上看,下岸溪（xī）人工砂石料生產加工係統 是目前世界上最大的砂石料（liào）生產和加（jiā）工基地。經過係（xì）統的典型工藝流程計算,各個車間要求處理量如表 1。

表1  各車間砂石處理量

三、主要車間設備配置概況

 下岸溪砂石加工係統破碎（suì）和（hé）製砂設備配置情況如表 2 所示。

表2  破碎和製砂設備實際配（pèi）置情況

滿負荷試（shì）驗表明: 主要設備的生產能力均已達到設計要求, 設備運行情況（kuàng）基本正常, 產品特（tè）性基本達到設計要求（qiú）。各設備實際配（pèi）置（zhì）情（qíng）況如表 3 所示。

表3  各種設各（gè）實際配置情況

50- 65MK- Ⅱ、B9000、B9100 等破碎（suì）設備均是在國內首次使用。總的（de）說來,它們普遍具有生（shēng）產性能良好、生產效率高、維（wéi）護方便等特點;但 B9000、B9100 等（děng）設備卻具有易（yì）損件更換頻率高造（zào）成生產成本高等缺陷（xiàn）。

四、設備的選型（xíng）和配置方案

下岸溪（xī）人工砂石係統的設（shè）計、建築安裝和生（shēng）產運行由三峽工程建設三七八聯營總公司全過程承包, 從選型設計的（de）過（guò）程看, 破碎（suì）和製砂設備的選型經曆了（le）投標設計、施工設計和（hé）增容設計階段。

1.投標設計階段

本階段破碎（suì）和製砂（shā）設備的選型主要依據是響應（yīng）招標文（wén）件的要求,選擇（zé）能滿足（zú）生產（chǎn）能力和產（chǎn）品質量的設備,考慮的重點（diǎn）是係統運行的可靠性,設備選型的範圍主要是國產設備。粗碎車間選用國產 PXZ- 900/130 液壓旋（xuán）回破碎機;中碎車間選用國產 PYT- B2235 標準圓錐破（pò）碎機; 細碎車間選用國產PYT- Z2227 中圓錐破碎機; 超細碎車間選用美國 Nordberg 生產的 HP700高性能（néng）圓錐破碎機; 棒磨車間選用國產 MBZ2136 周邊排礦棒磨機。各車間主要設備配置見表 4, 其主要技術參數見（jiàn）表 5。

表4  投標設計階段設各配置

表5  投標設計階段（duàn）破碎設各主要技術參數

下岸（àn）溪人工砂石係統投標設計由（yóu）於時間短,設計人員（yuán）無法對國際、國內的設備進行全麵比較,投標設計選型研究相對比較（jiào）粗糙（cāo）。從各個車間（jiān）設備（bèi）選型配置情況看,主要（yào）存在如下問題:

①粗碎（suì）、中（zhōng）碎、細碎全部采用國

產設備,產量低,產品粒形差。

②設備數量多,配套工程費多。

③超細碎車間設（shè）備配置價格昂貴。

2.施工設計階段

破碎和（hé）製砂設備的選型是施工設 計 階 段（duàn） 中 最 重 要 的 設 計 內 容 之一。本階段（duàn）的（de）設備選（xuǎn）型是在設計的基（jī）礎上, 結合（hé）國際、國內破（pò）碎製砂設備（bèi）的性能進（jìn）行全麵的優化設計。在保（bǎo）證係統運行可靠性的前提下, 進一步提（tí）高整個係統的（de）技術先進性和經濟合理性。施（shī）工設（shè）計各車（chē）間設備配（pèi）置情況（kuàng）見（jiàn）表 6。所選設備的主要技術性能參數見表 7。

表6 施工設計階（jiē）段設備配置

表7 施工設計階段設（shè）備主要技術參數

表8  Barmac9000的產品特性（xìng）

表9  Barmac9000生產砂的組成和細度模（mó）數

從投標設計與施工設計中可以看出, 破碎機製砂設備選型變（biàn）化很大, 這樣提高了本係（xì）統的技（jì）術（shù）先進性。所選用的兩（liǎng）種設備屬於國際上先進、國內首（shǒu）次使用,即:衝擊式（shì）破碎機 B9000 和圓錐破碎（suì）機 HP500。在B9000 中, 物（wù）料一部（bù）分供給高速旋（xuán）轉的（de）轉子,一部分通過破碎腔,在離心力作用下向轉子外（wài） 高 速 投 射,線速度達 60m/s,與破碎腔內物料相撞擊而破（pò）碎, 由轉子拋射的物料與腔內物料成直角碰撞, 繼而產生物料在腔（qiāng）內旋流, 高（gāo）效率發揮破碎性能（néng）,由此出現的（de）石擊（jī）石, 使得產品粒形多呈立方體（tǐ）。

HP500 有處理能力大, 過載、過鐵保護功（gōng）能（néng）先（xiān）進, 製造緊密, 運行性能可靠, 產品（pǐn）粒形好的特點, 其構造與圓錐破碎機大體相同, 破碎力（lì）大, 用來處理大於（yú） 50mm和小於 5mm的石料, 隻需更換定錐襯板即可。經過一段時間的生產運行, 其產品粒徑產量均能（néng）達到（dào）設計要求, 檢驗表如表10 和表 11。

表10  HP- 5OOST- C產品檢驗

表11 HP- 5oosT- F產（chǎn）品檢驗

下岸溪人工砂石係（xì）統的施工設計與投標設計相比較有以下特點:

