人工砂石系统破碎和制砂设备选型

在人工砂石料生产工艺系统中，破碎和制砂设备是主要的砂石生产设备，其设备性能的的好坏直接影响着整个人工砂石加工系统的投资和生产成本。纵观人工砂石料系统制砂工艺的发展历程，目前国内外破碎和制砂设备厂家繁多，品种多样，其性能和价格也各有千秋。如何选择合适的破碎、制砂设备，以保证人工砂石生产系统的运行可靠性、技术好性、经济合理性是人工砂石生产系统设计的主要课题。

下岸溪人工砂石生产加工系统是长江三峡工程二、三期工程混凝土施工所需成品砂和部分石料的主要生产基地之一。下岸溪料场位于三峡坝址下游12km处的鸡公岭，料场岩石为斑状花岗岩，另有少量辉绿岩晶脉等分布。斑状花岗岩一般呈灰白色或肉红色。粗粒斑状结构、块状构造。岩石整体性能较好，抗压强度高，磨蚀指数较大。

1、设计规模

根据三峡工程混凝土施工计划和人工碎石总体平衡要求，下岸溪人工砂石系统设计规模需满足如下条件。

1)2000年高峰月混凝土浇注所需55.59万m3的人工砂和12.9万m3的碎石供应要求；

2)2001年高峰月混凝土浇注所需40.4万m3的人工砂和23.9万m3的碎石供应要求；

3)2004年高峰月40.4万m3混凝土人工砂和碎石的供应要求。

实行每月25d，每天20h的工作制度。从设计处理规模上看，下岸溪人工砂石料生产加工系统是目前世界上较大的砂石料生产和加工基地。

经过系统的典型工艺流程计算，各个车间要求处理量如表1。

表1

2、主要车间设备配置概况

下岸溪砂石加工系统破碎和制砂设备配置情况如表2所示。满负荷试验表明：主要设备的生产能力均已达到设计要求，设备运行情况基本正常，产品特性基本达到设计要求。各设备实际处理能力如表3所示。

表2

表3

50-65MK-Ⅱ、B9000、B9100等破碎设备均是在使用。总的说来，它们普遍具有生产性能良好、生产效率高、维护方便等特点；但B9000、B9100等设备却具有易损件更换频率大，造成生产成本高等缺陷。

3、设备的选型和配置方案

下岸溪人工砂石系统的设计、建筑安装和生产运行由宜昌三峡工程建设三七八联营总公司全过程承包，从选型设计的过程看，破碎和制砂设备的选型经历了投标设计、施工设计和增容设计阶段。

4、投标设计阶段

本阶段破碎和制砂设备的选型主要依据是响应招标文件的要求，选择能满足生产能力和产品质量的设备，考虑的重点是系统运行的可靠性，设备选型的范围主要是国产设备。粗碎车间选用国产PXZ900/130液压旋破碎机；中碎车间选用国产PYT-B2235标准圆锥破碎机；细碎车间选用国产PYT-Z2227中圆锥破碎机；超细碎车间选用美国Noxdberg生产的HP700高性能圆锥破碎机；棒磨车间选用国产MBZ2136周边排矿棒磨机。各车间主要设备配置见表4，上述破碎设备的主要技术参数见表5。

表4

表5

下岸溪人工砂石系统投标设计由于时间短，设计人员无法对国内外设备进行全面比较，投标设计选型研究相对比较粗糙。从各个车间设备选型配置情况看，主要存在如下问题。

①粗碎、中碎、细碎全部采用国产设备，产量低，产品粒形差；

②设备数量多，配套工程费多；

③超细碎车间设备配置价格昂贵。

5、施工设计阶段

破碎和制砂设备的选型是施工设计阶段中重要的设计内容之一。本阶段的设备选型是在设计的基础上，结合国内外破碎制砂设备的性能进行全面的优化设计。在保证系统运行可靠性的前提下，进一步提高整个系统的技术好性和经济合理性。施工设计各车间设备配置情况见表6。所选设备的主要技术性能参数见表7。

表6

表7

从投标设计与施工设计中可以看出，破碎制砂设备选型变化很大，这样提高了本系统技术上的稳定性。所选用的两种设备属于专业使用，即：冲击式破碎机B9000和圆锥破HP500。物料一部分供给高速旋转的转子，一部分通过破碎腔，在离心力作用下向转子外高速投射，线速度达60m/s，与破碎腔内物料相撞击而破碎，由转子抛射的物料与腔内物料成直角碰撞，继而产生物料在腔内旋流，效率高发挥破碎性能，由此出现的石击石，使得产品粒形多呈立方体。

表8

表9

HP500有处理能力大，过载、过铁保护功能稳定，制造紧密运行性能可靠， 产品粒形好的特点。

其构造与圆锥破碎机大体相同，破碎力大，可用来处理>150和<5mm的石料，只需更换定锥衬板即可。经过一段时间的生产运行，其产品粒径产量均能达到设计要求，检验表如表10和表11。

表10

表11 HP-500ST-F

下岸溪人工砂石系统的施工设计与投标设计相比较有以下特点。

①破碎设备采用了别样的设备，与下岸溪人工砂石系统这一目前世界上跨世纪工程相匹配；

②设备的购置费大为节约，原投标设计国产设备费为2288万元，进口设备在上海到岸价格415万美元，考虑进口设备汇率和增值税等，折合4855元，而施工设计国产设备费为1099万元，进口设备265万美元折合人民币3090万元，两项合计破碎，制砂设备的购置费4189万元，施工设计破碎、制砂设备的购置费节约人民币2954万元。

6、增容设计阶段

1998年古树岭人工碎石加工料源经测量存在较大缺口，不能满足二期工程人工骨料的需求，总公司决定提前实施下岸溪人工砂石加工系统扩建，使其具有成品碎石生产能力。本次设计是在总结前两次设计的经验基础上进行的。各个车间设备配置情况如表2所示；单台设备实际处理能力如表3所示。

本次设计选用了50-65MK-Ⅱ旋回破碎机。该机由SVEDALA公司生产。

其构造与目前国内的旋回破碎机的主要区别是：偏心套齿轮在底部，传动方式为电动机与传动轴直联，传动齿轮为螺旋伞齿。破碎原理为中心轴作旋摆运动，破碎圆锥时而靠近、时而离开固定锥表面，频率为178次/min，从而使入破碎腔的矿石不断受到挤压和弯曲作用而被破碎，被破碎的矿石靠自重从破碎腔底部排出。

该破碎机较国内同型号破碎机比较，具有如下特点：①结构紧凑，体积小，重量轻(为同类型的3/5)，②机座铸件设有气管通道，可为动锥运动时，提供正压环境。防止润滑油回油箱时将岩尘被吸入油箱，和岩尘沉淀在偏心套内外铜套上，而加快铜套碗形支承轴承磨损。③主传动齿为一对螺旋伞齿，从而有运行平稳，重合度大，承高速重载的特点。④破碎机配有动锥位置传感器，以指示动锥位置。⑤具有重载启动的能力。

50-65MK-Ⅱ破碎机生产能力试验成果见表12、13。

表12

表13 产品级配试验表