近年來，采用“以破代磨”工藝生產(chǎn)人工砂已成為常用方式，以破碎方式生產(chǎn)人工砂的主要設(shè)備為立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)，其工作原理是將骨料在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中加速，獲得一定能量后沿轉(zhuǎn)子切線拋出，與固定砧板發(fā)生碰撞，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換實現(xiàn)骨料破碎，設(shè)備的破碎比可達(dá)到i=8～10以上。隨著中國國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的水電工程開始采用國產(chǎn)設(shè)備。在實際使用過程中，由于各工程的原巖特性不同，導(dǎo)致國產(chǎn)立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的生產(chǎn)指標(biāo)出現(xiàn)較大的差異。
功果橋水電站主要利用砂巖開挖料生產(chǎn)人工骨料，并在工程區(qū)左右岸建設(shè)2個砂石加工系統(tǒng)，右岸砂石加工系統(tǒng)為臨時系統(tǒng)，已經(jīng)投產(chǎn)，左岸砂石系統(tǒng)為主系統(tǒng)，尚在建設(shè)之中。利用已投產(chǎn)的右岸臨時砂石加工系統(tǒng)進(jìn)行砂巖制砂生產(chǎn)性試驗，其試驗研究成果可以指導(dǎo)左岸砂石系統(tǒng)改進(jìn)制砂工藝，同時對采用砂巖制砂的其它水電工程有重要的參考價值。
1、砂巖制砂生產(chǎn)性試驗系統(tǒng)
1.1原巖特性
功果橋水電站左、右岸2個砂石加工系統(tǒng)均利用右岸地下洞室開挖的砂巖料生產(chǎn)人工骨料。右岸地下洞室開挖料以變質(zhì)砂巖、石英砂巖為主，變質(zhì)砂巖單軸干抗壓強(qiáng)度為83～174MPa，均值117. 38MPa，單軸飽和抗壓強(qiáng)度為64～125 MPa，均值93. 94MPa。
巖石磨片鑒定變質(zhì)砂巖為變細(xì)粒長石砂巖，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、變余砂狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。原巖由88%左右的碎屑物和12%的填隙物2部分構(gòu)成，巖石中石英含量約65%，長石含量約20%，泥質(zhì)含量約8%，硅質(zhì)含量約4%，云母片及綠泥石含量約3%。使用Dmax - rB/12型x-射線衍射儀分析巖石礦物，其圖譜如圖1所示。
1.2試驗系統(tǒng)設(shè)備
試驗可以利用已投產(chǎn)的功果橋右岸臨時砂石加工系統(tǒng)進(jìn)行，系統(tǒng)制砂設(shè)備配置了PL9500SD型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)，其銘牌處理能力為220～350 t/h，設(shè)備電機(jī)功率為2×200 kW，額定電流為360 A，轉(zhuǎn)子正常運行線速度為65m/s，進(jìn)料為5～40 mm的礫石。破碎機(jī)進(jìn)料采用變頻振動給料機(jī)喂料，可以隨時控制給料量。破碎機(jī)下部布設(shè)有
1條出料膠帶機(jī)，設(shè)計帶速2.0 m/s。
2、砂巖制砂生產(chǎn)性試驗
2.1試驗?zāi)康?br /> 利用右岸臨時砂石加工系統(tǒng)進(jìn)行砂巖制砂生產(chǎn)性試驗，主要試驗?zāi)康氖菧y試砂巖原料生產(chǎn)人工砂時，國產(chǎn)立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)設(shè)備的實際處理能力、砂的產(chǎn)量、質(zhì)量情況、石粉含量等重要指標(biāo)。
2.2試驗方法
試驗共進(jìn)行了2次，第1次重點測試國產(chǎn)立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)設(shè)備的實際處理能力、砂的產(chǎn)量指標(biāo)；第2次重點測試砂的質(zhì)量情況、石粉含量指標(biāo)。
2. 2.1第1次試驗
由于膠帶輸送機(jī)在實際生產(chǎn)過程中的帶速和設(shè)計值存在少許差別，所以要對破碎機(jī)的出料膠帶機(jī)帶速進(jìn)行實測。
