《人工制砂技術的應用與發展-第四章》

導讀：上一章談到制砂機設備中的半干式制砂技術！ 本章內容是制砂機中的智能節能、低碳環保半干式制砂技術 

2010 年 1—10 月，用同一礦山的花崗巖分別在 “YJ”核電站的全濕式砂石系統生產砂石骨料與臺山核電廠半干式砂石系統生產砂石骨料做了C60 ～ C75 混凝土對比試驗，結論為臺山核電廠生產的砂石成品質量優于 “YJ”核電廠生產的成品質量，每方混凝土可節約水泥用量7. 69%( 25 kg) 。

1. 5 智能節能、低碳環保半干式制砂技術

2008—2011 年，水電九局承建的當今世界最大的金沙江觀音巖水電站人工砂石系統是集水電九局 50 多年經驗與技術建成的一座 “智能節能、低碳環保”的巨型人工砂石系統。觀音巖水電站砂石系統巖性為二疊系下統茅口組灰巖，濕抗壓強度平均為 107. 3 MPa，系統設計處理能力為 3 300 t/h，設計成品產量為 2 700 t/h。根據半干式制砂的工藝技術特點，采用了 3 段破碎工藝，粗碎為開路生產，4 臺反擊破碎機聯合生產半成品石料; 中碎 4 臺反擊破閉路循環生產，以適應各種級配混凝土用骨料需求量的變化要求; 細碎為閉路循環，主要采用 8 臺立軸式破碎機制砂。該系統工藝采用了 “智能化半干式制砂工藝”專利技術，系統在設計時采用以環形冗余光纖以太網作為主干通訊網絡，將各配電室信息管理系統、上位機監控系統、PLC 控制系統、工業電視監控系統、語音通訊系統、智能儀表采集裝置、噪音監測、粉塵監測、大屏幕顯示系統有機結合成一體，通過 1 根光纖取代大量的電纜將各種信息傳輸到中央控制室集中處理，中央控制室同時也將有關信息反饋到各配電室，中央控制室實現了一人便可進行系統運行的操作控制，同時不管你遠在外地任何地方，只要能上網便可查看施工運行的同步工況。

半干式智能化控制的主要特點是工藝流程穩定可靠、制砂設備能力得到最大限度發揮，按工藝流程的最優設定控制設備的給料、給水量，可以使設備處于滿負荷運行。骨料質量在 PCL 的控制中穩定可靠，達到了環保節能的目的。大石、中石、小石的生產工藝均為反擊破加工，粗碎前經棒條給料機一次棄泥、一篩沖洗篩分后出大石成品，中石送至制砂車間作砂的主要加工料源，小于 20 mm 的經洗石機去泥脫水后的 50%送到制砂車間，一篩后大于 80 mm 的石料送入中碎加工，主要生產中石成品和 50% 的小石成品，中石在進入成品料倉前再經中徑檢測篩分沖洗。經2 級反擊破生產的中石、小石粒形方正，基本無針狀偏平體。2010－01－01—2011－4－15 成品料針片狀含量統計質量指標見表 4。

表 4 觀音巖水電站砂石系統成品料

針片狀含量質量情況統計

從表 4 可知，針片狀含量最大值僅為 1. 21%，規范規定為≤15%，說明質量控制較好。砂的質量控制單元可自動調整控制砂的細度模數，生產 2 種不同石粉含量的碾壓混凝土用砂和常態混凝土用砂，砂的含水率為 3. 5% ～ 4. 5%，砂在 18 m 高下落的堆料過程中，1 m 以外不揚起粉塵，同時在堆料過程中不產生分離和翻滾，形成坍塌式 “無離析堆存”。無論在砂堆的任一點取樣，其質量指標是一致的，砂的級配連續，堆積密度最大。

運用過程能力指數 Cp反應質量控制公差偏離情形，以實測常態砂的細度模數繪制控制圖分析。X － R 控制圖列表見表 5

表 5  X － R 控制圖列表(常態砂細度模數月度統計)

2009 年 11 月至 2011 年 4 月系統運行共 18 個月，每月均值為 X，極差為 R ，m 為樣本組數目，總平均值 =2. 73，平均級差 = 0. 091，則均值上線 UCL X= 2. 73 + 0. 373 × 0. 091 = 2. 76，均值中線 CL X =2. 74，均值下線 LCL X = 2. 73 － 0. 373 × 0. 091 =2. 70。與規范進行比較，細度模數 FM 最大值 TL=2. 80、最小值 TU= 2. 40，利用 R 和 X 計算 CP·σ =R / d2= 0. 091 /2. 326 = 0. 039，σ 為質量特性值的總體標準差，對于高質量、高可靠性的“6σ 控制原則”檢查質量情況，CP= ( TU－ TL) /6σ = ( 2. 8 － 2. 4) /6 × 0. 039 = 1. 70 ＞ 1. 67，說明常態砂的過程加工質量能力過高。從表 5 中查出級差較大月在 2010 年4 月，為 0. 17，而當月均值為 2. 71，2010 年 6 月以后極差均小于 ± 0. 1，說明砂的質量優良，運行穩定可靠。

碾壓砂的細度模數 FM = 2. 64，發生最大值月份的當月最大值為 2. 77，當月最小值為 2. 61，上下限極差為 0. 16; 發生最小值月份的當月最大值為2. 66，當月最小值為2. 48，上下限極差為0. 12。碾壓砂成品質量統計見表 6。以 16 個月的統計數據分析繪出均值控制圖，以中線 FM = 2. 64 觀察217 個點，其中有 4 個點在 2. 74 以外，有 7 個點在2. 54 以外，94. 9% 的點均落在 ± 0. 10 的區域內，這一指標高于規范的 ±0. 2 的控制標準，砂的級配連續穩定，從未發生過兩頭大中間小的情況。

表 6  觀音巖水電站砂石系統碾壓砂成品質量情況統計

經控制圖分析計算，碾壓砂的 CP= 1. 65，引入規范 “當 1. 67 ＞ CP≥1. 33，說明過程能力充分，表示技術管理能力已很好”。

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