0、前言
近年來，采用“以破代磨”工藝生產人工砂已成為常用方式，以破碎方式生產人工砂的主要設備為立軸式沖擊
破碎機，其工作原理是將骨料在高速旋轉的轉子中加速，獲得一定能量后沿轉子切線拋出，與固定砧板發生碰撞，產生能量轉換實現骨料破碎，設備的破碎比可達到i=8～10以上。隨著中國國內技術的發展，越來越多的水電工程開始采用國產設備。在實際使用過程中，由于各工程的原巖特性不同，導致國產立軸式沖擊破碎機的生產指標出現較大的差異。
功果橋水電站主要利用砂巖開挖料生產人工骨料，并在工程區左右岸建設2個砂石加工系統，右岸砂石加工系統為臨時系統，已經投產，左岸砂石系統為主系統，尚在建設之中。利用已投產的右岸臨時砂石加工系統進行砂巖制砂生產性試驗，其試驗研究成果可以指導左岸砂石系統改進制砂工藝，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、砂巖制砂生產性試驗系統
1.1原巖特性
功果橋水電站左、右岸2個砂石加工系統均利用右岸地下洞室開挖的砂巖料生產人工骨料。右岸地下洞室開挖料以變質砂巖、石英砂巖為主，變質砂巖單軸干抗壓強度為83～174MPa，均值117. 38MPa，單軸飽和抗壓強度為64～125 MPa，均值93. 94MPa。
巖石磨片鑒定變質砂巖為變細粒長石砂巖，鱗片粒狀變晶結構、變余砂狀結構、塊狀構造。原巖由88%左右的碎屑物和12%的填隙物2部分構成，巖石中石英含量約65%，長石含量約20%，泥質含量約8%，硅質含量約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試驗系統設備
試驗可以利用已投產的功果橋右岸臨時砂石加工系統進行，系統制砂設備配置了PL9500SD型立軸式沖擊破碎機，其銘牌處理能力為220～350 t/h，設備電機功率為2×200 kW，額定電流為360 A，轉子正常運行線速度為65m/s，進料為5～40 mm的礫石。破碎機進料采用變頻振動給料機喂料，可以隨時控制給料量。破碎機下部布設有
1條出料膠帶機，設計帶速2.0 m/s。
2、砂巖制砂生產性試驗
2.1試驗目的
利用右岸臨時砂石加工系統進行砂巖制砂生產性試驗，主要試驗目的是測試砂巖原料生產人工砂時，國產立軸式沖擊破碎機設備的實際處理能力、砂的產量、質量情況、石粉含量等重要指標。
2.2試驗方法
試驗共進行了2次，第1次重點測試國產立軸式沖擊破碎機設備的實際處理能力、砂的產量指標；第2次重點測試砂的質量情況、石粉含量指標。
2. 2.1第1次試驗
由于膠帶輸送機在實際生產過程中的帶速和設計值存在少許差別，所以要對破碎機的出料膠帶機帶速進行實測。
試驗第1步，在出料膠帶機上量取6段，托輥間距為7.22 m。破碎機正常生產后，膠帶機以正常速度帶載運轉，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，測試物到達最后一個托輥位置時記錄結束時間。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的實際帶速為1.9 m/s。
試驗第2步，開啟出料膠帶機，立軸式沖擊破碎機空載運行，啟動變頻振動給料機，向破碎機逐漸加大給料量，同時注意觀察破碎機控制柜的儀表，使電機電流不超過額定值360 A。破碎機正常運轉后，記錄電機電流，同時急停所有試驗設備。在出料膠帶機上取試樣稱重，取樣時需要量取相應試樣的膠帶機帶面長度，共進行3組試驗．試樣重量及換算的PL9500SD型立軸式沖擊破碎機實際處理量統計見表1。
試驗第3步，選取1組試樣進行顆粒篩分試驗，試驗結果見表2。
2.2.2第2次試驗
按照同樣的試驗方法，第2次生產性試驗取3組試樣，顆粒篩分試驗結果見表3。顆粒篩分試驗將小于5 mm的砂樣各稱取500 g，進行顆粒篩分試驗，累計篩余百分率及各級百分含量統計見表4，顆粒級配曲線見圖2。
2.3試驗小結
由2次試驗結果可以看出：針對砂巖料，國產PL9500SD型立軸式沖擊破碎機的實際處理能力可以達到250 t/h左右；物料破碎后砂的含量可以達到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“翹尾現象”，表明細顆粒含量較多，且級配的連續性欠佳；砂巖人工砂的石粉含量可達30%以上。
3、功果橋左岸砂石系統制砂工藝優化
功果橋水電站大壩主體為碾壓混凝土，根據混凝土性能研究結果，混凝土骨料中常態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。
左岸砂石加工系統制砂工藝為干法和濕法相結合，即采用4臺PL9500SD型立軸式沖擊破碎機與3臺棒磨機聯合生產，立軸式沖擊破碎機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高速立軸式沖擊破碎機將部分粗砂(3～5 mm)用來制石粉，并預留超細擺式磨粉機用于生產石粉。
根據生產性試驗結果，單臺PL9500SD型破碎機的實際處理能力可以達到250 t/h左右，選用4臺設備可以滿足砂產量要求；制砂工藝中用棒磨機調整成品砂的級配，緩解砂級配曲線的“翹尾”、“兩頭大、中間小”現象，是必要的工藝；對于功果橋水電站采用砂巖生產人工砂，其石粉含量可滿足設計要求，可以取消高速立軸式沖擊破碎機及預留的超細擺式磨粉機制石粉工藝，并通過調整立軸式沖擊破碎機的轉手線速度，變換破碎腔體為“石打石”工作模式等，調整破碎后砂料的石粉含量。
4結語
從功果橋砂巖制砂生產性試驗資料數據可以看出：
(1)國產立軸式沖擊破碎機可以滿足砂巖生產人工砂的生產要求；
(2)砂巖人工砂的石粉含量滿足要求，不需要另外增設生產石粉工藝；
(3)立軸式沖擊破碎機生產的砂巖砂料級配曲線不理想，需要配合使用棒磨機等調整工藝，以改善砂的粒度特性。
