砂石系统设计

砂石（加工）系统（厂）设计1 料源选择砂石料源有两种：一是河床河滩的天然砂砾石料场（简称天然料场）；二是开山爆破的人工砂石料场（简称人工砂石料场）。

料场选择的原则：一是料场的石料质量包括化学成分、物理性质和力学性能等必须满足使用要求；二是料场的有效地质储量必须满足需用要求；三是开采加工运输条件好（成本最低、最经济）。

2 砂石厂设计条件和依据2.1 砂石厂设计条件（1）厂址的场地条件：包括地形、地貌、地质，以及水源和供电情况并至少要有千分之一地形图；（2）对外交通条件：外部交通是否便于进场公路的连接。

2.2 砂石厂设计依据（1）料场地质勘探（详查）成果：包括化学成分、物理性质和力学性能，含水量、含泥量和泥块含量，表观密度等；（2）天然料或爆破料的试验成果：包括最大颗粒粒径、各级颗粒级配百分比例、松堆密度等；（3）对各级砂石料需用产量和产品品种的要求；（4）对砂石料生产产品质量的要求。

3 砂石厂生产规模根据混凝土高峰月浇筑强度、混凝土骨料级配和料场勘探成果（含泥量的多少）计算确定生产规模。

3.1 生产能力计算（1）生产能力：Q s=2.2Q y/350---t/h (加3～5%取整数)式中：Q s---成品砂石料生产能力(t/h)；2.2—每立方米混凝土需2.2t砂石料；Q y---高峰月混凝土浇筑强度（m3/Y）、350—两班14h作业制，月工作25天350h。

（2）根据混凝土骨料级配计算各级料的产量按下表比例计算。

水工混凝土骨料级配比例表常规混凝土碾压混凝土3.2 处理能力计算处理能力：Q c=K S Q s---t/h式中：K S——包括含泥量、加工、堆存、运输等综合损耗系数。

对石灰岩砂石料场一般含泥量都在9%左右，加上加工冲洗、堆存、运输等总损耗为20%（已被龙滩两个砂石系统的生产实践所证实），K S=1.25。

4 主要组成部分水电工程混凝土骨料大多采用三级配或四级配，一般采用三段破碎—四段破碎，砂石料场大多为灰岩（沉积岩），含泥量较高，大多采用湿法生产并对40mm 以下物料采用洗石机除泥，而湿法生产人工砂的石粉含量只有5—7%，必须增加石粉回收装置。

系统主要由粗碎车间、预筛分与中碎车间、细碎车间、主筛分车间、超细碎与检查筛分车间、(为调节人工砂细度模数必要时增加棒磨车间)、转料仓、调节料仓、半成品堆场及成品料堆场、石粉回收及废水处理系统、给排水系统、供配电及电气控制等部分组成。

5 生产工艺流程（1）根据最大给料粒度、砂石料处理能力、破碎岩石的物理化学性质（破碎功指数、磨蚀指数、硬度和抗压强度）、破碎比、含泥量、堆积密度、表观密度等选择粗碎车间的棒条给料机、破碎机、除泥筛分（需要除泥工况时），并确定给料机棒条间距和破碎机排料口的开度。

对硬度较大，破碎功指数Wi≥14的岩石选择颚式破碎机或旋回式破碎机；对较软岩石（破碎功指数Wi＜14如砂岩、灰岩可选择反击破，但必须控制给料是混合料（爆破料或天然料）；不论岩石性质如何，粗碎都应该优先选择颚式破碎机，因为颚破较旋回破简单可靠、土建工程量小。

（2）根据砂石料处理量和各粒级骨料需要的产量、料场开采爆破粒度曲线或各颗粒级配比例表、破碎机排料粒度曲线、以及考虑含泥量和加工冲洗、堆存、运输损耗等进行砂石料级配平衡计算并计算闭路生产的循环量。

