破碎機和制砂機是人工混凝土骨料生產中的核心設備， 其性能的好壞直接影響著混凝土骨料的質量，并影響著人工砂石加工系統的投資和生產成本。目前國內外破碎和制砂設備廠家繁多，品種多樣，其性能和價格也各有不同。如何選擇合適的破碎機、 制砂機， 以保證人工砂石生產系統的運行可靠性、技術先進性、 經濟合理性是人工砂石生產系統設計的主要課題。 

　　彭水水電站砂石加工系統所在地鴨公溪，是該水電站建設所需混凝土骨料的生產基地， 料場原料為灰巖，功指數、磨耗指數較小。系統設計規模按滿足 1 6萬 m 3 ， 月混凝土生產強度設計，在工程施工的高峰時段( 高峰時段持續時問為4個月)，采用 3 班制生產來滿足混凝土高峰月澆筑強度 2 2萬 t混凝土所需骨料，系統生產規模毛料處理量 1560 t／h ， 成品砂石料生產能力1235t／h。 

　　彭水水電站混凝土總量約210萬方，但施工強度相當高。 為既能節約投資又能確保彭水水電站施工進度和工程質量，通過運行時問和設備的負荷率來滿足砂石加工系統在高峰時段的運行；混凝土骨料以 3級配為主，兼顧1、2 級配，工藝設計要能靈活調整， 滿足混凝土澆筑的需要； 原料最大粒徑與產品粒徑之比較大，需要較大的破碎比；碾壓混凝土用砂和常規混凝土用砂的石粉含量要求不同，這些特性也影響主要設備的選擇。 

　　通過比較，選擇反擊式破碎機為粗碎、中碎，立式沖擊破為細碎兼作制砂的主要生產工藝，粗碎選擇NP1620、中碎選擇PF1315反擊式破碎機、細碎選擇PCL1300立式沖擊破的設備匹配方案，從系統的試運行狀況看，主要設備的選型是合適的，設備之問的匹配較好。 

　　2 主要設備選型原則

　　砂石加工系統 主要破碎設備選型是系統成功實現其功能的關鍵， 也是降低砂石料單價的主要途徑。破碎設備的選型應充分考慮設備的可靠性、匹配性、經濟性，選用破碎設備的類型、規格、 數量需滿足流程的需要和產品質量、數量的需要。若有多種滿足要求的破碎設備可供選擇，宜通過技術經濟比較后確定；上、下道工序所選用的設備，負荷應均衡；同一作業設備的類型和規格應盡量統一；大型砂石加工廠應選用與生產規模相適應的大型破碎設備，主要破碎設備一般可考慮適當的負荷系數。選用破碎設備應考慮設備對原料巖性的適應性，并滿足給料粒徑和數量的要求。制砂設備的類型應與制砂原料的物理性質、所需的處理能力、砂的細度模數、 設備的配置要求等相適應。巖石在破碎機中破碎一般有擠壓、劈碎、折斷和沖擊破碎等多種形式，大部分破碎機的破碎原理為幾種形式的共同作用。

　　巖石在破碎機內破碎主要克服作用于巖石晶體內部的、 晶體各質點之問的內聚力 ， 以及作用于晶體與晶體之問，作用于晶體表面的內聚力。巖石能夠粉碎主要是克服上述兩種內聚力， 巖石破碎的難易程度與晶體本身的性質、結構及晶體結構中的錯位和微裂紋有很大關系。混凝土骨料與冶金行業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構，而是選擇物料的缺陷處破碎，盡量減少過粉碎，以獲得形狀優異的顆粒，人工制砂同樣如此。 

　　3 主要設備選型與配置

　　根據鴨公溪砂石加工系統總體工藝方案和系統的特點，工藝設備有多種配置的選擇。破碎設備類型對本系統各工藝流程的適應性見表 1 。 

　　綜合考慮相關設備廠家提供的同類巖石的試驗數據，選定鴨公溪砂石加工系統主要破碎設備的產品粒度特性如表 2 。 

　　(1)粗碎設備主要是處理料場汽車運輸來料，需要有較大的處理能力，并能處理較大塊度的巖石。適合作粗碎的設備較多，有顎式破碎機、旋回破碎機、反擊式破碎機等，顎式破碎機用于規模較小、骨料質量要求不甚嚴格、石料堅硬、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，對加工規模較大、砂石料質量要求較高的生產系統，因破碎比小，后續工藝較復雜，需要采用多段破碎流程，才能獲得合格的成品砂石料；旋回破碎機具有運行平穩、進料粒徑和處理能力大、適應性強、破碎料粒徑較好的優點，但其設備基礎工程量龐大，一次性投資高； 反擊破碎機的優點是結構較簡單 ， 基礎工程量較少， 而破碎機的破碎比大、產品粒形好，特別適合灰巖等比較軟的巖石，適 合生產3級配混凝土骨料 。彭水 水 電站鴨公溪砂加工系統粗碎要求生產能力為1560t／h， 選擇兩臺 N P 1 6 2 0反擊式破碎機，單臺處理能力可達900t／h ，最大可處理1200mm塊度的原料，破碎比值為4.4 ，設備負荷率為 8 7 ％。 

