1、前言
百色水利枢纽位于右江上游百色河段，是一座以防洪为主，结合发电、航运、兼有灌溉、供水等综合效益的大（一）型水利水电工程，高130m的碾压混凝土重力坝的混凝土总量约300万m3(其中碾压混凝土220万m3)，需要混凝土骨料410万m3。由于坝区缺乏天然骨料，石灰岩人工骨料的储量和质量都不理想，该工程的初步设计阶段，开始研究应用主坝右坝头储量丰富的辉绿岩人工骨料的可行性。辉绿岩人工骨料在混凝土的应用国内外都无先例，需要研究解决的第一个难题是破碎问题。辉绿岩属坚硬的岩石，用广西区内加工石灰岩人工骨料的设备，无法将辉绿岩加工成设计需要的混凝土骨料。
2、辉绿岩人工骨料破碎研究
辉绿岩岩石坚硬，单轴饱和抗压强度达120～200 MPa，是石灰岩的2～4倍。通过把百色水利枢纽导流洞开挖的辉绿岩块石，运到广西区内的叶茂水电站、岩滩水电站等工地，用石灰岩人工骨料加工系统进行破碎试验，结果是耗能量大、耗钢率大、破碎成本高，而且破碎的骨料级配达不到设计要求。通过调研得知，福建棉花滩水电站工程碾压混凝土坝采用的是花岗岩人工骨料，花岗岩单轴抗压强度是石灰岩的1～2倍。我们对该I程花岗岩人工骨料破碎生产系统进行考查，其耗能量、耗钢率、破碎成本与广西区内采用的石灰岩骨料差别不大，而且骨料级配良好。为此，研究者又把百色水利枢纽导流洞开挖的辉绿岩块石，运到福建棉花滩水电站工地，用破碎花岗岩的骨料生产系统，进行辉绿岩骨料破碎试验。
3、辉绿岩骨料破碎试验
3.1试验样品
破碎试验所用的辉绿岩样品是从百色水利枢纽导流洞开挖的碴料中，按以下要求用人工方法采集的辉绿岩块石：①块石大小要符合块径小于20cm占10%，块径在20—40 cm占60%，块径大于40 cm占30%，最大块径不超过70 cm；②块石质量要求为微风化一新鲜状态，块料基本没有裂隙，个别块体虽有微小裂隙但都充填石英、方解石而且胶结良好。根据上述条件采集辉绿岩块石120 t，通过火车再转汽车运到福建棉花滩水电站工地，利用该工地花岗岩骨料生产系统，进行辉绿岩人工骨料破碎试验。
3.2室内试验
室内试验委托驻福建棉花滩工地的瑞典斯维达拉公司测试中心进行，在从广西百色运到福建棉花滩工地的辉绿岩样品中选取有代表性的块石，进行岩石的可碎性、岩石的可磨性指数以及岩石的磨蚀性指数测定。测试样品的岩石密度为3.04 g/cm3，平均抗冲击强度为1848 N，平均可磨性指数w,=29.5，磨蚀性指数A,= 0.346。从测试的数据分析，辉绿岩的密度和平均可磨性指数都超过花岗岩，属于难破碎岩石。
3.3破碎试验
破碎试验是利用福建棉花滩水电站工地花岗岩骨料加工系统的设备，用从广西百色水利枢纽工地运去的辉绿岩样品进行人工骨料破碎试验。棉花滩花岗岩人工骨料加工系统设计生产能力为500t/h，主要破碎设备为瑞典SVEDALA公司90年代后期产品。初碎机为JM1211HD颚式破碎机，并配有VMFKJ60/12棒条式振动给料机；二级破碎为S4000C旋回破碎机；三级破碎为H4000MC圆锥破碎机；制砂设备为B9000型巴马克破碎机。筛分及输送等设备为国内生产。主要破碎设备及技术参数见表1。
3.3.1初碎及成果分析
初碎采用型号为JM1211HD颚式破碎机，实施时对颚式破碎机挤满腔给料，排矿口开口分别为175 mm和165 mm两种，并在P3号皮带上取3m长试样进行检验(带速1.6 m/s)o统计分析结果表明：①初碎机的出口料超过500 t/h，达到最大生产能力的70%左右，电流显示为250—350 A(额定电流为300 A)，出现超负荷情况，应控制出口料不超过500 t/h；②从颗粒级配情况看，按165 mm排矿口生产时，所得小于100mm粒径的碎石比按175mm排矿口多，大于100 mm粒径碎石则比175 mm排矿口少，基本上反映了颚式破碎机的工作特性；③从初碎颗粒级配情况看，用JM1211HD颚式破碎机对辉绿岩初碎可行。
3.3.2二级破碎及成果分析
