三峽下岸溪人工砂石系統(tǒng)破碎和制砂設備選型

摘 要: 在人工砂石生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中, 破碎和制砂設備是最主要的砂石生產(chǎn)設備, 下岸溪人工砂石系統(tǒng)的破碎和制砂機設備的選型經(jīng)歷了投標、施工設計和增容設計階段。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)運行, 可以認為該系統(tǒng)的設備選型整體上是成功的, 基本達到了技術先進、運行可靠和經(jīng)濟合理的標準。

一、前言

在人工砂石料生產(chǎn)工藝中, 破碎和制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工系統(tǒng)的投資和生產(chǎn)成本。目前國際、國內破碎和制砂設備廠家繁多, 品種多樣, 其性能和價格也各有千秋。如何選擇合適的破碎、制砂設備, 以保證人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的運行可靠性、技術先進性、經(jīng)濟合理性是人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)設計的主要課題。

下岸溪人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)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生產(chǎn)基地。下岸溪料場位于三峽壩址下游12km 處的雞公嶺, 料場巖石為斑狀花崗巖, 另有少量輝綠巖晶脈等分布。斑狀花崗巖一般呈灰白色或肉紅色, 粗粒斑狀結構、塊狀結構。巖石整體性能較好, 抗壓強度高, 磨蝕指數(shù)較大。

二、設計規(guī)模

 根據(jù)三峽工程混凝土施工計劃和人工碎石總體平衡要求,下岸溪人工砂石系統(tǒng)設計規(guī)模需滿足如下條件:

 ①2000 年高峰月混凝土澆筑所需55.59 萬m3的人工砂石和 17.4 萬m3的碎石供應要求;

 ②2001 年高峰月混凝土澆筑所需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混凝土人工砂石和碎石的供應要求。實行每月 25d、每天 20h 的工作制度。從設計處理規(guī)模上看,下岸溪人工砂石料生產(chǎn)加工系統(tǒng) 是目前世界上最大的砂石料生產(chǎn)和加工基地。經(jīng)過系統(tǒng)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

 下岸溪砂石加工系統(tǒng)破碎和制砂設備配置情況如表 2 所示。

表2  破碎和制砂設備實際配置情況

滿負荷試驗表明: 主要設備的生產(chǎn)能力均已達到設計要求, 設備運行情況基本正常, 產(chǎn)品特性基本達到設計要求。各設備實際配置情況如表 3 所示。

表3  各種設各實際配置情況

50- 65MK- Ⅱ、B9000、B9100 等破碎設備均是在國內首次使用。總的說來,它們普遍具有生產(chǎn)性能良好、生產(chǎn)效率高、維護方便等特點;但 B9000、B9100 等設備卻具有易損件更換頻率高造成生產(chǎn)成本高等缺陷。

四、設備的選型和配置方案

下岸溪人工砂石系統(tǒng)的設計、建筑安裝和生產(chǎn)運行由三峽工程建設三七八聯(lián)營總公司全過程承包, 從選型設計的過程看, 破碎和制砂設備的選型經(jīng)歷了投標設計、施工設計和增容設計階段。

1.投標設計階段

本階段破碎和制砂設備的選型主要依據(jù)是響應招標文件的要求,選擇能滿足生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質量的設備,考慮的重點是系統(tǒng)運行的可靠性,設備選型的范圍主要是國產(chǎn)設備。粗碎車間選用國產(chǎn) PXZ- 900/130 液壓旋回破碎機;中碎車間選用國產(chǎn) PYT- B2235 標準圓錐破碎機; 細碎車間選用國產(chǎn)PYT- Z2227 中圓錐破碎機; 超細碎車間選用美國 Nordberg 生產(chǎn)的 HP700高性能圓錐破碎機; 棒磨車間選用國產(chǎn) 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(shù)見表 5。

表4  投標設計階段設各配置

表5  投標設計階段破碎設各主要技術參數(shù)

下岸溪人工砂石系統(tǒng)投標設計由于時間短,設計人員無法對國際、國內的設備進行全面比較,投標設計選型研究相對比較粗糙。從各個車間設備選型配置情況看,主要存在如下問題:

①粗碎、中碎、細碎全部采用國

產(chǎn)設備,產(chǎn)量低,產(chǎn)品粒形差。

②設備數(shù)量多,配套工程費多。

③超細碎車間設備配置價格昂貴。

2.施工設計階段

破碎和制砂設備的選型是施工設 計 階 段 中 最 重 要 的 設 計 內 容 之一。本階段的設備選型是在設計的基礎上, 結合國際、國內破碎制砂設備的性能進行全面的優(yōu)化設計。在保證系統(tǒng)運行可靠性的前提下, 進一步提高整個系統(tǒng)的技術先進性和經(jīng)濟合理性。施工設計各車間設備配置情況見表 6。所選設備的主要技術性能參數(shù)見表 7。

表6 施工設計階段設備配置

表7 施工設計階段設備主要技術參數(shù)

表8  Barmac9000的產(chǎn)品特性

表9  Barmac9000生產(chǎn)砂的組成和細度模數(shù)