（3）必须满足混凝土骨料生产质量要求，一般水工混凝土骨料质量标准：粗骨料：超径5%、逊径10%、针片状含量不超过15%。

细骨料：细度模数2.4—2.8，石粉含量：常态砼10—15%（规范6—18%）、碾压砼16—20%（规范10—22%）。

（4）根据砂石料平衡计算的结果和砂石产品质量要求进行工艺设备包括破碎机、洗选设备、给料机、胶带机等选择配置。

注意：所有设备的选择都必须留有20%以上的富余量，设计必须留有足够的余地，这是一条基本设计原则，请大家遵循，否则就会造成生产的被动局面。

（5）绘制系统生产工艺流程图。

以棉花滩水电站砂石厂为例：6 总平面布置（1）系统布置应充分考虑利用场地地形高差，自上而下进行布置，最好能设置3—4个平台，尽量避免或减少胶带机提升运输高度，以降低胶带机电机功率，减少场地平整工程量，便可节约系统建设投资和降低系统运行费用，即节省投资降低成本。

（2）系统布置应满足生产工艺要求，应于车间和胶带机工艺布置图同时进行并起主导作用。

（3）在场地容许条件下半成品堆场应尽量加大，其堆料活容量应至少满足<=750mm2台1852振动筛Sep 1= 80mm Sep 2= 40mm0-20弃料524MTPH H-4000 MC Ecc = 44mm CSS = 24mm 200kWS-4000 EC Ecc = 36mm CSS = 44mm 200kW2台立轴石打石破碎机440kWJM1211CSS = 175mm 200kW80-4020-5棉花滩闽江局砂石厂流程图VMHC60/12振动给料机给料机内的20mm筛网棒条间距175mm750~175mm5-0175-20mm40-202YKR1852振动筛Sep = 20mm4台2060振动筛Sep 1= 5mm Sep 2= 3mm实际生产通过测试选择合适的转速和合理的溢料比例，达到了细度模数要求，不需3mm筛网调节细度，故将其拆除。

棉花滩水电站闽江局（大坝标）砂石厂流程图成品料生产一个班（7h）需要量。

（4）成品料堆场亦应尽量加大，采用湿法生产时，考虑骨料的自然脱水，砂堆场堆存的活容量应能满足7天需要量并应采用卸料小车分3仓堆料，按一仓进料、一仓脱水、一仓使用的程序安排生产。

（5）胶带机的布置：①胶带机的倾斜角度：对毛料、混合料、细石、干砂一般≯18゜；对水洗砂、分级的中石、大石、特大石一般≯14゜；对5～20mm的碎石≯16゜。

②机尾受料点到机尾滚筒中心线的距离1200～2500mm，根据落料长度决定，受料区段到机尾滚筒中心线的净空距离不宜小于900mm。

③应根据受料点/区段到卸料点/区段及沿线的地形条件进行胶带机的布置，如受料区段必须是水平段，水平段大多为顺地爬行，采用标准支腿，水平段的最小长度是由离开最后导料槽不小于5m为限，在提升凹弧起弧点位置容许范围内越长越好；由水平段到提升倾斜段需经凹弧过渡，凹弧曲率半径一般带宽B800mm以下为80m，B1000mm以上为120m，最小曲率半径须通过计算选取，倾斜角度（弧线的中心角）应满足第①条要求，半径和中心角确定后，即可计算出弧线长、弦长、弧线段提升高和水平长；根据要求的提升高如跨路一般需3.8～4.1m净空高度-弧线段提升高，计算第一斜线段长和斜线段水平长，如果尚未到达卸料点或卸料区段要求高度，尚需继续提升到位并采用凸弧段过渡到水平段到达卸料点，凸弧曲率半径一般带宽B500mm为12m、B650mm为16m、B800mm为20m、B1000mm为24mB1200mm为28m，最小曲率半径须通过计算选取，确定半径后即可计算弧线长、弦长、弧线段提升高和水平长；再根据最终提升高计算第二斜线段长和第二斜线段水平长；最后倒推用胶带机水平长L n-L1-L2-L3-L4-L5计算出机尾段长度。

④凸弧段最小曲率半径R1计算对织物芯带：R1≥（38～42）B•sinλ（3.11-1）对钢丝绳芯带：R1≥（100～167）B•sinλ（3.11-2）式中：B——胶带宽度，m；λ——托辊槽角，（゜）。

⑤凹弧段最小曲率半径R2计算凹弧段的曲率半径应保证胶带机空载启动时，胶带不会从托辊上跳起，凹弧段最小曲率半径:R2≥（1.3～1.5）F x/q B•g (3.11-3)式中：F X——凹弧段起点处胶带张力，N；q B——胶带质量，kg/m；g——重力加速度，9.81m/s2。

