0、前言
近年来，采用“以破代磨”工艺生产人工砂已成为常用方式，以破碎方式生产人工砂的主要设备为立轴式冲击
破碎机，其工作原理是将骨料在高速旋转的转子中加速，获得一定能量后沿转子切线抛出，与固定砧板发生碰撞，产生能量转换实现骨料破碎，设备的破碎比可达到i=8～10以上。随着中国国内技术的发展，越来越多的水电工程开始采用国产设备。在实际使用过程中，由于各工程的原岩特性不同，导致国产立轴式冲击破碎机的生产指标出现较大的差异。
功果桥水电站主要利用砂岩开挖料生产人工骨料，并在工程区左右岸建设2个砂石加工系统，右岸砂石加工系统为临时系统，已经投产，左岸砂石系统为主系统，尚在建设之中。利用已投产的右岸临时砂石加工系统进行砂岩制砂生产性试验，其试验研究成果可以指导左岸砂石系统改进制砂工艺，同时对采用砂岩制砂的其它水电工程有重要的参考价值。
1、砂岩制砂生产性试验系统
1.1原岩特性
功果桥水电站左、右岸2个砂石加工系统均利用右岸地下洞室开挖的砂岩料生产人工骨料。右岸地下洞室开挖料以变质砂岩、石英砂岩为主，变质砂岩单轴干抗压强度为83～174MPa，均值117. 38MPa，单轴饱和抗压强度为64～125 MPa，均值93. 94MPa。
岩石磨片鉴定变质砂岩为变细粒长石砂岩，鳞片粒状变晶结构、变余砂状结构、块状构造。原岩由88%左右的碎屑物和12%的填隙物2部分构成，岩石中石英含量约65%，长石含量约20%，泥质含量约8%，硅质含量约4%，云母片及绿泥石含量约3%。使用Dmax - rB/12型x-射线衍射仪分析岩石矿物，其图谱如图1所示。
1.2试验系统设备
试验可以利用已投产的功果桥右岸临时砂石加工系统进行，系统制砂设备配置了PL9500SD型立轴式冲击破碎机，其铭牌处理能力为220～350 t/h，设备电机功率为2×200 kW，额定电流为360 A，转子正常运行线速度为65m/s，进料为5～40 mm的砾石。破碎机进料采用变频振动给料机喂料，可以随时控制给料量。破碎机下部布设有
1条出料胶带机，设计带速2.0 m/s。
2、砂岩制砂生产性试验
2.1试验目的
利用右岸临时砂石加工系统进行砂岩制砂生产性试验，主要试验目的是测试砂岩原料生产人工砂时，国产立轴式冲击破碎机设备的实际处理能力、砂的产量、质量情况、石粉含量等重要指标。
2.2试验方法
试验共进行了2次，第1次重点测试国产立轴式冲击破碎机设备的实际处理能力、砂的产量指标；第2次重点测试砂的质量情况、石粉含量指标。
2. 2.1第1次试验
由于胶带输送机在实际生产过程中的带速和设计值存在少许差别，所以要对破碎机的出料胶带机带速进行实测。
试验第1步，在出料胶带机上量取6段，托辊间距为7.22 m。破碎机正常生产后，胶带机以正常速度带载运转，在起点位置的第1个托辊处向带面上投放测试物，并记录开始时间，测试物到达最后一个托辊位置时记录结束时间。共测量5组，实测值分别为3.8，4.0，3.7，3.8，3.7 s，以此计算出料胶带机的实际带速为1.9 m/s。
试验第2步，开启出料胶带机，立轴式冲击破碎机空载运行，启动变频振动给料机，向破碎机逐渐加大给料量，同时注意观察破碎机控制柜的仪表，使电机电流不超过额定值360 A。破碎机正常运转后，记录电机电流，同时急停所有试验设备。在出料胶带机上取试样称重，取样时需要量取相应试样的胶带机带面长度，共进行3组试验．试样重量及换算的PL9500SD型立轴式冲击破碎机实际处理量统计见表1。
试验第3步，选取1组试样进行颗粒筛分试验，试验结果见表2。
2.2.2第2次试验
按照同样的试验方法，第2次生产性试验取3组试样，颗粒筛分试验结果见表3。颗粒筛分试验将小于5 mm的砂样各称取500 g，进行颗粒筛分试验，累计筛余百分率及各级百分含量统计见表4，颗粒级配曲线见图2。
2.3试验小结
由2次试验结果可以看出：针对砂岩料，国产PL9500SD型立轴式冲击破碎机的实际处理能力可以达到250 t/h左右；物料破碎后砂的含量可以达到30%左右；砂岩人工砂的颗粒级配属于“两头大、中间小”，级配曲线有明显的“翘尾现象”，表明细颗粒含量较多，且级配的连续性欠佳；砂岩人工砂的石粉含量可达30%以上。
3、功果桥左岸砂石系统制砂工艺优化
功果桥水电站大坝主体为碾压混凝土，根据混凝土性能研究结果，混凝土骨料中常态混凝土砂最佳石粉含量为17,5%，碾压混凝土砂最佳石粉含量为20%，石粉含量要求较高。
左岸砂石加工系统制砂工艺为干法和湿法相结合，即采用4台PL9500SD型立轴式冲击破碎机与3台棒磨机联合生产，立轴式冲击破碎机制砂车间的处理能力为1 000 t/h。考虑到成品砂石粉含量要求高，制砂工艺采用PL8500高速立轴式冲击破碎机将部分粗砂(3～5 mm)用来制石粉，并预留超细摆式磨粉机用于生产石粉。
根据生产性试验结果，单台PL9500SD型破碎机的实际处理能力可以达到250 t/h左右，选用4台设备可以满足砂产量要求；制砂工艺中用棒磨机调整成品砂的级配，缓解砂级配曲线的“翘尾”、“两头大、中间小”现象，是必要的工艺；对于功果桥水电站采用砂岩生产人工砂，其石粉含量可满足设计要求，可以取消高速立轴式冲击破碎机及预留的超细摆式磨粉机制石粉工艺，并通过调整立轴式冲击破碎机的转手线速度，变换破碎腔体为“石打石”工作模式等，调整破碎后砂料的石粉含量。
4结语
从功果桥砂岩制砂生产性试验资料数据可以看出：
(1)国产立轴式冲击破碎机可以满足砂岩生产人工砂的生产要求；
(2)砂岩人工砂的石粉含量满足要求，不需要另外增设生产石粉工艺；
(3)立轴式冲击破碎机生产的砂岩砂料级配曲线不理想，需要配合使用棒磨机等调整工艺，以改善砂的粒度特性。