從投標設計與施工設計中可以看出, 破碎機制砂設備選型變化很大, 這樣提高了本系統(tǒng)的技術先進性。所選用的兩種設備屬于國際上先進、國內首次使用,即:沖擊式破碎機 B9000 和圓錐破碎機 HP500。在B9000 中, 物料一部分供給高速旋轉的轉子,一部分通過破碎腔,在離心力作用下向轉子外 高 速 投 射,線速度達 60m/s,與破碎腔內物料相撞擊而破碎, 由轉子拋射的物料與腔內物料成直角碰撞, 繼而產(chǎn)生物料在腔內旋流, 高效率發(fā)揮破碎性能,由此出現(xiàn)的石擊石, 使得產(chǎn)品粒形多呈立方體。

HP500 有處理能力大, 過載、過鐵保護功能先進, 制造緊密, 運行性能可靠, 產(chǎn)品粒形好的特點, 其構造與圓錐破碎機大體相同, 破碎力大, 用來處理大于 50mm和小于 5mm的石料, 只需更換定錐襯板即可。經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)運行, 其產(chǎn)品粒徑產(chǎn)量均能達到設計要求, 檢驗表如表10 和表 11。

表10  HP- 5OOST- C產(chǎn)品檢驗

表11 HP- 5oosT- F產(chǎn)品檢驗

下岸溪人工砂石系統(tǒng)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流的先進設備, 與下岸溪人工砂石系統(tǒng)這一目前世界上最大跨世紀工程相匹配, 技術先進;

②設備的購置費大為節(jié)約, 原投標設計國產(chǎn)設備費為 2228 萬元, 進口設備在上海到岸價格 415 萬美元,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(chǎn)設備費為 1099 萬元, 進口設備 265萬美元折合人民幣 3099 萬元, 兩項合計破碎、制砂設備的購置費 4189萬元, 即施工設計破碎、制砂設備的購置費節(jié)約人民幣 2954 萬元。

3.增容設計階段

1998 年古樹嶺人工碎石加工料源經(jīng)測量存在較大缺口, 不能滿足二期工程人工骨料的需求, 總公司決定提前實施下岸溪人工砂石加工系統(tǒng)擴建, 使其具有成品碎石生產(chǎn)能力。本次設計是在總結前兩次設計的經(jīng)驗基礎上進行的。各個車間設備配置情況如表 2 所示; 單臺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SVEDALA 公司生產(chǎn), 其構造與目前國內的旋回破碎機的主要區(qū)別是: 偏心套齒輪在底部, 傳動方式為電動機與傳動軸直聯(lián), 傳動齒輪為螺旋傘齒。破碎原理為中心軸作旋擺運動,破碎圓錐時而靠近、時而離開固定錐表面, 頻率為 178 次/min, 從而使入破碎腔的礦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。

該破碎機與國內同型號破碎機比較,具有如下特點:

①結構緊湊, 體積小, 重量輕(為同類型的 3/5);

②機座鑄件設有氣管通道, 可為動錐運動時, 提供正壓環(huán)境, 防止?jié)櫥突赜拖鋾r將巖塵吸入油箱和巖塵沉淀在偏心套內外銅套上, 而加快銅套碗形支承軸承磨損;

③主傳動齒為一對螺旋傘齒, 從而有運行平穩(wěn), 重合度大,承高速重載的特點;

④破碎機配有動錐位置傳感器, 以指示動錐位置; ⑤具有重載啟動的能力。50- 65MK- Ⅱ破碎機生產(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(chǎn)品級配試驗表

五、經(jīng)驗與教訓

系統(tǒng)的滿負荷工藝試驗表明:破碎、制砂設備的生產(chǎn)能力及粒度要求均滿足了選型要求。但是, 在系統(tǒng)投入運行的這段時間內發(fā)現(xiàn)明顯存在下列不足之處:

(1)備品、備件多。由于系統(tǒng)破碎設備品種多, 生產(chǎn)廠家也多, 造成備品、備件庫存量大及采購困難。

(2) 易損件消耗量大, 生產(chǎn)成本高。由巖石的化學成分知, 二氧化硅含量 72.21%, 從礦物成分中知, 石英含量 31.6%～42.7%, 經(jīng)驗表明, 二氧化硅含量對破碎機的錳鋼襯板有極大的影響, 造成磨損量大。因錳鋼制造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, 而二氧化硅能夠使冷作硬化條件阻止, 從而使磨損加快。

(3)系統(tǒng)除塵、噪聲有待改善。特別是棒磨車間的工作環(huán)境惡劣。

(4) 對進口設備的消化吸收方面還明顯存在不足, 導致在對進口設備的使用中走了許多彎路, 造成不必要的經(jīng)濟損失。

(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。設備的技術先進性與購置經(jīng)濟性始終是相互矛盾的兩方面, 如何把握這個度, 是有待進一步研究的問題。下岸溪人工砂石系統(tǒng)的破碎和制砂設備的選型, 經(jīng)過這幾年的生產(chǎn)運行, 雖然還存在很多不足, 但結合目前國際、國內相關設備生產(chǎn)經(jīng)驗比較可以得出: 該系統(tǒng)的設備選型整體上是成功的, 基本達到了技術先進性、運行可靠性、經(jīng)濟合理性的標準。整個系統(tǒng)通過一定的改造和完善,完全可以滿足三峽工程人工砂石料的需要。 

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