引言：隨著我國(guó)公路、機(jī)場(chǎng)、水電和高層建設(shè)的不斷發(fā)展，通過(guò)對(duì)已出現(xiàn)的工程質(zhì)量問(wèn)題的分析與研究，各種混凝土、穩(wěn)定土等中的石料的性質(zhì)、大小規(guī)格、形狀對(duì)其強(qiáng)度和使用壽命的影響是至關(guān)重要的，特別是在高等級(jí)公路的建設(shè)中為了保證路面的使用壽命，除對(duì)破碎石的性能指標(biāo)要求外，對(duì)石料顆粒形狀提出越來(lái)越高的要求，希望破碎后的各級(jí)石料中針、片狀含量要少，業(yè)內(nèi)人士已認(rèn)識(shí)到破碎后石料產(chǎn)品的形狀是越來(lái)越重要，這些都促使碎石集料生產(chǎn)單位和破碎設(shè)備生產(chǎn)單位的高度重視。

對(duì)于破碎后各粒級(jí)石料顆粒形狀的要求，取決于使用范圍，各種工業(yè)都有各自的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。要求并不限定在針、片狀含量比例一點(diǎn)上，還包括表面處理等，例如：表面的破碎量和棱角的破碎量。對(duì)于水泥混凝土，多使用呈球形和表面光滑的天然礫石，目的是易于泵送。對(duì)于公路建設(shè)，瀝青混凝土的承載能力是重要的，而表面粗糙的紋理和棱角形狀能讓石料相互間粘緊和提供自鎖角，破碎過(guò)的石料呈立方形，可增加承載能力。在工程中“立方形”石料是指各邊之間的關(guān)系剛好為1:1:1，這種理想關(guān)系在大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中獲得是十分困難的，一般選用石料顆粒的長(zhǎng)和厚之間的關(guān)系來(lái)定義石料形狀（長(zhǎng)大于寬大于厚），小于3:1為合格石料，而大于3:1的為針、片狀石料及不合格石料。這是因?yàn)獒?、片狀石料具有易碎性，它的含量過(guò)大會(huì)嚴(yán)重影響水泥混凝土、瀝青混凝土的強(qiáng)度和使用壽命。在本文中將破碎后石料呈立方形或圓形的石料稱作好的產(chǎn)品形狀。通常使用量規(guī)檢查隨機(jī)取樣的粒石料，檢查每個(gè)顆粒的兩個(gè)尺寸。這種檢查方法簡(jiǎn)單，但測(cè)量花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，用計(jì)算機(jī)映像技術(shù)快速和準(zhǔn)確地分析石料形狀是今后發(fā)展的方向。影響破碎后石料形狀的因素主要有石料本身的性質(zhì)、破碎設(shè)備和工藝流程三方面。

2、石料的性能決定產(chǎn)品的形狀石料的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)兩種特性對(duì)石料形成立方體影響很大。堅(jiān)硬的、同質(zhì)的巖石在破碎中不易形成立方形，這種巖石傾向于分解為薄片，例如：象晶體細(xì)密的綠灰?guī)r、玄武巖、燧石等。再有如果巖石材料的強(qiáng)度在一個(gè)方向顯著的低于其它方向，它會(huì)自然碎裂成層片狀，這種特性在變質(zhì)巖中是普遍存在的。而沉積巖在層之間粘合力最薄弱，它在破碎時(shí)首先沿層之間破裂。中、低等硬度的、同質(zhì)的巖石在破碎中較易形成立方體，這是因?yàn)閹r石在受力后由于強(qiáng)度低，很容易沿受力點(diǎn)破裂，很少出現(xiàn)沿邊角碎裂而產(chǎn)生大量的片狀石料。