（6）场内道路的布置需考虑与对外交通的衔接。

（7）布置应尽量紧凑、全面，必须充分考虑供排水（含污水处理）、供配电及控制，以及调度室、会议室、值班室、修理间、仓库等布置位置。

（8）总平面布置图应包括主要设备表、控制点坐标表、胶带机头尾坐标表及必要的说明。

7 名词解释（1）骨料级配：按照骨料粒径进行的分级。

例如四级配：特大石G1：150—80mm、大石G2:80—40mm、中石G3：40—20mm、小石G4：20—5mm。

（2）骨料超逊径超径—超过粒级上限粒径的颗粒（5%）。

逊径—小于粒级下限粒径的颗粒（10%）。

(3)骨料针片状针状—长度≥粒级平均粒径2.4倍颗粒。

片状—厚度≤粒级平均粒径0.4倍的颗粒。

针片状标准≤15%。

（4）细骨料（砂）--粒径≤5mm的颗粒称之为砂。

砂的细度模数—表示砂粒粗细程度的数。

用圆孔试验分析筛做试验，各层筛孔孔径为：5mm、2.5mm 、1.25mm、0.6mm、0.3mm、0.16mm.石粉—粒径小于0.16mm的微粒料称为石粉。

（5）破碎比—进料最大粒径与破碎产品最大粒径之比。

总破碎比—原始物料的最大粒径与最终破碎产品的最大粒径之比。

常用破碎比范围（开路）：颚式破碎机————3～5圆锥破碎机————4～6反击式破碎机———10～15破碎机排料口开度：e=d/z式中：e——破碎机排料口开度（mm）。

d——破碎产品的最大粒径（mm）。

z——产品最大粒径与排料口开度比值。

对中等可碎岩石：颚式破碎机z=1.6。

圆锥破碎机z=1.9。

（6）岩石类别：①火成岩—地幔的岩浆，通过火山喷发转移到地壳内外，冷却后形成的岩石。

如：玄武岩、安山岩、辉绿岩、班岩、花岗岩、闪长岩等。

②沉积岩—经风化、迁移，沉积在地表、湖海的底部，在高压和化学作用下重新凝聚而形成的岩石。

如：砾岩、砂岩、灰岩、页岩等。

③变形岩—火成岩或沉积岩由于剧烈的高温高压造成的物理和化学性质的变化形成的岩石。

如：花岗岩—片麻岩、辉绿岩/玄武岩—闪岩、石英砂岩—石英岩、灰岩—大理石。

（7）破碎功指数Wi—表示物料破碎的难易程度（KWh / t）。

Wi（8）磨蚀指数Ai—表示物料对机件的磨损程度Ai常见岩石Wi和Ai及抗压强度8 公路集料（1）路底基层和基层集料：0—40mm.(2) 水泥砼路面砂石料的分级：40—20 20—10 10—5mm 5—0mm.(3) 沥青砼路面砂石料的分级：35—15 15—5 5—3 3—0mm。

9 铁路道渣铁路道渣的碎石规格为：63—16mm。

10 混凝土骨料级配混凝土骨料级配、含砂率等见附表。

附表1 混凝土骨料组合比初选附表2 常态混凝土砂率初选注：表中砂率为混凝土坍落度为10—60mm 时的数值，混凝土坍落度大于60 mm 时，混凝土坍落度每增加20mm 砂率增加1%附表3 碾压混凝土砂率初选附表4 人工骨料混凝土用水量和砂率参考值11 有关设计规范和规定（1）基础埋深规定根据基础设计规范规定:在满足地基稳定和变形要求的前提下，“除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m”，这就意味着岩石地基的基础埋深不宜大于0.5m，故对新鲜岩石地基的设备基础埋深统一规定为不得超过0.5m，并且取消混凝土垫层，因为混凝土垫层也是为土质地基和风化石地基设置的；对自然地基的基础埋深一般按600～1000mm考虑；对北方地区的基础埋深还应考虑地基的冻胀性，季节性冻土的设计冻深按建筑地基基础设计规范（5.1.7）式计算。