三峽下岸溪人工砂石系統(tǒng)破碎和制砂設(shè)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(shè)備是最主要的砂石生產(chǎn)設(shè)備, 下岸溪人工砂石系統(tǒng)的破碎和制砂機(jī)設(shè)備的選型經(jīng)歷了投標(biāo)、施工設(shè)計(jì)和增容設(shè)計(jì)階段。經(jīng)過(guò)幾年的生產(chǎn)運(yùn)行, 可以認(rèn)為該系統(tǒng)的設(shè)備選型整體上是成功的, 基本達(dá)到了技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠和經(jīng)濟(jì)合理的標(biāo)準(zhǔn)。

一、前言

在人工砂石料生產(chǎn)工藝中, 破碎和制砂設(shè)備是最主要的砂石生產(chǎn)設(shè)備, 其設(shè)備性能的好壞直接影響著整個(gè)人工砂石加工系統(tǒng)的投資和生產(chǎn)成本。目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)破碎和制砂設(shè)備廠家繁多, 品種多樣, 其性能和價(jià)格也各有千秋。如何選擇合適的破碎、制砂設(shè)備, 以保證人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性是人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要課題。

下岸溪人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)是長(zhǎng)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(chǎng)位于三峽壩址下游12km 處的雞公嶺, 料場(chǎng)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(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)。巖石整體性能較好, 抗壓強(qiáng)度高, 磨蝕指數(shù)較大。

二、設(shè)計(jì)規(guī)模

 根據(jù)三峽工程混凝土施工計(jì)劃和人工碎石總體平衡要求,下岸溪人工砂石系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wàn)m3的人工砂石和 17.4 萬(wàn)m3的碎石供應(yīng)要求;

 ②2001 年高峰月混凝土澆筑所需40.4 萬(wàn)m3的人工砂石和 23.9 萬(wàn)m3的碎石供應(yīng)要求;

 ③2004 年高峰月 55.59 萬(wàn)m3混凝土人工砂石和碎石的供應(yīng)要求。實(shí)行每月 25d、每天 20h 的工作制度。從設(shè)計(jì)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(guò)系統(tǒng)的典型工藝流程計(jì)算,各個(gè)車(chē)間要求處理量如表 1。

表1  各車(chē)間砂石處理量

三、主要車(chē)間設(shè)備配置概況

 下岸溪砂石加工系統(tǒng)破碎和制砂設(shè)備配置情況如表 2 所示。

表2  破碎和制砂設(shè)備實(shí)際配置情況

滿負(fù)荷試驗(yàn)表明: 主要設(shè)備的生產(chǎn)能力均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 設(shè)備運(yùn)行情況基本正常, 產(chǎn)品特性基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。各設(shè)備實(shí)際配置情況如表 3 所示。

表3  各種設(shè)各實(shí)際配置情況

50- 65MK- Ⅱ、B9000、B9100 等破碎設(shè)備均是在國(guó)內(nèi)首次使用。總的說(shuō)來(lái),它們普遍具有生產(chǎn)性能良好、生產(chǎn)效率高、維護(hù)方便等特點(diǎn);但 B9000、B9100 等設(shè)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(shè)備的選型和配置方案

下岸溪人工砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建筑安裝和生產(chǎn)運(yùn)行由三峽工程建設(shè)三七八聯(lián)營(yíng)總公司全過(guò)程承包, 從選型設(shè)計(jì)的過(guò)程看, 破碎和制砂設(shè)備的選型經(jīng)歷了投標(biāo)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和增容設(shè)計(jì)階段。

1.投標(biāo)設(shè)計(jì)階段

本階段破碎和制砂設(shè)備的選型主要依據(jù)是響應(yīng)招標(biāo)文件的要求,選擇能滿足生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備,考慮的重點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,設(shè)備選型的范圍主要是國(guó)產(chǎn)設(shè)備。粗碎車(chē)間選用國(guó)產(chǎn) PXZ- 900/130 液壓旋回破碎機(jī);中碎車(chē)間選用國(guó)產(chǎn) PYT- B2235 標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī); 細(xì)碎車(chē)間選用國(guó)產(chǎn)PYT- Z2227 中圓錐破碎機(jī); 超細(xì)碎車(chē)間選用美國(guó) Nordberg 生產(chǎn)的 HP700高性能圓錐破碎機(jī); 棒磨車(chē)間選用國(guó)產(chǎn) MBZ2136 周邊排礦棒磨機(jī)。各車(chē)間主要設(shè)備配置見(jiàn)表 4, 其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 5。

