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淺談人工機制砂生產(chǎn)工藝與設備選型
點擊次數(shù)：4853 發(fā)布時間：2014-12-18
1 機制砂生產(chǎn)工藝
1． 1 機制砂生產(chǎn)流程
機制砂的生產(chǎn)工藝流程一般可分為以下幾個階段: 塊石→粗碎→中碎→細碎→篩分→除塵→機制砂。即: 制砂過程是將塊狀巖石，經(jīng)幾次破碎后，制成顆粒小于4．75 mm 的機制砂。常見工藝流程圖見圖1。機制砂是由碎石破碎而得到的，因此母巖的化學成份和礦物組成決定了機制砂是否含有害物質(zhì)，以及是否存在堿集料反應活性; 母巖的強度決定了機制砂的力學性能壓碎值。因此，機制砂生產(chǎn)對母巖的強度有較高要求，一般要求火成巖不宜小于100 MPa，變質(zhì)巖不宜小于80 MPa，水成巖不宜小于60 MPa。
- 2 機制砂生產(chǎn)中振動給料機的技術(shù)要求
一般在機制砂的生產(chǎn)中振動給料機位于入料倉和顎式破碎機之間，可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到受料裝置中去，在砂石生產(chǎn)線中 可為破碎機械連續(xù)均勻地喂料，并對物料進行粗篩分。根據(jù)設備性能要求，配置設計時應盡量減少物料對槽體的壓力，一般要求倉料的有效排口不得大于槽寬的1 /4，物料的流動速度控制在6～18 m/min。對給料量較大的物料，料倉底部排料處應設置足夠高度的攔礦板，但攔礦板不得固定在槽體上。為使料倉能順利排出，料倉后壁傾角設計為 55°～65°。
1． 3 機制砂生產(chǎn)中破碎機選用原則
1． 3． 1 破碎方法及原理
自然界的巖石在破碎機中能夠粉碎主要克服兩種內(nèi)聚力。雖然目前市場上出現(xiàn)的破碎機械類型繁多，但按施加外力的方法不同，物料的常用破碎方式見表1。
表1 各種破碎方法及原理
| 破碎方法 | 破碎原理 | 應用破碎機 |
| 擠壓法 | 物料夾在兩個工作面之間，由于工作面施加逐漸增大的靜壓力破壞了巖石晶體內(nèi)部的晶體各質(zhì)點之間的內(nèi)聚力以及作用于巖石晶體之間和晶體表面的內(nèi)聚力而破碎 | 顎式破碎機、圓錐破碎機及輥式破碎機等 |
| 劈裂法 | 物料擱在尖棱工作體間受尖棱楔入，整體所受應力集中兩個契點上，物料因拉應力破碎 | |
| 折碎法 | 利用上下兩相吻合牙鈑，當巖石塊在張開的牙鈑中，牙尖逼近巖石時，所施加的壓力形成三支點的折斷作用，作用力與簡支梁集中加荷的受力相當，巖石承受彎曲作用而折碎。此種折碎法適用于脆性巖石的破碎 | |
| 磨削法 | 物料在兩個作相對運動的工作面，靠運動的工作面對物料摩擦時所施加的剪切力，或者靠物料彼此之間摩擦時的剪切作用而使物料破碎 | 輥式磨機( 棒磨機) 、輪輾機等 |
| 沖擊法 | 物料受瞬間沖擊力作用而破碎。產(chǎn)生沖擊力的原因是運動的工作體對物料的沖擊; 高速運動的物料向固定的工作面沖擊; 高速運動的工作體向懸空的物料沖擊; 高速運動的物料體相互沖擊 | 如錘式破碎機、反擊式破碎機及沖擊式破碎機等 |
1． 3． 2 破碎機械的選用原則
在機制砂的生產(chǎn)過程中，一般采用三級破碎工藝，即粗碎、中碎、制砂機破碎。不同破碎階段選用的破碎機也不盡相同，在粗碎中zui常用的是顎式破碎機，中碎一般采用反擊式破碎機，制砂機械一般以沖擊式破碎居多。各種常用破碎機性能如表2 所示
