在人工砂石料生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中，破碎和制砂設備是主要的砂石生產(chǎn)設備，其設備性能的的好壞直接影響著整個人工砂石加工系統(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)外破碎和制砂設備廠家繁多，品種多樣，其性能和價格也各有千秋。如何選擇合適的破碎、制砂設備，以保證人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的運行可靠性、技術好性、經(jīng)濟合理性是人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)設計的主要課題。

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。粗粒斑狀結構、塊狀構造。巖石整體性能較好，抗壓強度高，磨蝕指數(shù)較大。

1、設計規(guī)模

根據(jù)三峽工程混凝土施工計劃和人工碎石總體平衡要求，下岸溪人工砂石系統(tǒng)設計規(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的碎石供應要求；

3)2004年高峰月40.4萬m3混凝土人工砂和碎石的供應要求。

實行每月25d，每天20h的工作制度。從設計處理規(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)的典型工藝流程計算，各個車間要求處理量如表1。

表1

2、主要車間設備配置概況

下岸溪砂石加工系統(tǒng)破碎和制砂設備配置情況如表2所示。滿負荷試驗表明：主要設備的生產(chǎn)能力均已達到設計要求，設備運行情況基本正常，產(chǎn)品特性基本達到設計要求。各設備實際處理能力如表3所示。

表2

表3

50-65MK-Ⅱ、B9000、B9100等破碎設備均是在使用。總的說來，它們普遍具有生產(chǎn)性能良好、生產(chǎn)效率高、維護方便等特點；但B9000、B9100等設備卻具有易損件更換頻率大，造成生產(chǎn)成本高等缺陷。

3、設備的選型和配置方案

下岸溪人工砂石系統(tǒng)的設計、建筑安裝和生產(chǎn)運行由宜昌三峽工程建設三七八聯(lián)營總公司全過程承包，從選型設計的過程看，破碎和制砂設備的選型經(jīng)歷了投標設計、施工設計和增容設計階段。

4、投標設計階段

本階段破碎和制砂設備的選型主要依據(jù)是響應招標文件的要求，選擇能滿足生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的設備，考慮的重點是系統(tǒng)運行的可靠性，設備選型的范圍主要是國產(chǎn)設備。粗碎車間選用國產(chǎn)PXZ900/130液壓旋破碎機；中碎車間選用國產(chǎn)PYT-B2235標準圓錐破碎機；細碎車間選用國產(chǎn)PYT-Z2227中圓錐破碎機；超細碎車間選用美國Noxdberg生產(chǎn)的HP700高性能圓錐破碎機；棒磨車間選用國產(chǎn)MBZ2136周邊排礦棒磨機。各車間主要設備配置見表4，上述破碎設備的主要技術參數(shù)見表5。

表4

表5

下岸溪人工砂石系統(tǒng)投標設計由于時間短，設計人員無法對國內(nèi)外設備進行全面比較，投標設計選型研究相對比較粗糙。從各個車間設備選型配置情況看，主要存在如下問題。

①粗碎、中碎、細碎全部采用國產(chǎn)設備，產(chǎn)量低，產(chǎn)品粒形差；

②設備數(shù)量多，配套工程費多；

③超細碎車間設備配置價格昂貴。

5、施工設計階段

破碎和制砂設備的選型是施工設計階段中重要的設計內(nèi)容之一。本階段的設備選型是在設計的基礎上，結合國內(nèi)外破碎制砂設備的性能進行全面的優(yōu)化設計。在保證系統(tǒng)運行可靠性的前提下，進一步提高整個系統(tǒng)的技術好性和經(jīng)濟合理性。施工設計各車間設備配置情況見表6。所選設備的主要技術性能參數(shù)見表7。

表6

表7

從投標設計與施工設計中可以看出，破碎制砂設備選型變化很大，這樣提高了本系統(tǒng)技術上的穩(wěn)定性。所選用的兩種設備屬于專業(yè)使用，即：沖擊式破碎機B9000和圓錐破HP500。物料一部分供給高速旋轉的轉子，一部分通過破碎腔，在離心力作用下向轉子外高速投射，線速度達60m/s，與破碎腔內(nèi)物料相撞擊而破碎，由轉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、過鐵保護功能穩(wěn)定，制造緊密運行性能可靠， 產(chǎn)品粒形好的特點。

其構造與圓錐破碎機大體相同，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)過一段時間的生產(chǎn)運行，其產(chǎn)品粒徑產(chǎn)量均能達到設計要求，檢驗表如表10和表11。

表10

表11 HP-500ST-F

下岸溪人工砂石系統(tǒng)的施工設計與投標設計相比較有以下特點。

①破碎設備采用了別樣的設備，與下岸溪人工砂石系統(tǒng)這一目前世界上跨世紀工程相匹配；

②設備的購置費大為節(jié)約，原投標設計國產(chǎn)設備費為2288萬元，進口設備在上海到岸價格415萬美元，考慮進口設備匯率和增值稅等，折合4855元，而施工設計國產(chǎn)設備費為1099萬元，進口設備265萬美元折合人民幣3090萬元，兩項合計破碎，制砂設備的購置費4189萬元，施工設計破碎、制砂設備的購置費節(jié)約人民幣2954萬元。

6、增容設計階段

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，總公司決定提前實施下岸溪人工砂石加工系統(tǒng)擴建，使其具有成品碎石生產(chǎn)能力。本次設計是在總結前兩次設計的經(jīng)驗基礎上進行的。各個車間設備配置情況如表2所示；單臺設備實際處理能力如表3所示。

本次設計選用了50-65MK-Ⅱ旋回破碎機。該機由SVEDALA公司生產(chǎn)。

其構造與目前國內(nèi)的旋回破碎機的主要區(qū)別是：偏心套齒輪在底部，傳動方式為電動機與傳動軸直聯(lián)，傳動齒輪為螺旋傘齒。破碎原理為中心軸作旋擺運動，破碎圓錐時而靠近、時而離開固定錐表面，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。

該破碎機較國內(nèi)同型號破碎機比較，具有如下特點：①結構緊湊，體積小，重量輕(為同類型的3/5)，②機座鑄件設有氣管通道，可為動錐運動時，提供正壓環(huán)境。防止?jié)櫥突赜拖鋾r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主傳動齒為一對螺旋傘齒，從而有運行平穩(wěn)，重合度大，承高速重載的特點。④破碎機配有動錐位置傳感器，以指示動錐位置。⑤具有重載啟動的能力。

50-65MK-Ⅱ破碎機生產(chǎn)能力試驗成果見表12、13。

表12

表13 產(chǎn)品級配試驗表