二级破碎用S4000C型旋回破碎机，按排矿口44 mm和48 mm两种工况进行三次试验；进料皮带机P4号(y=1.6 m/s)，出料皮带机P4号C( V=1.25 m/s)。检测分析结果表明：①粒径100—60mm的碎石偏少，原因是试验的骨料粒径要求与棉花滩工程不同，而且没有对生产花岗岩骨料设备的排矿口加以调大造成的；②三次试验的出口产量相差较大，原因是初碎半成品堆料不足，无后续进料造成；③S4000C型旋回破碎机平均产量达500 t/h，颗粒级配的大：中：小=4：3：2，小于5 mm的颗粒占总量15%。
3.3.3三级破碎及成果分析
考虑试样原石有限，试验时将大部分的大骨科送至H4000MC圆锥破碎机进行三次破碎，并按排矿口31 mm、28mm、24 mm三种工况进行试验，测试分析结果为：①经H4000MC型圆锥破碎机破碎后，中骨料(40—20mm)的含量大幅度增加，三种工况都达到56%以上，而且小骨料(20—5mm)的含量也明显提高，三种工况平均达到20%以上；②三种工况中，开口28 mm时，粒径40—20 mm碎石含量最高，生产能力最大；③三种工况的生产能力都达到260 t/h，但开口22 mm时电流表显示400 A的超负荷状况，说明排矿口应大于22 mm；④中骨料(40—20 mm)针片状含量小于5%说明粒形比较好，但小骨料(20—5 mm)的针片状含量达19.2%。
3.3.4制砂及成果分析
制砂试验用巴马克B9000型制砂机，进口料粒径小于40 mm，进口开度分为30 mm、22 mm和15mm三种。试验结果表明，三种工况生产的砂，小于5 mm的骨料含量从12.3%提高到19%，5～20 mm粒径的骨料含量也有所提高，制砂效果明显。
3.4辉绿岩破碎试验检测成果分析
3.4.1中、小骨料检测
用巴马克B9000型制砂机生产的成品料中包括中、小骨料和砂，其质量情况如表2和表3。
从表2不难看出，中骨料的超径、针片状含量几乎为零，逊径略有超标的主要原因是筛网用久后筛孔变大造成，在实际生产中不难解决；又从表3可见，小骨料针片状含量为零，超径含量偏高的主要原因是筛网磨损后筛孔变大，在实际生产中容易解决。试验结果表明，巴马克B9000加工辉绿岩骨料的形状和制砂效果是明显的。
3.4.2人工砂检测
辉绿岩人工砂检测成果见表4。
从表4得知，辉绿岩人工砂细度模数合格，砂的石粉含量在常规筛析试验时偏低，水洗后的筛析试验石粉含量又较高。试验时棉花滩水电站工地接连下了两场大雨，石粉含水量偏高，致使生产过程石粉裹附在骨料及砂子表面，造成常规筛析试验石粉含量偏低。经分析认为，水洗后筛析试验的石粉含量是真实的，在实际生产中宜采用干法破碎并严格控制骨料的含水量。
3.4.3骨料级配试验
骨料级配试验分为大骨料颗粒级配试验、中骨料颗粒级配试验和小骨料颗粒级配试验，试验成果见表5、表6、表7。
从上述表5、表6、表7不难看出，辉绿岩的大、中、小骨料的颗粒级配良好。
4、结语
(1)从辉绿岩人工破碎全过程看，棉花滩水电站工程人工砂石料系统可将辉绿岩加工成符合设计要求的人工骨料，各级破碎设备的生产能力均达到规定的定额。室内试验得出的可碎性指数、磨蚀性指数与破碎试验情况一致，即辉绿岩功耗指数比花岗岩大，破碎耗能量辉绿岩比花岗岩大，可磨性指数辉绿岩比花岗岩小，辉绿岩对破碎机耐磨体的影响较花岗岩小。
(2)从试验成果看，各级粗骨料的粒型较好，针片状含量少，成品级配分布合理，超逊径可控制在规范允许的范围内；用巴马克破碎机生产的辉绿岩人工砂粒形较好、细度模数符合规范要求且级配合理。
(3)辉绿岩人工砂石粉偏高，而且石粉遇水容易结块或贴裹在骨料表面，宜采用全干法破碎工艺并严格控制料源的含水量。
(4)使用瑞典SVEDALA公司JM1211HD颚式破碎机初碎、S4000C旋回破碎机二次破碎、H4000MC圆锥破碎机三次破碎和B9000巴马克破碎机制砂，即可生产出符合设计或规范要求的辉绿岩人工骨料。