表4  投標(biāo)設(shè)計(jì)階段設(shè)各配置

表5  投標(biāo)設(shè)計(jì)階段破碎設(shè)各主要技術(shù)參數(shù)

下岸溪人工砂石系統(tǒng)投標(biāo)設(shè)計(jì)由于時(shí)間短,設(shè)計(jì)人員無(wú)法對(duì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行全面比較,投標(biāo)設(shè)計(jì)選型研究相對(duì)比較粗糙。從各個(gè)車(chē)間設(shè)備選型配置情況看,主要存在如下問(wèn)題:

①粗碎、中碎、細(xì)碎全部采用國(guó)

產(chǎn)設(shè)備,產(chǎn)量低,產(chǎn)品粒形差。

②設(shè)備數(shù)量多,配套工程費(fèi)多。

③超細(xì)碎車(chē)間設(shè)備配置價(jià)格昂貴。

2.施工設(shè)計(jì)階段

破碎和制砂設(shè)備的選型是施工設(shè) 計(jì) 階 段 中 最 重 要 的 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 之一。本階段的設(shè)備選型是在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上, 結(jié)合國(guó)際、國(guó)內(nèi)破碎制砂設(shè)備的性能進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的前提下, 進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)合理性。施工設(shè)計(jì)各車(chē)間設(shè)備配置情況見(jiàn)表 6。所選設(shè)備的主要技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表 7。

表6 施工設(shè)計(jì)階段設(shè)備配置

表7 施工設(shè)計(jì)階段設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

表8  Barmac9000的產(chǎn)品特性

表9  Barmac9000生產(chǎn)砂的組成和細(xì)度模數(shù)

從投標(biāo)設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)中可以看出, 破碎機(jī)制砂設(shè)備選型變化很大, 這樣提高了本系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性。所選用的兩種設(shè)備屬于國(guó)際上先進(jìn)、國(guó)內(nèi)首次使用,即:沖擊式破碎機(jī) B9000 和圓錐破碎機(jī) HP500。在B9000 中, 物料一部分供給高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,一部分通過(guò)破碎腔,在離心力作用下向轉(zhuǎn)子外 高 速 投 射,線速度達(dá) 60m/s,與破碎腔內(nèi)物料相撞擊而破碎, 由轉(zhuǎn)子拋射的物料與腔內(nèi)物料成直角碰撞, 繼而產(chǎn)生物料在腔內(nèi)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(guò)載、過(guò)鐵保護(hù)功能先進(jìn), 制造緊密, 運(yùn)行性能可靠, 產(chǎn)品粒形好的特點(diǎn), 其構(gòu)造與圓錐破碎機(jī)大體相同, 破碎力大, 用來(lái)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(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行, 其產(chǎn)品粒徑產(chǎn)量均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 檢驗(yàn)表如表10 和表 11。

表10  HP- 5OOST- C產(chǎn)品檢驗(yàn)

表11 HP- 5oosT- F產(chǎn)品檢驗(yàn)

下岸溪人工砂石系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)與投標(biāo)設(shè)計(jì)相比較有以下特點(diǎn):

①破碎設(shè)備采用了國(guó)際上一流的先進(jìn)設(shè)備, 與下岸溪人工砂石系統(tǒng)這一目前世界上最大跨世紀(jì)工程相匹配, 技術(shù)先進(jìn);

