水电工程中几种破碎机制砂工艺比较

水电工程中几种破碎机制砂工艺比较李刚李晓强（中国水利水电第一工程局有限公司）[摘要]本文通过对不同种类型的立式破碎机进行比较,分析其产品特性及适用条件,为在水电工程中合理选型提供借鉴。[关键词]破碎机制砂工艺比较1概述砂石料加工系统作为水利水电工程最主要的附属生产工厂，在工程施工中越来越受到重视，砂石料加工工艺和生产管理已成为水利水电工程施工中一个专业性较强的分支,合理的工艺设计、合理的设备选型、合理的消耗对于降低生产成本，提供质量优量的砂石料意义重大，并且直接制约着工程的混凝土施工质量。人工制砂是砂石料生产中的一项难度较大的课题，往往会因为进料级配、岩性、含水等因素的变化而导致设备选型的失败，人工砂细度模数要求每变化0.1都会对制砂设备的选择产生颠覆性的影响。立式破碎机的出现,提出了以破代磨，多破少磨的思路,对传统的超细圆盘破碎机制砂、棒磨机制砂产生了震憾性的冲击，该型机在国外技术较为成熟，有着深入的研究，以Nordberg、Barmac等知名品牌为主导，近年来国内制造厂通过对引进设备进行研究和探索，涌现了贵州成智、洛阳大华等一批后起之秀。响水涧抽水蓄能电站砂石生产系统应用了立轴式冲击破碎机制砂的工艺，顺应了技术发展的趋势和方向。2立式破碎机工作原理立式破碎机是一种概率冲击碰撞破碎设备，属于动能转换设备，按其工作原理分为两类：石打石模式和石打铁模式，进口设备以Barmac9000、NordbergVl400为代表，国产设备以贵州成智为代表。(1)“石打石”原理：物料由进料斗进入破碎机，经分料器将物料分成两部分：一部分由分料器进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内迅速加速，然后以60～72m／s的速度从叶轮个均布的流道内抛射出去，首先同由分料器四周作自由体的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到涡动腔物料衬板上，被物料衬垫反弹，斜向上冲击到涡动腔的顶部，又改变其运动方向，偏离向下运动，从叶轮道发射出来的物料形成连续的物料幕。这样，一块物料在涡动破碎腔内受到两次以至多次机率撞击，磨擦和研磨破碎，形成一恒定云状悬浮颗粒，在破碎腔内作环绕冲击等多种运动形式。旋转颗粒持续这种状态5～20s后，靠自重掉离破碎腔，进入下道工序。其特征是物料在加速时靠心脏部件叶轮加速，大多数颗粒直接与叶轮耐磨件接触获得能量，一旦射出叶轮，所有破碎过程中的物料均不再与设备金属元件直接接触，而是与物料衬层发生冲击、磨擦或者物料与物料作高速撞击而破碎，即石打石。(2)“石打铁”工作原理：物料由进料斗进入破碎机，经进料槽进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内迅速加速，然后以65～80m/s的速度从叶轮均布的流道内抛射出去，物料与破碎腔内的周边圆锥铁砧相碰撞，大部分物料将动能瞬间转化，物料在撞击作用下，沿薄弱断面碎成细小颗粒，能量消耗的物料因自重落入下部卸料腔，部分物料还是具有动能的，从铁砧反弹回，与从叶轮流道发射出来的物料碰撞而加速，再次与铁砧撞击，这样，一块物料在破碎腔内两次或多次撞击铁砧，通过撞击、磨擦和研磨破碎，形成流体状物料混合物，从卸料腔内排出。贵州成智立式破碎机的原理与国外设备在本质上是基本相同的，不同的是，成智PL系列立式破碎机在转子上设五条均布流道，抛料头背面安装反击板，这样的结构使物料进入该机破碎时，流道发射出的物料流与铁砧水平撞击后，由于巨大的料流动能无法完全释放，将会反向溅射，除与叶轮发射料流碰撞外，溅射进入转子运动区域会再次遭遇转子反击板形成反击破碎，高速旋转的转子与涡动破碎腔桶壁之间形成一密集高速涡流粒子，物料相互追击，建立起连续高能量碰撞、挤压、研磨，形成连续高能量碰撞的链式复合反应过程，进而获得更好的破碎效果。响水涧工程采用花岗岩制砂，要求破碎能较大，料度细，采用石打铁型破碎机。3立式破碎机制砂效果对比通过响水涧工程与相关工程实例（主要为“石打铁”型破碎机）中对中硬岩石（80-150MPa）破碎效果取得的数据分析，采用更多流道及反击设计的立式破碎机更容易获得良好的破碎效果，分析数据如下：表1不同型号破碎机破碎花岗岩对比数据表项目5mm2.5mm1.25mm0.63mm0.32mm0.16mm0.08mm0mmFM成智PL850069m/sA样重g0.1149.969.895.16724.293.502.864%0.0229.9913.9719.0413.414.8418.720B样重g0.114069.485.864.126.6113.90%0.0227.9513.8617.3312.85.3122.740Barmac9000SE64m/SA样重g64.5211.571.271.830.7741.303.728%12.9542.4714.314.426.161.418.290B样重g54.4215.561.584.231.28.643.80%10.8843.2812.316.836.241.728.760NordbergVl40065m/SA样重g0252.575.860.140.214.2052.23.68%050.515.1612.028.042.84011.4B样重g0251.776.260.54014.6057%050.3415.2412.1082.92011.4通过以上对比可以看出,要得到大的破碎比，物料冲击能必须大于等于物料临界破碎能，即小的物料破碎要提高其工作线速度，尽可能获得较高的碰撞概率，碰撞概率越高，能量转换越高，效果越好尽管“石打铁”型立式破碎机具有良好的破碎性能，但并非适用于所有类型岩石的制砂，通过三峡下岸溪、大岗山、砂湾及响水涧等工程的使用情况来看，在破碎较硬或具有较大磨蚀性的岩石时，转子抛料头、铁砧等部件磨损极为迅速，大约每100～180小时即需要更换一套，故宜采用“石打石”型，以减少钢耗；对于索风营、光照、阿海、功果桥等以破碎灰岩为主的工程项目中，因其磨蚀性较小，“石打铁”型应用较多。通过对国内外不同品牌设备的对比，“石打铁”型立式破碎机在中硬岩石的破碎方面比传统制砂设备具有明显优势，“石打石”型略逊于“石打铁”型，但更适于破碎较硬的岩石。砂石生产系统中制砂设备的选择是至关重要的一环，根据工程岩石岩性选择适合的制砂设备，它直接影响整个生产系统的运行经济性。