百色水利枢纽位于右江上游百色河段，是一座以防洪为主，结合发电、航运、兼有灌溉、供水等综合效益的大（一）型水利水电工程，高130m的碾压混凝土重力坝的混凝土总量约300万m3(其中碾压混凝土220万m3)，需要混凝土骨料410万m3。由于坝区缺乏天然骨料，石灰岩人工骨料的储量和质量都不理想，该工程的初步设计阶段，开始研究应用主坝右坝头储量丰富的辉绿岩人工骨料的可行性。辉绿岩人工骨料在混凝土的应用国内外都无先例，需要研究解决的第一个难题是破碎问题。辉绿岩属坚硬的岩石，用广西区内加工石灰岩人工骨料的设备，无法将辉绿岩加工成设计需要的混凝土骨料。
2、辉绿岩人工骨料破碎研究
辉绿岩岩石坚硬，单轴饱和抗压强度达120～200 MPa，是石灰岩的2～4倍。通过把百色水利枢纽导流洞开挖的辉绿岩块石，运到广西区内的叶茂水电站、岩滩水电站等工地，用石灰岩人工骨料加工系统进行破碎试验，结果是耗能量大、耗钢率大、破碎成本高，而且破碎的骨料级配达不到设计要求。通过调研得知，福建棉花滩水电站工程碾压混凝土坝采用的是花岗岩人工骨料，花岗岩单轴抗压强度是石灰岩的1～2倍。我们对该I程花岗岩人工骨料破碎生产系统进行考查，其耗能量、耗钢率、破碎成本与广西区内采用的石灰岩骨料差别不大，而且骨料级配良好。为此，研究者又把百色水利枢纽导流洞开挖的辉绿岩块石，运到福建棉花滩水电站工地，用破碎花岗岩的骨料生产系统，进行辉绿岩骨料破碎试验。
3、辉绿岩骨料破碎试验
3.1试验样品
破碎试验所用的辉绿岩样品是从百色水利枢纽导流洞开挖的碴料中，按以下要求用人工方法采集的辉绿岩块石：①块石大小要符合块径小于20cm占10%，块径在20—40 cm占60%，块径大于40 cm占30%，最大块径不超过70 cm；②块石质量要求为微风化一新鲜状态，块料基本没有裂隙，个别块体虽有微小裂隙但都充填石英、方解石而且胶结良好。根据上述条件采集辉绿岩块石120 t，通过火车再转汽车运到福建棉花滩水电站工地，利用该工地花岗岩骨料生产系统，进行辉绿岩人工骨料破碎试验。
3.2室内试验
室内试验委托驻福建棉花滩工地的瑞典斯维达拉公司测试中心进行，在从广西百色运到福建棉花滩工地的辉绿岩样品中选取有代表性的块石，进行岩石的可碎性、岩石的可磨性指数以及岩石的磨蚀性指数测定。测试样品的岩石密度为3.04 g/cm3，平均抗冲击强度为1848 N，平均可磨性指数w,=29.5，磨蚀性指数A,= 0.346。从测试的数据分析，辉绿岩的密度和平均可磨性指数都超过花岗岩，属于难破碎岩石。
3.3破碎试验
破碎试验是利用福建棉花滩水电站工地花岗岩骨料加工系统的设备，用从广西百色水利枢纽工地运去的辉绿岩样品进行人工骨料破碎试验。棉花滩花岗岩人工骨料加工系统设计生产能力为500t/h，主要破碎设备为瑞典SVEDALA公司90年代后期产品。初碎机为JM1211HD颚式破碎机，并配有VMFKJ60/12棒条式振动给料机；二级破碎为S4000C旋回破碎机；三级破碎为H4000MC圆锥破碎机；制砂设备为B9000型巴马克破碎机。筛分及输送等设备为国内生产。主要破碎设备及技术参数见表1。
3.3.1初碎及成果分析
初碎采用型号为JM1211HD颚式破碎机，实施时对颚式破碎机挤满腔给料，排矿口开口分别为175 mm和165 mm两种，并在P3号皮带上取3m长试样进行检验(带速1.6 m/s)o统计分析结果表明：①初碎机的出口料超过500 t/h，达到最大生产能力的70%左右，电流显示为250—350 A(额定电流为300 A)，出现超负荷情况，应控制出口料不超过500 t/h；②从颗粒级配情况看，按165 mm排矿口生产时，所得小于100mm粒径的碎石比按175mm排矿口多，大于100 mm粒径碎石则比175 mm排矿口少，基本上反映了颚式破碎机的工作特性；③从初碎颗粒级配情况看，用JM1211HD颚式破碎机对辉绿岩初碎可行。
3.3.2二级破碎及成果分析
