机制砂生产机械的对比及分析

机制砂生产机械的对比及分析

随着天然砂资源的日益短缺，不合理的开采对环境造成了严重破坏，因此国家和各地政府开始严格限制或禁止开采天然砂，于是积极推广使用机制砂石成为砂石行业乃至混凝土行业产业结构转型升级的主要发展方向和产业主体。

河北金隅鼎鑫水泥有限公司原有一条生产线利用本企业的自有矿山生产粗骨料，由于产品成品率低、质量差、附加值低、资源综合利用率低，无法满足企业日益增长的环境和效益要求。为了解决以上问题，需要将原生产线的废弃尾料进行二次利用，将其中2.5mm以上的石粉分离出来并制成机制砂，因此需要寻找一种适用于本企业现状的机械设备进行机制砂的生产。

1 机制砂生产机械

目前，机制砂的主要生产工艺有湿法水洗制砂和干法制砂两种。在机制砂发展早期，湿法制砂工艺较多，但湿法制砂需耗费大量的水资源，且水污染问题严重，而且水洗后机制砂中的微细石粉随水流失，导致使用其搅拌的混凝土易出现泌水等问题。随着国家环保要求标准的提高和混凝土行业的发展，湿法水洗制砂工艺基本退出了机制砂行业。

传统的干法制砂工艺有锤式破碎机制砂、反击破碎机制砂、圆锥破碎机制砂以及以上破碎机组合使用的制砂工艺，但均有着产品含粉量过高、粒形差、级配不合理、成品率低、设备磨损大等缺陷，也基本退出了机制砂市场。

目前国内制砂企业主要使用新型干法制砂工艺，包括双轴锤式破碎机制砂工艺、立轴破碎机制砂工艺、对辊破碎机制砂工艺3种。

1.1 双轴锤式破碎机制砂

双轴锤式破碎制砂工艺是在传统单轴锤式破碎机基础上发展起来的一种破碎制砂工艺，其制砂主机设备主要由机体、破碎板、上转子、下转子、摆锤、旋转驱动装置、筛板等组成。该机在工作过程中2个转子相对运转，进入破碎腔的物料首先由第一个转子上的锤头进行打击破碎并获得一定动能后撞向第二个转子，由于第二个转子与物料飞来的方向相反，此时第二个转子对物料的打击速度等于2个速度的叠加，物料经如此多次的循环打击而破碎后经篦条的缝隙排出。通过调整下方的篦条缝隙，调整产品的粒度和级配。

（1）优点：其2个转子相对运转带动破碎腔内物料相互撞击，物料反复碰撞形成了石料在破碎腔内的自粉碎，极大地降低了锤头及耐磨部件的消耗。破碎腔内物料被2个转子相互沿切线方向抛出，形成反复相互高速撞击，所以破碎比大，产量高，成品率高，最大产能可达250t/h。同时，由于产量大和设备结构简单，其单位机制砂产品电耗低，运营成本低。

（2）缺点：由于该工艺只是通过调整篦条缝隙来调整产品的粒度、颗粒级配和细度模数，调整时需更换篦条，耗时较长；且仅更换篦条对级配和细度模数调整幅度有限，产品质量的可控性不高，一般只能生产Ⅲ类砂，因此使用此工艺的机制砂生产企业不多。

1.2 立轴破碎机制砂

立轴破碎制砂工艺基于“石打石”的离心破碎方法，通过转子对进入破碎机的原料进行破碎、整形和研磨，实现自生破碎和高密度自生破碎，有效改善成品砂的颗粒形状并且提高细集料的生成效率。立轴破碎机由立轴冲击式破碎机、振动筛、除尘模块、输送模块等部分构成，使制砂成套技术装备向着绿色化、和谐化、智能化、服务化方向发展。立轴整形制砂系统使得破碎主机兼具“破碎、整形、制砂、分级”多重效果，达到最佳的破碎粒形，并且配置振动筛分，以及离线清灰脉冲除尘的方式集中除尘、集灰，最终生产出来的成品骨料与成品砂品质高，可实现清洁生产。

