破碎機(jī)和制砂機(jī)是人工混凝土骨料生產(chǎn)中的核心設(shè)備， 其性能的好壞直接影響著混凝土骨料的質(zhì)量，并影響著人工砂石加工系統(tǒng)的投資和生產(chǎn)成本。目前國(guó)內(nèi)外破碎和制砂設(shè)備廠家繁多，品種多樣，其性能和價(jià)格也各有不同。如何選擇合適的破碎機(jī)、 制砂機(jī)， 以保證人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、 經(jīng)濟(jì)合理性是人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要課題。 

　　彭水水電站砂石加工系統(tǒng)所在地鴨公溪，是該水電站建設(shè)所需混凝土骨料的生產(chǎn)基地， 料場(chǎng)原料為灰?guī)r，功指數(shù)、磨耗指數(shù)較小。系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模按滿足 1 6萬(wàn) m 3 ， 月混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，在工程施工的高峰時(shí)段( 高峰時(shí)段持續(xù)時(shí)問為4個(gè)月)，采用 3 班制生產(chǎn)來(lái)滿足混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度 2 2萬(wàn) t混凝土所需骨料，系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模毛料處理量 1560 t／h ， 成品砂石料生產(chǎn)能力1235t／h。 

　　彭水水電站混凝土總量約210萬(wàn)方，但施工強(qiáng)度相當(dāng)高。 為既能節(jié)約投資又能確保彭水水電站施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，通過(guò)運(yùn)行時(shí)問和設(shè)備的負(fù)荷率來(lái)滿足砂石加工系統(tǒng)在高峰時(shí)段的運(yùn)行；混凝土骨料以 3級(jí)配為主，兼顧1、2 級(jí)配，工藝設(shè)計(jì)要能靈活調(diào)整， 滿足混凝土澆筑的需要； 原料最大粒徑與產(chǎn)品粒徑之比較大，需要較大的破碎比；碾壓混凝土用砂和常規(guī)混凝土用砂的石粉含量要求不同，這些特性也影響主要設(shè)備的選擇。 

　　通過(guò)比較，選擇反擊式破碎機(jī)為粗碎、中碎，立式?jīng)_擊破為細(xì)碎兼作制砂的主要生產(chǎn)工藝，粗碎選擇NP1620、中碎選擇PF1315反擊式破碎機(jī)、細(xì)碎選擇PCL1300立式?jīng)_擊破的設(shè)備匹配方案，從系統(tǒng)的試運(yùn)行狀況看，主要設(shè)備的選型是合適的，設(shè)備之問的匹配較好。 

　　2 主要設(shè)備選型原則

　　砂石加工系統(tǒng) 主要破碎設(shè)備選型是系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)其功能的關(guān)鍵， 也是降低砂石料單價(jià)的主要途徑。破碎設(shè)備的選型應(yīng)充分考慮設(shè)備的可靠性、匹配性、經(jīng)濟(jì)性，選用破碎設(shè)備的類型、規(guī)格、 數(shù)量需滿足流程的需要和產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的需要。若有多種滿足要求的破碎設(shè)備可供選擇，宜通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定；上、下道工序所選用的設(shè)備，負(fù)荷應(yīng)均衡；同一作業(yè)設(shè)備的類型和規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一；大型砂石加工廠應(yīng)選用與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的大型破碎設(shè)備，主要破碎設(shè)備一般可考慮適當(dāng)?shù)呢?fù)荷系數(shù)。選用破碎設(shè)備應(yīng)考慮設(shè)備對(duì)原料巖性的適應(yīng)性，并滿足給料粒徑和數(shù)量的要求。制砂設(shè)備的類型應(yīng)與制砂原料的物理性質(zhì)、所需的處理能力、砂的細(xì)度模數(shù)、 設(shè)備的配置要求等相適應(yīng)。巖石在破碎機(jī)中破碎一般有擠壓、劈碎、折斷和沖擊破碎等多種形式，大部分破碎機(jī)的破碎原理為幾種形式的共同作用。

　　巖石在破碎機(jī)內(nèi)破碎主要克服作用于巖石晶體內(nèi)部的、 晶體各質(zhì)點(diǎn)之問的內(nèi)聚力 ， 以及作用于晶體與晶體之問，作用于晶體表面的內(nèi)聚力。巖石能夠粉碎主要是克服上述兩種內(nèi)聚力， 巖石破碎的難易程度與晶體本身的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)位和微裂紋有很大關(guān)系?；炷凉橇吓c冶金行業(yè)破碎概念的最大不同就是要再造“石”，其目的不是破壞巖石晶體本身結(jié)構(gòu)，而是選擇物料的缺陷處破碎，盡量減少過(guò)粉碎，以獲得形狀優(yōu)異的顆粒，人工制砂同樣如此。 

