古树岭人工砂石骨料生产技术在三峡工程中的应用

兰 芳

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：古树岭人工碎石加工系统是三峡水利枢纽工程特大型粗骨料基地，主要承担三峡左岸一、二期工程1934×104m3混凝土所需粗骨料的生产任务，是当时国内外水电建设史上最大的人工碎石加工系统。由长委设计院与葛洲坝集团联合设计，葛洲坝集团承建施工、运行。本文主要从分析系统生产能力、应用“四新”技术及研究人工砂中云母脱除工艺三个方面，谈一下古树岭系统人工碎石加工技术。

关键词：三峡工程　古树岭　人工碎石加工系统　工艺流程　破碎设备　“四新”技术

1 概述

古树岭人工碎石加工系统是三峡水利枢纽工程特大型粗骨料基地，主要承担三峡左岸一、二期工程1934×104m3混凝土所需粗骨料的生产任务。

加工系统位于永久船闸两侧的陈家冲和古树岭。由陈家冲料场、古树岭半成品加工部和成品加工部三个单元及与之配套的供排水系统和废水处理系统、供配电、控制系统组成。古树岭距左岸坝址2km。

系统规模设计：系统生产能力满足高峰月浇筑强度45.5万m3混凝土所需的人工粗骨料。处理能力2650t/h，成品碎石能力2175t/h，月生产成品粗骨料76万t。是当时国内外水电建设史上最大的人工碎石加工系统。由长委设计院与葛洲坝集团联合设计，葛洲坝集团承建施工、运行。

加工系统于1995年3月开工，1996年3月单线投产，1996年9月全部建成投产。建设总工期18个月，1997年3月25日正式向拌和系统供料。经受了1999年下半年和2000年上半年持续10个月混凝土浇筑高峰强度的考验，生产成品粗骨料月平均强度60万t，月最高强度81万t。截至2003年8月共生产成品碎石2198万t。加工系统的工艺流程先进，布置合理，产品质量合格。

2 加工系统生产能力及设备选型分析

2.1 加工系统生产能力分析

古树岭加工系统从粗碎、中碎、筛分到成品堆场、弃料堆场，由高到低呈阶梯状，分别布置在EL.140、EL.126、EL.120、EL.106、EL.98高程平台上。加工系统布置采取中轴对称双线运行方式，充分利用地形。整个加工系统排列整齐，输送畅通，调节灵活，控制方便。但二、三破和预筛分布置过于集中，影响设备维修，给单线生产运行造成一定的影响。

半成品加工部由一破车间（3台PXZ-1216旋回破碎机）、半成品堆场、1#分料堆等作业环节组成。成品加工部由预筛分 （3台圆振动筛）、二破车间 （2台oc1560sxst和1台RB4圆锥破碎机）、三破车间（2台HP300SXPH和1台RB3圆锥破碎机）、2#分料堆、筛分车间 （8台圆振动筛）、成品料堆、弃料堆等作业环节组成。加工系统工艺布置主要技术指标见表1。

表1 主要技术指标表

古树岭人工碎石加工系统在1996年系统投产初期生产能力检测时，即达到设计生产能力，产品质量合格，系统设计可靠。

系统的粗骨料生产能力设计是按照标书中规定的四级配∶三级配∶二级配=5∶4∶1考虑的，前期混凝土生产也基本符合这一要求，但小石供应量一直比较紧张。在混凝土高峰期施工时，二、三级配的混凝土量将达到60%～70%。生产关键是既要符合混凝土的总体级配要求，又要适应混凝土短期内级配变化，级配调配能力满足高峰期混凝土级配的要求。

系统工艺设计：一破、二破开路生产，三破闭路生产。调整二、三破及预筛分的工艺，设置调节进料量翻板，延长A22、A23、A24胶带机至预筛分出口，根据生产需要，灵活开启预筛分的翻板，调整各处工艺流程量。

在实际生产过程中，特大石产量偏少时，通过在预筛分设置2个翻板，进行调节，使预筛分80～150mm级配碎石直接进入主筛分料堆，特大石的产量可提高20%。

在系统联动生产时 （通常排料口宽度160mm、50mm、24mm），大中小石产量稳定，颗粒级配良好，但大、中石产量偏高，占65%，小石偏低。在预筛分上设置翻板可使原设计不进入二破的20～80mm的物料部分进入二破，部分进入三破；同时，两座筛分楼可返4组成品骨料到三破车间，形成闭路循环，小石生产量可提高10%，大石、中石产量减少10%。

控制二、三破进料量，调整成品碎石级配，除在预筛分车间和筛分车间设置翻板，还可通过调整一破、二破、三破的开口来调节碎石级配。在正常情况下，破碎机开口分别为160mm、50mm、25mm左右，此时系统联动生产效率较高，弃渣较少，设备能耗和设备完好率均达到最佳。但碎石级配不能适应混凝土短期级配变化的要求，合理地调整破碎机开口，可改变出料级配分布3%左右。