物料由进料斗进入制砂机，经分料器将物料分成两部分。一部分由分料器中间进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内被迅速加速，其加速度可达数倍重力加速度；然后以60～70m/s的速度从叶轮3个均布的流道内抛射出去；首先同由分料器四周自收落下的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到涡支腔内物料衬层上，被物料衬层反弹，斜向上冲击到涡动腔的顶部，又改变其运动方向，偏转向下运动，从叶轮流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、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。在整个破碎过程中，物料相互自行冲击破碎，不与金属元件直接接触，而是与物料衬层发生冲击、摩擦而粉碎，这就减少了角污染，延长了机械磨损时间。涡动腔内部巧妙的气流自循环，消除了粉尘污染。

（1）优点：破碎效率高，具有细碎、粗磨功能，通过破碎物

料能力强，受物料水分含量影响小，入料含水分可达8%。产品粒形优异，针片状含量极低，适宜骨料整形、人工制砂及高等级公路骨料生产，可以用来生产Ⅰ类砂，最大产能可达150t/h。如果为制砂楼设计，占地面积较小。

（2）缺点：结构较为复杂，一般需和振动筛、斗式提升机、系统风机一起配套使用。由于设备较多，所以系统电耗较高，运营成本高。

1.3 对辊破碎机制砂

对辊式破碎制砂机是在对辊式破碎机的基础上发展起来的制砂装置，通过将破碎物料经给料口落入两辊子之间进行挤压破碎，成品物料自然落下。遇有过硬或不可破碎物时，其辊子可凭液压缸或弹簧的作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可破碎物落下，从而保护机器不受损坏。相向转动的两辊子有一定的间隙，改变间隙即可控制产品粒度、粒形和细度模数。双辊破碎制砂机是利用一对相向转动的圆辊或异形辊进行破碎，四辊破碎制砂机则是利用两对相向转动的圆辊或异形辊进行破碎作业。

对辊破碎机主要由辊轮、辊轮支撑轴承、压紧和调节装置以及驱动装置等部分组成。两辊轮之间装有楔形或垫片调节装置，楔形装置的顶端装有调整螺栓。当调整螺栓将楔块向上拉起时，楔块将活动辊轮顶离固定轮，即两辊轮间隙变大，出料粒度变大。当楔块向下时，活动辊轮在压紧弹簧的作用下两轮间隙变小，出料粒度变小。垫片装置是通过增减垫片的数量或厚薄来调节出料粒度大小的，当增加垫片

时两辊轮间隙变大，当减少垫片时两辊轮间隙变小，出料粒度变小。驱动机构是由2个电动机通过三角皮带传动到槽轮上拖动辊轮，按照相对方向运动旋转。在破碎物料时，物料从进料口通过辊轮经碾压而破碎，破碎后的成品从底架下面排出。

（1）优点：该设备结构简单，过粉碎现象少，辊面上的齿形、尺寸、排列可随物料性质而改变，可对中硬和软矿石进行中、细破碎。成品率高，通过整形破碎后成品率几乎100%。运转安全平稳，限矩形液力偶合器不仅吸收破碎时的冲击力使机器运行平稳，还对机器起到了安全保护的作用。减少过粉碎及损耗，生产成本低。如果为异形辊两辊非等圆、非啮合、非等速运转，减少对辊破碎机物料堵塞现象。对于级配和细度模数的调整也较简单易行，最大产能可达100t/h。

（2）缺点：对辊破碎制砂机产品的粒形和级配分布虽然好于锤式破碎制砂机，但是比立轴破碎制砂机要差，一般只能满足Ⅱ类砂的要求。

2 制砂工艺的对比

通过对以上3种制砂工艺设备优缺点进行对比（见表1），从产品质量来看，立轴破碎机最好，行业中最好的设备能达到Ⅰ类建筑用砂的要求；对辊破碎机次之，能达到Ⅱ类建筑用砂的要求；双轴锤式破碎机最差，只能达到Ⅲ类建筑用砂的要求。