3、選擇不同形式破碎機(jī)對(duì)石料破碎后的形狀有較大影響對(duì)石料的破碎主要有擠壓、劈裂、折斷、磨碎和沖擊幾種，通常使用的顎式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、旋盤式破碎機(jī)統(tǒng)稱為壓縮型破碎機(jī)，它們有的是將擠壓、劈裂、折斷功能融為一體的破碎機(jī)，有的是將擠壓、磨碎功能融為一體的破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)是以沖擊原理設(shè)計(jì)的破碎機(jī)。（1）經(jīng)過(guò)改進(jìn)的旋回式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、旋盤式破碎機(jī)能夠生產(chǎn)合格的呈立方形石料的產(chǎn)品。這些破碎機(jī)是以擠壓和磨碎方法破碎石料，產(chǎn)品的形狀與用沖擊式破碎機(jī)的情況相比更多地取決于機(jī)器的影響。在細(xì)碎時(shí)使用圓錐式破碎機(jī)的占大多數(shù)，圓錐破碎機(jī)現(xiàn)在被設(shè)計(jì)成能夠裝配各種不同的破碎腔，設(shè)計(jì)的新型破碎腔可以在整個(gè)襯板壽命期里保持持續(xù)高性能破碎，而普通破碎腔當(dāng)襯板磨損后破碎性能有很大的下降，選擇好破碎腔的形式是十分重要的。圓錐破碎機(jī)在靠近破碎機(jī)閉口邊排料尺寸附近生產(chǎn)的產(chǎn)品顆粒形狀較好，大部分的產(chǎn)量也集中在閉口邊排料尺寸周圍，但是，在遠(yuǎn)離閉口邊尺寸的小粒級(jí)產(chǎn)品中片狀產(chǎn)品的含量會(huì)增加較多。同時(shí)破碎腔的磨損對(duì)破碎后石料產(chǎn)品的形狀有較大的影響。近幾年國(guó)外通過(guò)減小破碎比，改變圓錐破碎機(jī)破碎腔型，在工藝流程上采用為圓錐破碎機(jī)擠滿給料，提高動(dòng)錐轉(zhuǎn)速等方法較好的解決了圓錐破碎機(jī)遠(yuǎn)離閉口邊尺寸的小粒級(jí)石料中片狀含量高的問(wèn)題。有些公司還設(shè)計(jì)一種稱為“更好破碎形狀”的特殊圓錐破碎機(jī)，這種破碎機(jī)它的破碎程度不是最重要的，而是通過(guò)破碎機(jī)里偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，使石料之間產(chǎn)生研磨，可以很好的石片狀石料形狀得到改善。（2）可以肯定地說(shuō)沖擊式破碎機(jī)通常可提供破碎后呈立方形石料產(chǎn)品形狀。沖擊式破碎機(jī)是以石料撞擊破碎原理工作的，當(dāng)石料喂入沖擊式破碎機(jī)時(shí)石料受到機(jī)器的突然沖擊，它提供給石頭很大的能量，這種能量被轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)和熱，并且也有助于增加石料的表面積。石料在晶粒的交接面沿著自然薄弱帶破碎，這使得石料已經(jīng)存在的裂縫得到延伸，自然定律表明這樣每次石頭被破碎時(shí)吸收的能量最小。因此一個(gè)長(zhǎng)而薄的顆粒破碎是通過(guò)它的橫向而不是沿著它的縱向，這種情況表明對(duì)破碎生產(chǎn)獲得好的形狀產(chǎn)品石料是有利的。沖擊式破碎機(jī)主要有臥式、立式、錘式?jīng)_擊式破碎機(jī)。臥式?jīng)_擊式破碎機(jī)也叫板錘式或反擊式破碎機(jī)，它允許接受比較大的石料，在同等破碎比下生產(chǎn)率較高，破碎后石料產(chǎn)品形狀較好。錘式破碎機(jī)允許接受的石料較小，一般破碎后的石料形狀好。這兩種破碎機(jī)都是用高速旋轉(zhuǎn)板錘或錘頭對(duì)石料進(jìn)行打擊和加速撞擊反擊板破碎落下。由于機(jī)器的內(nèi)部和旋轉(zhuǎn)部分收到真實(shí)的沖擊，如果原石料是磨蝕性的、硬度太高，機(jī)器磨損材料的使用成本過(guò)高。這兩種設(shè)備適合于中、低硬度和非磨蝕性石料。新型立式?jīng)_擊式破碎機(jī)利用巖石集料器內(nèi)的轉(zhuǎn)子使石料加速，拋向破碎腔與腔內(nèi)混流的石料相沖擊而破碎，這種方式稱為“石打石”技術(shù)。正因?yàn)樗菐r石與巖石相互作用破碎，這種設(shè)備對(duì)磨蝕性石料破碎的運(yùn)轉(zhuǎn)成本很低，并且可以破碎硬度高的石料。當(dāng)使用沖擊式破碎機(jī)進(jìn)行破碎時(shí)，產(chǎn)品的形狀完全取決于石料的性質(zhì)。而立式?jīng)_擊式破碎機(jī)可以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和大小與石料密度和在破碎腔里的保留時(shí)間相結(jié)合，選擇適宜的喂料尺寸和速度，可以完全達(dá)到要求的立方形產(chǎn)品形狀和大小。增加轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子直徑可增加沖擊力和破碎效果，石料在破碎腔內(nèi)保留的時(shí)間長(zhǎng)，石料易受到更多的沖擊，棱角破碎越多，其顆粒形狀和強(qiáng)度也更好，生產(chǎn)的細(xì)料也越多。變化轉(zhuǎn)子周圍的石料量，減小石料到達(dá)破碎腔內(nèi)的保留時(shí)間，可減小形狀的等級(jí)并且增加粗粒級(jí)的產(chǎn)品。這種立式?jīng)_擊式破碎機(jī)具有產(chǎn)品粒級(jí)不隨機(jī)器磨損而變化的特點(diǎn)，所有粒級(jí)中的顆粒形狀都很好。但這種破碎機(jī)由于受轉(zhuǎn)子的喂料尺寸的限制，喂料一般在60mm左右，因此它適宜第三級(jí)或第四級(jí)破碎。（3）其他類型的破碎機(jī)很難產(chǎn)出立方形的石料產(chǎn)品。顎式破碎機(jī)和大型旋回式破碎機(jī)其破碎比較大，破碎腔內(nèi)很少能使石料充分的裝滿，通常產(chǎn)出的產(chǎn)品形狀更多地取決于石料的性質(zhì)。在大部分情況下，產(chǎn)出的產(chǎn)品形狀較差。在輥?zhàn)悠扑闄C(jī)中，大部分破碎時(shí)在石料和金屬間進(jìn)行，破碎是一個(gè)單獨(dú)階段，片狀顆粒沒有進(jìn)一步被破碎的機(jī)會(huì)，破碎后產(chǎn)生的片狀石料較多。