　　( 2 )中碎的功能主要是處理半成品中的超徑石和各級成品料的多余料，不僅要求有處理大徑石的能力，同時要求對系統生產不同級配的骨料時進行調整。中碎設備可以選擇反擊破碎機，也可以選擇圓錐式破碎機。圓錐式破碎機中又可選擇WL型、s型及GP型。s型及GP型都為單缸液壓破碎機。總體上，s型及GP型其性能、產品粒形等不如WL型優越。WL型圓錐式破碎機性能較優越，在很多砂石料系統中的應用中，取得了成功應用的經驗，但是在選用上，存在上下流程設備的配置問題。由于反擊式破碎機的破碎比大，破碎后粒形好，對于磨蝕性較小的灰巖，有其獨特的優勢，特別是允許進料尺寸較大，產品粒徑小于80mm。因此選擇3臺PF1315反擊破碎機作為中碎設備，大大簡化了工藝流程，設備破碎比值為 4.2，設備負荷率為77％。 

　　( 3 ) 人工砂的生產，可分為棒磨機制砂和破碎機制砂兩大類。棒磨機制砂具有工藝穩定、 成熟的特點。破碎機制砂有立式沖擊破碎制砂和旋盤層壓破碎等類形式，但目前應用較多的是 PCL立式沖擊破碎機。立式沖擊破碎機比棒磨機體積小、基礎簡單、效率高，但立式沖擊破碎機制砂是不完全制砂，需要閉路循環，流程中循 環量較大，成品砂的細度模數較大、顆粒較粗，且顆粒級配不甚理想，尤其是在生產石灰巖砂時，有產生粗砂與石粉較多，中間級別顆粒偏少的缺點。為此需要輔以容易控制、質量穩定的棒磨機來作為調節。這樣可以互相補充，即采用立式沖擊破與棒磨機相結合的聯合制砂工藝。實際上，成品砂是由立式沖擊破碎制砂、棒磨機制砂和部分小于5mm的篩下料、 以及石粉4大部分摻和而成的，使砂產品的顆粒組成更合理。彭水水電站鴨公溪砂石加工系統制砂采用 3臺V1400立式沖擊破與 4臺棒磨機聯合制砂，成品砂生產能力可達370t /h 。 

　　( 4 ) 鴨公溪砂石加工系統制砂作業中采用濕法生產工藝，通過螺旋洗砂機進行砂水分離的過程中，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14％～ 19％，因此設計了石粉回收工序，采用型細砂回收裝置。棒磨車間中螺旋洗砂機的溢流水和第3級篩分車間的螺旋洗砂機的溢流水中會有一部份石粉和細砂，溢流水通過自流渠道流入集漿池，集漿池底部的管道與砂泵連接，砂泵將砂漿泵入細砂回收裝置，經處理后的石粉進入石粉回收膠帶機。經回收裝置的溢流水通過管渠排入廢水處理車間。細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各車間的主要設備型號、 規格及數量見表 3   

鴨公溪砂石加工系統各車間的主要設備型號、 規格及數量

　　4 鴨公溪砂石加工系統設備選型生產實踐

　　鴨公溪砂石加工系統采用反擊式破碎機作為粗、中碎，立式沖擊破制砂與棒磨機聯合制砂的濕式生產工藝。2004年7月開始試 生產，從試生產的狀況看 ： 

　　( I )粗碎、中碎、制砂設備的選型及匹配是合適的，能滿足高峰生產的需要和不同級配調節的需要，但從粗碎后的半成品料分析，80—40mm料偏少，通過現場調節，排料中間少、 兩頭多的現象相得到了改善，80一40mm料的總量達到了設計要求。 

　　( 2 ) 對現有資料進行分析，粗骨料的針片狀率遠小于15％，滿足規范要求。鴨公溪砂石加工系統正是利用反擊式破碎機產品粒形方正的優點,可以大大減少大中石針片狀含量，這對于保證混凝土的質量是十分有利的 。 

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

　　( 4 )立式沖擊破制砂，成品砂細度摸數較大，一般在 3.2以上，通過篩分調節 、摻入部分棒磨機制砂和回收的石粉，成品砂的質量可以達到設計要求。 

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