表2 常用破碎機性能
| 名稱 | 破碎方法 | 運動方式 | 破碎比 | 適用范圍 | 物料種類 |
| 顎式破碎機 | 壓碎為主 | 往復 | 4 ～ 6，中碎zui高達10 左右 | 粗碎，中碎 | 硬質(zhì)、中硬物料 |
| 圓錐式破碎機 | 壓碎為主 | 回轉(zhuǎn) | 粗碎4 ～ 6; 中、細碎3 ～ 17 | 粗碎，中、細碎 | 硬質(zhì)、中硬物料 |
| 輥式破碎機 | 壓碎為主 | 旋轉(zhuǎn)( 慢速) | 3-8 | 中碎，細碎 | 硬質(zhì)、軟質(zhì)物料 |
| 錘式破碎機 | 沖擊 | 旋轉(zhuǎn)(快速) | 單轉(zhuǎn)子10 ～ 15，雙轉(zhuǎn)子式30 左右 | 中碎，細碎 | 硬質(zhì)、中硬、軟質(zhì)物料 |
| 反擊式破碎機 | 沖擊 | 旋轉(zhuǎn)(快速) | 10 以上，zui高達40 | 中碎 | 中硬物料 |
| 沖擊式破碎機 | 沖擊 | 旋轉(zhuǎn)(快速) | 細碎 | 中硬物料 |
1． 3． 3 制砂機選用原則
制砂機械一般采用棒磨機、反擊式制砂機或沖擊式制砂機，三者的性能見表3。
表3 棒磨式制砂機、反擊式制砂機和沖擊式制砂機對比
| 名稱 | 破碎方法 | 影響因素 | 成產(chǎn)機制砂方法 | 機制砂特點 |
| 棒磨機 | 壓碎 | / | 將某一粒徑碎石經(jīng)過棒磨機進行破碎，經(jīng)過篩分得到機制砂。 | 細度模數(shù)較好，級配良好，石粉含量偏低 |
| 反擊式破碎機 | 沖擊 | 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、反擊式破碎機板錘間隙 | 反擊破制砂即塊石經(jīng)過粗碎和中碎后通過振動篩粒徑小于5 mm 的物料，是料廠生產(chǎn)碎石的副產(chǎn)品。 | 機制砂級配良好，各級含量相對均勻，級配曲線平滑，但棱角較多，粒型較差。 |
| 沖擊式破碎機 | 沖擊 | 破碎機轉(zhuǎn)子的線度、物料含水量、給料量、入料粒徑 | 將某一粒徑碎石經(jīng)過立式?jīng)_擊破碎機進行破碎，經(jīng)過篩分的到機制砂。 | 機制砂級配呈“兩頭多，中間少”，粒型呈圓型顆粒狀，粒型較好。 |
由表3 可看出棒磨機生產(chǎn)的機制砂級配良好，反擊式破碎機生產(chǎn)的機制砂級配良好但粒型較差，而沖擊式破碎機生產(chǎn)的機制砂級配不良但粒型較好。有些人士認為應采用棒 磨機，因為棒磨機生產(chǎn)過程中磨棒對石料粉磨有選擇性、逐步粉磨，過磨現(xiàn)象少。但是棒磨機存在產(chǎn)量低、運行成本高、人工勞動強度大等缺陷，不建議生產(chǎn)中采 用。在實際生產(chǎn)中建議采用反擊式和沖擊式破碎機聯(lián)合制砂，可獲得粒型好、機配好、產(chǎn)量高的機制砂。
1． 4 振動篩對機制砂生產(chǎn)的影響
機制砂的生產(chǎn)中機制砂產(chǎn)品級配的zui主要影響因素就是篩分環(huán)節(jié)，其中振動篩的篩孔形狀、尺寸及篩面傾斜角大小是影響機制砂質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù); 機制砂生產(chǎn)中有較大含量的石粉顆粒，且對級配要求較高，不宜選用長方形和圓形篩孔，一般采用正方形方孔篩。篩孔尺寸的選擇直接影響機制砂的質(zhì)量和生產(chǎn)量。 上海巍立路橋研究表明，篩網(wǎng)尺寸越大生產(chǎn)的機制砂細度模數(shù)越大，石粉含量越低; 篩網(wǎng)尺寸越小生產(chǎn)的機制砂細度模數(shù)越小而石粉含量越大。一般制砂工藝中推薦篩孔尺寸為3．5～4．5 mm。為物料達到較好的篩分效率和處理量，根據(jù)振動篩廠家的經(jīng)驗篩面的傾角出廠一般為20°左右為宜。