　　3 主要設(shè)備選型與配置

　　根據(jù)鴨公溪砂石加工系統(tǒng)總體工藝方案和系統(tǒng)的特點(diǎn)，工藝設(shè)備有多種配置的選擇。破碎設(shè)備類型對(duì)本系統(tǒng)各工藝流程的適應(yīng)性見表 1 。 

　　綜合考慮相關(guān)設(shè)備廠家提供的同類巖石的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定鴨公溪砂石加工系統(tǒng)主要破碎設(shè)備的產(chǎn)品粒度特性如表 2 。 

　　(1)粗碎設(shè)備主要是處理料場(chǎng)汽車運(yùn)輸來(lái)料，需要有較大的處理能力，并能處理較大塊度的巖石。適合作粗碎的設(shè)備較多，有顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)等，顎式破碎機(jī)用于規(guī)模較小、骨料質(zhì)量要求不甚嚴(yán)格、石料堅(jiān)硬、圓度較好但不易破碎的石料(例如河卵石、灰綠巖等) 是比較合適的，對(duì)加工規(guī)模較大、砂石料質(zhì)量要求較高的生產(chǎn)系統(tǒng)，因破碎比小，后續(xù)工藝較復(fù)雜，需要采用多段破碎流程，才能獲得合格的成品砂石料；旋回破碎機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)、進(jìn)料粒徑和處理能力大、適應(yīng)性強(qiáng)、破碎料粒徑較好的優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)備基礎(chǔ)工程量龐大，一次性投資高； 反擊破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ， 基礎(chǔ)工程量較少， 而破碎機(jī)的破碎比大、產(chǎn)品粒形好，特別適合灰?guī)r等比較軟的巖石，適 合生產(chǎn)3級(jí)配混凝土骨料 。彭水 水 電站鴨公溪砂加工系統(tǒng)粗碎要求生產(chǎn)能力為1560t／h， 選擇兩臺(tái) N P 1 6 2 0反擊式破碎機(jī)，單臺(tái)處理能力可達(dá)900t／h ，最大可處理1200mm塊度的原料，破碎比值為4.4 ，設(shè)備負(fù)荷率為 8 7 ％。 

　　( 2 )中碎的功能主要是處理半成品中的超徑石和各級(jí)成品料的多余料，不僅要求有處理大徑石的能力，同時(shí)要求對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)不同級(jí)配的骨料時(shí)進(jìn)行調(diào)整。中碎設(shè)備可以選擇反擊破碎機(jī)，也可以選擇圓錐式破碎機(jī)。圓錐式破碎機(jī)中又可選擇WL型、s型及GP型。s型及GP型都為單缸液壓破碎機(jī)。總體上，s型及GP型其性能、產(chǎn)品粒形等不如WL型優(yōu)越。WL型圓錐式破碎機(jī)性能較優(yōu)越，在很多砂石料系統(tǒng)中的應(yīng)用中，取得了成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，但是在選用上，存在上下流程設(shè)備的配置問題。由于反擊式破碎機(jī)的破碎比大，破碎后粒形好，對(duì)于磨蝕性較小的灰?guī)r，有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，特別是允許進(jìn)料尺寸較大，產(chǎn)品粒徑小于80mm。因此選擇3臺(tái)PF1315反擊破碎機(jī)作為中碎設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，設(shè)備破碎比值為 4.2，設(shè)備負(fù)荷率為77％。 

　　( 3 ) 人工砂的生產(chǎn)，可分為棒磨機(jī)制砂和破碎機(jī)制砂兩大類。棒磨機(jī)制砂具有工藝穩(wěn)定、 成熟的特點(diǎn)。破碎機(jī)制砂有立式?jīng)_擊破碎制砂和旋盤層壓破碎等類形式，但目前應(yīng)用較多的是 PCL立式?jīng)_擊破碎機(jī)。立式?jīng)_擊破碎機(jī)比棒磨機(jī)體積小、基礎(chǔ)簡(jiǎn)單、效率高，但立式?jīng)_擊破碎機(jī)制砂是不完全制砂，需要閉路循環(huán)，流程中循 環(huán)量較大，成品砂的細(xì)度模數(shù)較大、顆粒較粗，且顆粒級(jí)配不甚理想，尤其是在生產(chǎn)石灰?guī)r砂時(shí)，有產(chǎn)生粗砂與石粉較多，中間級(jí)別顆粒偏少的缺點(diǎn)。為此需要輔以容易控制、質(zhì)量穩(wěn)定的棒磨機(jī)來(lái)作為調(diào)節(jié)。這樣可以互相補(bǔ)充，即采用立式?jīng)_擊破與棒磨機(jī)相結(jié)合的聯(lián)合制砂工藝。實(shí)際上，成品砂是由立式?jīng)_擊破碎制砂、棒磨機(jī)制砂和部分小于5mm的篩下料、 以及石粉4大部分摻和而成的，使砂產(chǎn)品的顆粒組成更合理。彭水水電站鴨公溪砂石加工系統(tǒng)制砂采用 3臺(tái)V1400立式?jīng)_擊破與 4臺(tái)棒磨機(jī)聯(lián)合制砂，成品砂生產(chǎn)能力可達(dá)370t /h 。 