4、用合理的流程可取得好的產(chǎn)品形狀破碎機(jī)類型和石料自身特性是取得破碎后產(chǎn)品形狀呈立方形的基本條件，同時(shí)同等重要的是選擇合適的破碎流程。破碎流程在設(shè)計(jì)時(shí)除了對(duì)破碎石料的形狀要求外，在破碎機(jī)的選型時(shí)主要考慮接受給料的能力、生產(chǎn)、各粒級(jí)的含量、投資成本和維修成本（指耐磨材料使用磨損成本）等。不同的破碎機(jī)破碎后的細(xì)料含量是不同的，沖擊式破碎機(jī)通常破碎石料中細(xì)料的比率要比擠壓式破碎機(jī)高。在流程的安排上有些基本的原則必須注意：（1）破碎流程中要在開始初級(jí)破碎前將無(wú)用的原料如腐殖土、粘土和石屑篩分出去，不要讓這些東西影響破碎效率和破碎后所需的好形狀，因?yàn)檫@些材料通過(guò)多個(gè)破碎階段不能被破碎。（2）在初級(jí)破碎中由于石料原料比較大，主要以生產(chǎn)率來(lái)選擇破碎設(shè)備的形式，生產(chǎn)率為50-250t/h，多選用顎式破碎機(jī)，更大生產(chǎn)率時(shí)選用旋回式破碎機(jī)。（3）用圓錐破碎機(jī)進(jìn)行二、三級(jí)破碎并要求要有好的產(chǎn)品形狀時(shí)，應(yīng)采用過(guò)飽和給料，用中等程度的破碎，并且不要把小于閉口邊尺寸的石料篩分出去，保證在破碎時(shí)石料之間有研磨作用。為保證破碎機(jī)持續(xù)滿負(fù)荷工作，須在破碎機(jī)前面提供一個(gè)緩沖倉(cāng)，緩沖倉(cāng)應(yīng)有一個(gè)給料機(jī)，給料機(jī)有水平料位儀控制。圓錐破碎機(jī)在高負(fù)荷下工作可提供好的產(chǎn)品形狀和最高的利用率。 在使用圓錐破碎機(jī)獲得最終產(chǎn)品是0-40mm時(shí)，初級(jí)破碎生產(chǎn)的0-5mm石料不要喂入圓錐破碎機(jī)，這些來(lái)自初級(jí)破碎的石料顆粒形狀差，并且它們的形狀能圓錐破碎機(jī)閉口邊尺寸大于16mm時(shí)這個(gè)破碎階段得到明顯的提高。正是這個(gè)原因0-5mm石料不應(yīng)包括在最終產(chǎn)品粒級(jí)中，防止它降低產(chǎn)品的質(zhì)量。（4）用普通臥式、錘式破碎機(jī)更多是考慮使用成本問(wèn)題，磨蝕性不太大、硬度中等時(shí)可優(yōu)先選用。在流程中要注意采用閉路循環(huán)增加篩分設(shè)備取代多余的破碎階段，提高破碎效率。（5）為了獲得更多的細(xì)粒級(jí)石料并保證細(xì)粒級(jí)石料的形狀要好，可選用多臺(tái)不同型號(hào)立式?jīng)_擊式破碎機(jī)組合完成，在流程的安排中要特別注意篩分和給料設(shè)備的配置。在使用立式破碎機(jī)完成整形任務(wù)時(shí)，可采用機(jī)器低速運(yùn)轉(zhuǎn)，“打掉棱角”，改變片狀的產(chǎn)品形狀。這樣可使消耗最低，為用戶提供一個(gè)相對(duì)低的投資得到高質(zhì)量石料產(chǎn)品的方法。對(duì)于破碎磨蝕性大、硬度大的石料在細(xì)碎階段可優(yōu)先選用立式?jīng)_擊式破碎，利用它獨(dú)特的“石打石”技術(shù)，降低使用成本。

本文作者王曉青《建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理》2005-05-10