1． 5 機制砂除粉設備選取
機制砂的生產(chǎn)過程中會有10%～20%的石粉( 75μm 的顆粒) ，適量的石粉可以改善機制砂混凝土工作性差的缺陷，增大混凝土抗壓、抗折強度，但石粉含量過高會影響機制砂混凝土的性能，所以要對機制砂進行除粉。常用的除粉工藝的設備及其特點見表4。
表4 各種除粉工藝對比
| 工藝名稱 | 設備名稱 | 除粉方法 | 優(yōu)點 | 缺點 |
| 干法除粉 | 干法制砂分級機 | 物料由進料系統(tǒng)進入分級室，利用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，將粉體按粒徑大小分開。原料粉體中的粗粒由于受到較大離心力的作用，被轉(zhuǎn)子葉片拋向筒體四周并 沿筒體下滑，在降落過程中又受到二次風氣流沖擊，使粗粒中團聚的細粉沖散并再次吹向分級室，粗粉在重力作用下由下部 排料閥排除。 | 級配好、細度模數(shù)較 低、石粉含量合適、產(chǎn)量高、含水量低; 生產(chǎn)過程用水少、生產(chǎn)場地小、不受季節(jié)影響 | 對原料要求高、砂表面感官性差、設備費用高，污染環(huán)境、堆放、運輸易造成機制砂離析 |
| 濕法除粉 | 螺旋式洗砂機 | 螺旋洗砂機是借助于固體粒大小不同，比重不同，在液體中的沉降速度不同的原理，細礦粒浮游在水中成溢流出，粗礦粒沉于槽底，由螺旋推向上部排出，細料從溢流管子排出。 | 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、 操作方便 | 機制砂級配破壞嚴重、耗水量大、機制砂細度模數(shù)大 |
| 輪式洗砂機 | 砂石由給料槽進入洗槽中，在葉輪的帶動下翻滾，互相研磨，除去砂石表面的雜質(zhì); 同時加水，形成水流，將雜質(zhì)及比重小的異物帶走，從溢出口排出。干凈的砂石由葉片帶走，zui后砂石從旋轉(zhuǎn)的葉輪倒入出料槽。 | 洗凈度高，結(jié)構(gòu)合理，處理量大，功率消耗小，洗砂過程中砂子流失少 | 機制砂級配稍有破壞、耗水量大、機制砂細度模數(shù)大 |
機制砂的除粉工藝是機制砂石粉含量控制的關(guān)鍵，既要機制砂中粉料含量滿足不同等級混凝土使用要求，又對級配影響較小，建議采用干法制砂分級機或輪式洗砂機除粉。北方天氣寒冷、干旱、水資源缺乏地區(qū)，應多采用干法人工砂石料生產(chǎn)工藝。
優(yōu)良的機制砂生產(chǎn)工藝、合理的設備選擇是生產(chǎn)機制砂質(zhì)量的保 證，決定了機制砂混凝土的性能，是配置優(yōu)良機制砂混凝土的保證。通過機制砂生產(chǎn)工藝流程中礦山母巖的技術(shù)要求、振動給料篩的技術(shù)要求、物料幾種破碎方法及 其機理、常用破碎機、制砂機、除粉設備的性能特點的綜合分析，為制備出級配優(yōu)良的機制砂，應選取合格的母巖，根據(jù)母巖情況調(diào)整振動給料篩尺寸，粗碎宜采用 顎式破碎機，中碎宜采用反擊式破碎機，制砂機宜采用立式?jīng)_擊式破碎機，除粉宜采用干法分級機除粉，如采用濕法除粉推薦采用輪式洗砂機。