　　( 4 ) 鴨公溪砂石加工系統(tǒng)制砂作業(yè)中采用濕法生產(chǎn)工藝，通過(guò)螺旋洗砂機(jī)進(jìn)行砂水分離的過(guò)程中，有一部份石粉流失，造成成品砂中石粉不足，碾壓混凝土用砂中石粉含量達(dá)14％～ 19％，因此設(shè)計(jì)了石粉回收工序，采用型細(xì)砂回收裝置。棒磨車間中螺旋洗砂機(jī)的溢流水和第3級(jí)篩分車間的螺旋洗砂機(jī)的溢流水中會(huì)有一部份石粉和細(xì)砂，溢流水通過(guò)自流渠道流入集漿池，集漿池底部的管道與砂泵連接，砂泵將砂漿泵入細(xì)砂回收裝置，經(jīng)處理后的石粉進(jìn)入石粉回收膠帶機(jī)。經(jīng)回收裝置的溢流水通過(guò)管渠排入廢水處理車間。細(xì)砂回收裝置的處理能力為170t／h，可回收石粉 4 0～5 0 t／h。 鴨公溪砂石加工系統(tǒng)各車間的主要設(shè)備型號(hào)、 規(guī)格及數(shù)量見表 3   

鴨公溪砂石加工系統(tǒng)各車間的主要設(shè)備型號(hào)、 規(guī)格及數(shù)量

　　4 鴨公溪砂石加工系統(tǒng)設(shè)備選型生產(chǎn)實(shí)踐

　　鴨公溪砂石加工系統(tǒng)采用反擊式破碎機(jī)作為粗、中碎，立式?jīng)_擊破制砂與棒磨機(jī)聯(lián)合制砂的濕式生產(chǎn)工藝。2004年7月開始試 生產(chǎn)，從試生產(chǎn)的狀況看 ： 

　　( I )粗碎、中碎、制砂設(shè)備的選型及匹配是合適的，能滿足高峰生產(chǎn)的需要和不同級(jí)配調(diào)節(jié)的需要，但從粗碎后的半成品料分析，80—40mm料偏少，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，排料中間少、 兩頭多的現(xiàn)象相得到了改善，80一40mm料的總量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 

　　( 2 ) 對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行分析，粗骨料的針片狀率遠(yuǎn)小于15％，滿足規(guī)范要求。鴨公溪砂石加工系統(tǒng)正是利用反擊式破碎機(jī)產(chǎn)品粒形方正的優(yōu)點(diǎn),可以大大減少大中石針片狀含量，這對(duì)于保證混凝土的質(zhì)量是十分有利的 。 

　　( 3 )砂細(xì)度模數(shù)的調(diào)整采用棒磨機(jī)和摻加石粉，既能保證砂的產(chǎn)量，又能保證砂中級(jí)配的連續(xù)和石粉含量。由于粗碎、中碎采用反擊式破碎機(jī)，在粗骨料分級(jí) 后小于 5mm的石渣所占總處理量的比例高達(dá)15％～25％，這部分石渣的細(xì)度模數(shù)高達(dá)33～3.7， 如果棄之不用，則可能造成浪費(fèi)和污染 ，采用沖擊式破碎機(jī)與棒磨機(jī)聯(lián)合制砂，可以使石渣中大于3mm的物料進(jìn)入沖擊式破碎機(jī)進(jìn)行整形，不僅使砂有較好的粒形，同時(shí)也增加砂中石粉的含量 。 

　　( 4 )立式?jīng)_擊破制砂，成品砂細(xì)度摸數(shù)較大，一般在 3.2以上，通過(guò)篩分調(diào)節(jié) 、摻入部分棒磨機(jī)制砂和回收的石粉，成品砂的質(zhì)量可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 

　　( 5 ) 石粉回收裝置是近年從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備，目前在大型砂石加工系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛，但該設(shè)備使用條件較苛刻，特別是水利水電這種工地，時(shí)常有石渣、 石屑混入其中， 容易造成旋流器堵嘴。同時(shí)，回收的石粉如何與砂均勻摻配，工業(yè)生產(chǎn)控制起來(lái)目前還有一定難度。