二级破碎用S4000C型旋回破碎机，按排矿口44 mm和48 mm两种工况进行三次试验；进料皮带机P4号(y=1.6 m/s)，出料皮带机P4号C( V=1.25 m/s)。检测分析结果表明：①粒径100—60mm的碎石偏少，原因是试验的骨料粒径要求与棉花滩工程不同，而且没有对生产花岗岩骨料设备的排矿口加以调大造成的；②三次试验的出口产量相差较大，原因是初碎半成品堆料不足，无后续进料造成；③S4000C型旋回破碎机平均产量达500 t/h，颗粒级配的大：中：小=4：3：2，小于5 mm的颗粒占总量15%。
3.3.3三级破碎及成果分析
考虑试样原石有限，试验时将大部分的大骨科送至H4000MC圆锥破碎机进行三次破碎，并按排矿口31 mm、28mm、24 mm三种工况进行试验，测试分析结果为：①经H4000MC型圆锥破碎机破碎后，中骨料(40—20mm)的含量大幅度增加，三种工况都达到56%以上，而且小骨料(20—5mm)的含量也明显提高，三种工况平均达到20%以上；②三种工况中，开口28 mm时，粒径40—20 mm碎石含量最高，生产能力最大；③三种工况的生产能力都达到260 t/h，但开口22 mm时电流表显示400 A的超负荷状况，说明排矿口应大于22 mm；④中骨料(40—20 mm)针片状含量小于5%说明粒形比较好，但小骨料(20—5 mm)的针片状含量达19.2%。
3.3.4制砂及成果分析
制砂试验用巴马克B9000型制砂机，进口料粒径小于40 mm，进口开度分为30 mm、22 mm和15mm三种。试验结果表明，三种工况生产的砂，小于5 mm的骨料含量从12.3%提高到19%，5～20 mm粒径的骨料含量也有所提高，制砂效果明显。
3.4辉绿岩破碎试验检测成果分析
3.4.1中、小骨料检测
用巴马克B9000型制砂机生产的成品料中包括中、小骨料和砂，其质量情况如表2和表3。
从表2不难看出，中骨料的超径、针片状含量几乎为零，逊径略有超标的主要原因是筛网用久后筛孔变大造成，在实际生产中不难解决；又从表3可见，小骨料针片状含量为零，超径含量偏高的主要原因是筛网磨损后筛孔变大，在实际生产中容易解决。试验结果表明，巴马克B9000加工辉绿岩骨料的形状和制砂效果是明显的。
3.4.2人工砂检测
辉绿岩人工砂检测成果见表4。
从表4得知，辉绿岩人工砂细度模数合格，砂的石粉含量在常规筛析试验时偏低，水洗后的筛析试验石粉含量又较高。试验时棉花滩水电站工地接连下了两场大雨，石粉含水量偏高，致使生产过程石粉裹附在骨料及砂子表面，造成常规筛析试验石粉含量偏低。经分析认为，水洗后筛析试验的石粉含量是真实的，在实际生产中宜采用干法破碎并严格控制骨料的含水量。
3.4.3骨料级配试验
骨料级配试验分为大骨料颗粒级配试验、中骨料颗粒级配试验和小骨料颗粒级配试验，试验成果见表5、表6、表7。
从上述表5、表6、表7不难看出，辉绿岩的大、中、小骨料的颗粒级配良好。
4、结语
(1)从辉绿岩人工破碎全过程看，棉花滩水电站工程人工砂石料系统可将辉绿岩加工成符合设计要求的人工骨料，各级破碎设备的生产能力均达到规定的定额。室内试验得出的可碎性指数、磨蚀性指数与破碎试验情况一致，即辉绿岩功耗指数比花岗岩大，破碎耗能量辉绿岩比花岗岩大，可磨性指数辉绿岩比花岗岩小，辉绿岩对破碎机耐磨体的影响较花岗岩小。
(2)从试验成果看，各级粗骨料的粒型较好，针片状含量少，成品级配分布合理，超逊径可控制在规范允许的范围内；用巴马克破碎机生产的辉绿岩人工砂粒形较好、细度模数符合规范要求且级配合理。
(3)辉绿岩人工砂石粉偏高，而且石粉遇水容易结块或贴裹在骨料表面，宜采用全干法破碎工艺并严格控制料源的含水量。
(4)使用瑞典SVEDALA公司JM1211HD颚式破碎机初碎、S4000C旋回破碎机二次破碎、H4000MC圆锥破碎机三次破碎和B9000巴马克破碎机制砂，即可生产出符合设计或规范要求的辉绿岩人工骨料。