試驗第1步，在出料膠帶機(jī)上量取6段，托輥間距為7.22 m。破碎機(jī)正常生產(chǎn)后，膠帶機(jī)以正常速度帶載運轉(zhuǎn)，在起點位置的第1個托輥處向帶面上投放測試物，并記錄開始時間，測試物到達(dá)最后一個托輥位置時記錄結(jié)束時間。共測量5組，實測值分別為3.8，4.0，3.7，3.8，3.7 s，以此計算出料膠帶機(jī)的實際帶速為1.9 m/s。
試驗第2步，開啟出料膠帶機(jī)，立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)空載運行，啟動變頻振動給料機(jī)，向破碎機(jī)逐漸加大給料量，同時注意觀察破碎機(jī)控制柜的儀表，使電機(jī)電流不超過額定值360 A。破碎機(jī)正常運轉(zhuǎn)后，記錄電機(jī)電流，同時急停所有試驗設(shè)備。在出料膠帶機(jī)上取試樣稱重，取樣時需要量取相應(yīng)試樣的膠帶機(jī)帶面長度，共進(jìn)行3組試驗．試樣重量及換算的PL9500SD型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)實際處理量統(tǒng)計見表1。
試驗第3步，選取1組試樣進(jìn)行顆粒篩分試驗，試驗結(jié)果見表2。
2.2.2第2次試驗
按照同樣的試驗方法，第2次生產(chǎn)性試驗取3組試樣，顆粒篩分試驗結(jié)果見表3。顆粒篩分試驗將小于5 mm的砂樣各稱取500 g，進(jìn)行顆粒篩分試驗，累計篩余百分率及各級百分含量統(tǒng)計見表4，顆粒級配曲線見圖2。
2.3試驗小結(jié)
由2次試驗結(jié)果可以看出：針對砂巖料，國產(chǎn)PL9500SD型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的實際處理能力可以達(dá)到250 t/h左右；物料破碎后砂的含量可以達(dá)到30%左右；砂巖人工砂的顆粒級配屬于“兩頭大、中間小”，級配曲線有明顯的“翹尾現(xiàn)象”，表明細(xì)顆粒含量較多，且級配的連續(xù)性欠佳；砂巖人工砂的石粉含量可達(dá)30%以上。
3、功果橋左岸砂石系統(tǒng)制砂工藝優(yōu)化
功果橋水電站大壩主體為碾壓混凝土，根據(jù)混凝土性能研究結(jié)果，混凝土骨料中常態(tài)混凝土砂最佳石粉含量為17,5%，碾壓混凝土砂最佳石粉含量為20%，石粉含量要求較高。
左岸砂石加工系統(tǒng)制砂工藝為干法和濕法相結(jié)合，即采用4臺PL9500SD型立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)與3臺棒磨機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)，立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂車間的處理能力為1 000 t/h。考慮到成品砂石粉含量要求高，制砂工藝采用PL8500高速立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)將部分粗砂(3～5 mm)用來制石粉，并預(yù)留超細(xì)擺式磨粉機(jī)用于生產(chǎn)石粉。
根據(jù)生產(chǎn)性試驗結(jié)果，單臺PL9500SD型破碎機(jī)的實際處理能力可以達(dá)到250 t/h左右，選用4臺設(shè)備可以滿足砂產(chǎn)量要求；制砂工藝中用棒磨機(jī)調(diào)整成品砂的級配，緩解砂級配曲線的“翹尾”、“兩頭大、中間小”現(xiàn)象，是必要的工藝；對于功果橋水電站采用砂巖生產(chǎn)人工砂，其石粉含量可滿足設(shè)計要求，可以取消高速立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)及預(yù)留的超細(xì)擺式磨粉機(jī)制石粉工藝，并通過調(diào)整立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的轉(zhuǎn)手線速度，變換破碎腔體為“石打石”工作模式等，調(diào)整破碎后砂料的石粉含量。
4結(jié)語
從功果橋砂巖制砂生產(chǎn)性試驗資料數(shù)據(jù)可以看出：
(1)國產(chǎn)立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)可以滿足砂巖生產(chǎn)人工砂的生產(chǎn)要求；
(2)砂巖人工砂的石粉含量滿足要求，不需要另外增設(shè)生產(chǎn)石粉工藝；
(3)立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)生產(chǎn)的砂巖砂料級配曲線不理想，需要配合使用棒磨機(jī)等調(diào)整工藝，以改善砂的粒度特性。