①破碎設備采用了國際上一（yī）流（liú）的先進設備, 與下岸溪人（rén）工砂（shā）石係統這一目前世界上最大跨世紀工程相匹（pǐ）配, 技術先進;

②設備的購置費大為節約, 原投（tóu）標設計（jì）國產設備費為 2228 萬元, 進口設備在上海到岸價格 415 萬美元（yuán）,考慮進口設備匯率和增值稅等, 折合人民幣 4855 萬元, 而施工設計國產設備費為（wéi） 1099 萬元, 進（jìn）口設備 265萬美元折合人民幣 3099 萬元, 兩項合計破碎、製砂設備的購（gòu）置費 4189萬元, 即施（shī）工設計破碎、製砂設備的購置費節（jiē）約人民幣 2954 萬元。

3.增容設計階段

1998 年古樹嶺人（rén）工碎石加工料源經測量存在較大缺口, 不（bú）能滿足二期工程人工骨（gǔ）料（liào）的需求, 總公司決定提前實施（shī）下岸（àn）溪人工砂石加工係統擴建, 使其具有成品碎石生產能力。本次設計是在總結前兩次設計的經驗基（jī）礎上進行的。各個車（chē）間設備配置情況（kuàng）如表 2 所示; 單台設備實際處理能力如表 3 所示。

本次設計選用了國際上先進的50- 65MK- Ⅱ旋回破碎機。該機由（yóu）SVEDALA 公司生產（chǎn）, 其構（gòu）造與目前國內的旋回破碎機的主要區別是: 偏心套齒輪在底部, 傳動方式為電動機與傳動（dòng）軸直（zhí）聯, 傳動（dòng）齒（chǐ）輪為螺旋（xuán）傘齒。破碎原理為中心軸作旋擺運（yùn）動,破碎圓錐時（shí）而靠近、時而離（lí）開固定錐表麵, 頻率為 178 次/min, 從（cóng）而使入破碎（suì）腔的礦（kuàng）石不斷受到擠壓和彎曲作用而被破碎, 被破碎的礦石靠自重從破碎腔底部排出。

該破碎機與國內同（tóng）型號破（pò）碎機比（bǐ）較,具有如下特點:

①結構緊湊, 體積小, 重量輕(為同（tóng）類型的（de） 3/5);

②機座鑄件設有氣（qì）管通道, 可為動錐運動（dòng）時, 提供正（zhèng）壓環境, 防止潤滑油回油箱時將岩塵吸入油箱和岩塵沉澱在偏心套內（nèi）外銅套上, 而加快銅套碗形支承軸承磨損;

③主（zhǔ）傳動齒（chǐ）為一對螺旋傘齒, 從而有運行平穩, 重合度大,承高速重載的特（tè）點;

④破碎機配有動（dòng）錐位置傳感（gǎn）器, 以指示動錐位置; ⑤具有（yǒu）重載啟（qǐ）動的能力。50- 65MK- Ⅱ破碎機生（shēng）產（chǎn）能力見表 12, 試驗成果見表 13。

表12   50- 65MK- I I生產（chǎn）能力

表13  50- 65MK- I I產品級配（pèi）試驗表

五、經驗與教訓

係統的滿負荷工藝試（shì）驗表明:破碎、製砂（shā）設備的生產能力及粒度要求均滿足了選型要求。但是, 在係（xì）統投入運行的這段時間內發現明顯存在下列不（bú）足之（zhī）處:

(1)備品、備件多（duō）。由於係（xì）統破碎（suì）設備品種多, 生產廠家（jiā）也多, 造成備品、備件庫（kù）存量大及采購困難。

(2) 易損件消（xiāo）耗量大, 生產成本（běn）高。由岩石的化（huà）學成分知（zhī）, 二氧化矽含量 72.21%, 從礦物成分中知, 石英含量 31.6%～42.7%, 經驗表明, 二氧化矽含量對破碎機的錳（měng）鋼襯板有極大的影響, 造成（chéng）磨損量大。因錳鋼製造（zào）的襯板具有適應破碎過程和磨損的冷作硬化特性, 即在破碎壓力持續（xù） 作 用 下, 硬 度 可 以 從 布 氏 200～220HB 上升到 350～380HB, 而二氧化（huà）矽（guī）能夠使冷作硬化條件阻止（zhǐ）, 從（cóng）而（ér）使（shǐ）磨損加快。

(3)係統除塵、噪聲有（yǒu）待（dài）改善。特別是棒磨車間的工作環境惡劣。

(4) 對進口設備的（de）消化吸收方麵還明顯存在不足, 導致在對進口設備的（de）使用中走了許多彎路, 造成不必要的經濟損失（shī）。

(5) 在各車間設備的選型上應注重國內、國際設備的合理搭配。設（shè）備的技（jì）術先進性與購置經濟性始終是相互矛盾的兩方麵, 如何把握這個度, 是有待進一步研究的問題。下岸溪人工砂石係統的破碎和製砂設備的選型（xíng）, 經過（guò）這幾年的生（shēng）產運行, 雖然（rán）還存（cún）在很多不足, 但結合目前國際、國內相關設備（bèi）生產經驗比較可以得出: 該係統的設備選型整體上是成功的, 基本（běn）達到了（le）技術先進性（xìng）、運行可靠性、經濟合理性的（de）標準。整（zhěng）個係統通過一定的改（gǎi）造和完善,完全可（kě）以滿足三峽工程（chéng）人工砂石料的（de）需要。 

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