七年系统的生产运行中，对系统进行了一系列改造。不断优化调整，适应需求变化，达到系统生产能力。

2.2 破碎设备的选型

砂石系统设计的成败，主要是解决好岩性、工艺流程和破碎设备的选型三者之间的关系。

古树岭系统的料源是主体工程开挖的微、新闪云斜长花岗岩。其矿物成分与物理力学性质见表2、表3。

表2 闪云斜长花岗矿物成分

表3 闪云斜长花岗物理力学性质指标(www.xing528.com)

保证产品质量，破碎设备是关键。针对料源节理发育、产品针片状多的情况，系统二破、三破选用20世纪90年代国际最新机型圆锥破碎机，主要破碎设备见表4。其优异的性能对成品碎石的粒形起到了较好的控制作用。古树岭系统生产的人工碎石质量基本符合国家有关规范要求，特别是针片状的含量控制较好，在7%以内，低于国家规范标准＜15%。

表4 主要破碎设备表

3 “四新技术”的应用

在生产运行中，系统所消耗的配件材料费占总成本的22.4%。大力开展“四新”技术应用，努力降低生产成本，提高经济效益。

3.1 改性尼龙浇灌旋回破碎机偏心套

PXZ1216/160液压旋回破碎机日单机平均处理量1.2万t，连续工作12.5h。设备的偏心轴套由钢质基体内外浇灌巴氏合金，工作中巴氏合金严重脱落，存于回油管路，磨屑堵塞油路，润滑油温度急剧升高，加速偏心套的损坏，缩短了偏心套使用周期 （一个月左右）。更换偏心套的费用高，设备检修时间长。

对偏心套进行改造，采用高抗冲击耐磨材料高分子合金——改性铸型尼龙来替代巴氏合金浇灌偏心套。对材料的性能：材料PV值、机械性能、摩擦实验性能进行比较分析，新材料性能大大优于巴氏合金。

1999年4月更换的2#机偏心套，至2000年4月换出，使用寿命11个月，是巴氏合金偏心套的9倍。

3.2 进口配件国产化

（1） 轴承

二破RB4是澳大利亚制造的高效J-cone破碎机，该破碎机回转副全部采用滚动轴承。从1998年起，先后与邯郸轴承厂、瓦房店轴承厂联合开发了RB4机型GEC340DS C3关节轴承、24168ECA CK30 C3 W33 1941077双列调心滚柱轴承、2945BE推力滚柱轴承。实践证明，国产轴承使用寿命高于进口件，而价格仅为进口件的41%。

（2） 非金属PAOM铸型含油尼龙轴套替代进口青铜轴套

在国产加工青铜轴套难以保证达到进口件水平的条件下，采用非金属PAOM铸型含油尼龙轴套替代进口青铜轴套。具有耐磨性能好；摩擦系数低，自润滑性能好；不磨损轴颈；有较高的抗冲击强度和良好的柔韧性，适合承受不均匀的冲击载荷；重量轻，加工安装方便；价格便宜。

3.3 抗磨材料的使用

FW-2103是高铬硼系合金铸铁高效堆焊材料。对系统的各种规格溜槽、漏斗、集中料斗、缓冲料板、钢板筛网、破碎机护板护壁及料仓进行局部或均匀间隔堆焊处理，使用周期增加，取得较好经济效果。

洗砂机叶片材料更换，由16MN钢板——中锰球墨铸铁——高铬合金铸铁，性价比渐优。

4 弃渣利用——人工砂中云母的脱除工艺研究与实践

由前述本加工系统母岩——闪云斜长花岗岩的游离云母含量高达10%～15%，在粗骨料的加工过程中，伴随生产的＜5mm石屑砂中游离云母含量仍高达7%～12%，超出规范范围 （规定砂中游离云母含量＜2%），只能作弃料处理。弃料量占古树岭系统毛料处理量的25%～30%。

经过系统的试验研究，总结出砂中游离云母分离与脱除的工艺方法——棒磨磁选法（采用专门设计的FC38/320型复合力场分选机） 并应用于生产实践。分离与脱除砂中的游离云母，是一个技术课题，曾被列为“七五”国家科技攻关项目。葛洲坝集团以三峡工程古树岭弃料砂的利用为切入点，将选矿学的理论和方法引入此项研究中，获得一些有益的试验成果和工业生产的经验。

①建筑用砂中的游离云母，可以采用复合力场分选的工艺给予分离与脱除。分选后成品砂中的游离云母已大大降低，可以控制在＜2%的范围内。并可以进行工业化生产。

②经处理后的产品砂可以达到建筑用砂的技术要求。但对混凝土的性能有一定的影响，有待进一步研究。

5 结语

三峡工程二期混凝土浇筑强度大且持续时间长，古树岭人工碎石加工系统圆满地完成了粗骨料的供应任务。七年的系统生产，在发挥系统生产能力、节能降耗、探索弃料利用等方面为人工碎石加工积累了宝贵的经验。

◎作者简介：

兰 芳，女，葛洲坝五公司，高级工程师。