②設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)大為節(jié)約, 原投標(biāo)設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備費(fèi)為 2228 萬(wàn)元, 進(jìn)口設(shè)備在上海到岸價(jià)格 415 萬(wàn)美元,考慮進(jìn)口設(shè)備匯率和增值稅等, 折合人民幣 4855 萬(wàn)元, 而施工設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備費(fèi)為 1099 萬(wàn)元, 進(jìn)口設(shè)備 265萬(wàn)美元折合人民幣 3099 萬(wàn)元, 兩項(xiàng)合計(jì)破碎、制砂設(shè)備的購(gòu)置費(fèi) 4189萬(wàn)元, 即施工設(shè)計(jì)破碎、制砂設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)節(jié)約人民幣 2954 萬(wàn)元。

3.增容設(shè)計(jì)階段

1998 年古樹(shù)嶺人工碎石加工料源經(jīng)測(cè)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(shí)施下岸溪人工砂石加工系統(tǒng)擴(kuò)建, 使其具有成品碎石生產(chǎn)能力。本次設(shè)計(jì)是在總結(jié)前兩次設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。各個(gè)車(chē)間設(shè)備配置情況如表 2 所示; 單臺(tái)設(shè)備實(shí)際處理能力如表 3 所示。

本次設(shè)計(jì)選用了國(guó)際上先進(jìn)的50- 65MK- Ⅱ旋回破碎機(jī)。該機(jī)由SVEDALA 公司生產(chǎn), 其構(gòu)造與目前國(guó)內(nèi)的旋回破碎機(jī)的主要區(qū)別是: 偏心套齒輪在底部, 傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)軸直聯(lián), 傳動(dòng)齒輪為螺旋傘齒。破碎原理為中心軸作旋擺運(yùn)動(dòng),破碎圓錐時(shí)而靠近、時(shí)而離開(kāi)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(jī)與國(guó)內(nèi)同型號(hào)破碎機(jī)比較,具有如下特點(diǎn):

①結(jié)構(gòu)緊湊, 體積小, 重量輕(為同類(lèi)型的 3/5);

②機(jī)座鑄件設(shè)有氣管通道, 可為動(dòng)錐運(yùn)動(dòng)時(shí), 提供正壓環(huán)境, 防止?jié)櫥突赜拖鋾r(shí)將巖塵吸入油箱和巖塵沉淀在偏心套內(nèi)外銅套上, 而加快銅套碗形支承軸承磨損;

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

④破碎機(jī)配有動(dòng)錐位置傳感器, 以指示動(dòng)錐位置; ⑤具有重載啟動(dòng)的能力。50- 65MK- Ⅱ破碎機(jī)生產(chǎn)能力見(jiàn)表 12, 試驗(yàn)成果見(jiàn)表 13。

表12   50- 65MK- I I生產(chǎn)能力

表13  50- 65MK- I I產(chǎn)品級(jí)配試驗(yàn)表

五、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

系統(tǒng)的滿負(fù)荷工藝試驗(yàn)表明:破碎、制砂設(shè)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(yùn)行的這段時(shí)間內(nèi)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(shè)備品種多, 生產(chǎn)廠家也多, 造成備品、備件庫(kù)存量大及采購(gòu)困難。

(2) 易損件消耗量大, 生產(chǎn)成本高。由巖石的化學(xué)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(yàn)表明, 二氧化硅含量對(duì)破碎機(jī)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(yīng)破碎過(guò)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(chē)間的工作環(huán)境惡劣。

(4) 對(duì)進(jìn)口設(shè)備的消化吸收方面還明顯存在不足, 導(dǎo)致在對(duì)進(jìn)口設(shè)備的使用中走了許多彎路, 造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

(5) 在各車(chē)間設(shè)備的選型上應(yīng)注重國(guó)內(nèi)、國(guó)際設(shè)備的合理搭配。設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性與購(gòu)置經(jīng)濟(jì)性始終是相互矛盾的兩方面, 如何把握這個(gè)度, 是有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。下岸溪人工砂石系統(tǒng)的破碎和制砂設(shè)備的選型, 經(jīng)過(guò)這幾年的生產(chǎn)運(yùn)行, 雖然還存在很多不足, 但結(jié)合目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)比較可以得出: 該系統(tǒng)的設(shè)備選型整體上是成功的, 基本達(dá)到了技術(shù)先進(jìn)性、運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性的標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)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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