在人工砂石料生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中，破碎和制砂設(shè)備是主要的砂石生產(chǎn)設(shè)備，其設(shè)備性能的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。縱觀人工砂石料系統(tǒng)制砂工藝的發(fā)展歷程，目前國內(nèi)外破碎和制砂設(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)好性、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)加工系統(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)基地之一。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(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石整體性能較好，抗壓強(qiáng)度高，磨蝕指數(shù)較大。

1、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。

1)2000年高峰月混凝土澆注所需55.59萬m3的人工砂和12.9萬m3的碎石供應(yīng)要求；

2)2001年高峰月混凝土澆注所需40.4萬m3的人工砂和23.9萬m3的碎石供應(yīng)要求；

3)2004年高峰月40.4萬m3混凝土人工砂和碎石的供應(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)是目前世界上較大的砂石料生產(chǎn)和加工基地。

經(jīng)過系統(tǒng)的典型工藝流程計(jì)算，各個(gè)車間要求處理量如表1。

表1

2、主要車間設(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。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)際處理能力如表3所示。

表2

表3

50-65MK-Ⅱ、B9000、B9100等破碎設(shè)備均是在使用。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(hù)方便等特點(diǎn)；但B9000、B9100等設(shè)備卻具有易損件更換頻率大，造成生產(chǎn)成本高等缺陷。

3、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)行由宜昌三峽工程建設(shè)三七八聯(lián)營總公司全過程承包，從選型設(shè)計(jì)的過程看，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。

4、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產(chǎn)設(shè)備。粗碎車間選用國產(chǎn)PXZ900/130液壓旋破碎機(jī)；中碎車間選用國產(chǎn)PYT-B2235標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)；細(xì)碎車間選用國產(chǎn)PYT-Z2227中圓錐破碎機(jī)；超細(xì)碎車間選用美國Noxdberg生產(chǎn)的HP700高性能圓錐破碎機(jī)；棒磨車間選用國產(chǎn)MBZ2136周邊排礦棒磨機(jī)。各車間主要設(shè)備配置見表4，上述破碎設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)見表5。

表4

表5

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)人員無法對國內(nèi)外設(shè)備進(jìn)行全面比較，投標(biāo)設(shè)計(jì)選型研究相對比較粗糙。從各個(gè)車間設(shè)備選型配置情況看，主要存在如下問題。

①粗碎、中碎、細(xì)碎全部采用國產(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)碎車間設(shè)備配置價(jià)格昂貴。

5、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)合國內(nèi)外破碎制砂設(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)好性和經(jīng)濟(jì)合理性。施工設(shè)計(jì)各車間設(shè)備配置情況見表6。所選設(shè)備的主要技術(shù)性能參數(shù)見表7。

表6

表7

從投標(biāo)設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)中可以看出，破碎制砂設(shè)備選型變化很大，這樣提高了本系統(tǒng)技術(shù)上的穩(wěn)定性。所選用的兩種設(shè)備屬于專業(yè)使用，即：沖擊式破碎機(jī)B9000和圓錐破HP500。物料一部分供給高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，一部分通過破碎腔，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，效率高發(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。

表8

表9

HP500有處理能力大，過載、過鐵保護(hù)功能穩(wěn)定，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，可用來處理>150和<5mm的石料，只需更換定錐襯板即可。經(jīng)過一段時(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

表11 HP-500ST-F

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)備采用了別樣的設(shè)備，與下岸溪人工砂石系統(tǒng)這一目前世界上跨世紀(jì)工程相匹配；

②設(shè)備的購置費(fèi)大為節(jié)約，原投標(biāo)設(shè)計(jì)國產(chǎn)設(shè)備費(fèi)為2288萬元，進(jìn)口設(shè)備在上海到岸價(jià)格415萬美元，考慮進(jìn)口設(shè)備匯率和增值稅等，折合4855元，而施工設(shè)計(jì)國產(chǎn)設(shè)備費(fèi)為1099萬元，進(jìn)口設(shè)備265萬美元折合人民幣3090萬元，兩項(xiàng)合計(jì)破碎，制砂設(shè)備的購置費(fèi)4189萬元，施工設(shè)計(jì)破碎、制砂設(shè)備的購置費(fèi)節(jié)約人民幣2954萬元。

6、增容設(shè)計(jì)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(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)較國內(nèi)同型號破碎機(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)將巖塵被吸入油箱，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)能力試驗(yàn)成果見表12、13。

表12

表13 產(chǎn)品級配試驗(yàn)表