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不同破碎机的破碎机理与适用性分析

发布日期:2019/3/3  来源:www.dhposuiji.com

随着公路的高速发展,对道路用碎石的质量要求也越来越严格,而不同的破碎方式很大程度上影响着碎石的质量。本文根据不同的破碎方式,详细分析了不同破碎机的破碎机理并简要介绍了石料生产线设备组成,讨论了石料生产线工艺流程与设备配置的案例,进而给岀了石料生产线上设备性能的基本要求,为使碎石各方面的指标满足高速公路沥青混凝土路面用碎石的要求提供参考和依据。

1、破碎的分类

路面碎石破碎机的破碎机理均是机械能破碎,从机械能的作用方式又分为挤压、劈裂、折断、剪切、冲击或打击等破碎方式。碎石破碎设备的破碎作业方式一般是多种作用方式混合,没有单一采用一种作用方式的。

挤压破碎:破碎机械的工作面对夹于其间的物料施加压力,当物料受到的压应力达到其抗压强度极限时破碎。

劈裂剪切破碎:破碎工作面的棱楔入物料而使内部产生拉应力,当其值超过物料的抗拉强度极限时,物料劈开,并在尖棱与物料接触点局部产生粉末。

弯曲折断破碎:夹在工作面间的物料如受集中力作用的简支梁或多支梁,物料则主要受弯曲应力,但在工作面接触处受劈裂作用。

挤压剪切破碎:挤压破碎和剪切破碎的组合。

冲击破碎:冲击破碎包括高速运动的破碎体对被破碎物料的冲击和高速运动的物料向固定壁的冲击以及运动物料的相互冲击。冲击破碎主要以动载荷进行破碎,效果比静载荷好。破碎机工作时,物料受到足够大的瞬时冲击,如果动载荷超过疲劳极限即破碎。反复冲击物料可减少破碎时需要的应力。因此,高频冲击破碎机功耗低,破碎比高,过粉碎少。

2、不同破碎机的破碎机理

2.1颚式破碎机破碎机理

颚式破碎机工作是间歇式的,由定颚和动颚摆动对石料挤压完成破碎的,同时因固定颚板和可动颚板上的破碎表面具有锯齿状牙齿,因此,其工作机理是挤压、劈碎和折碎方式的组合。因为破碎比大,挤压力作用较缓慢均匀,石料破碎过程较均匀,但破碎后石料形状不好,片状石料较多,颚式破碎机一般用于坚硬石料(抗压强度在100-250MPa)的粗碎与中碎加工。按照进料口宽度大小来分为大、中、小型3种,进料口宽度大于600mm的为大型机器,进料口宽度在300-600mm的为中型机,进料口宽度小于300mm的为小型机。

2.2圆锥式破碎机破碎机理

圆锥式破碎机工作是连续性的,利用动锥的偏心运动将石料压碎,同时,由于动锥与固定锥的切向相向运动,石料也要受到剪切碾磨作用,因此,其工作机理是挤压、剪切、碾磨方式的组合,破碎比大、碎石粗度均匀,在接近破碎机闭口边排料尺度范围生产的碎石颗粒形状较好,在远离闭口边尺度的小粒级产物中片状产物的含量会添加较多,同时有碾磨作用,会产生一定石粉。因此,圆锥破碎机在路面碎石加工生产中主要用于各种石料的中碎或细碎。同时根据其结构不同(悬轴式和托轴式)也可以用于石料粗碎(悬轴式,使用较少)。

2.3辊式破碎机破碎机理

辊式破碎机工作是连续性的,石块处在两个平行的圆柱形相向运动的辊子之间,靠石块与辊的摩擦力将石块咬入辊子中,对光面辊的石块受挤压,对齿辊的石块受劈裂和挤压而破碎。主要用于煤炭、石灰石等中等硬度石料(抗压强度100MPa以下)的中碎、细碎。路面碎石加工中不用辊式破碎机。

2.4冲击式破碎机理

冲击式破碎的有反击式破碎机、锤式破碎机、整形破碎机(包括箱式破碎机、复合破碎机),利用同转子板高速旋转的板锤的冲击作用和石块本身以高速向固定不动的反击板上冲击或石料之间的相互打击而使石料破碎。反击式破碎机工作是连续性的,石料受到高速旋转的转子的作用,获得较大的速度,撞击到反击板而被击碎,破碎后石料形状较好,可用于石料的中碎和细碎。锤式破碎机工作也是连续性的,利用高速旋转转子上的锤头将石料击碎,破碎后石料形状较好,但原石料若是磨蚀性的,硬度太高,机器磨损快、成本高,因此适用于中、低硬度和非磨蚀性石料(抗压强度小于100MPa)中碎和细碎。

整形破碎机工作是连续性的,利用高速运动物料打铁、相互打击及物料之间摩擦而破碎,根据物料的强度、磨蚀性,工作方式分为“石打石”和“石打铁”两种破碎方式。“石打石”方式整形破碎机因物料少与设备接触、磨耗少、成本低,破碎后石料粒形好,产粉量稍多,适用于中硬以上磨蚀性大石料(如玄武岩、辉绿岩)的细碎或经细碎后针片状超标石料的整形,及机制砂的生产。“石打铁”方式整形破碎机破碎效率高,但反击块磨损快,破碎后石料粒形稍差,适用于中硬以下磨蚀性小石料(如石灰岩)的细碎。

3、石料生产线设备组成

3.1石料生产基本流程

母料开采:料场勘察与宕口建设的规划设计→挖掘机扒山皮、清理宕口→母料逐层爆破(潜孔钻打眼、装药、爆破)→大块母料改小(凿岩机或免爆头)→装料(挖掘机配合人工、或装载机配合人工)→运输堆料

碎石加工厂规划建设:碎石加工场地规划(应考虑场地地貌、大小和场内运输及生产规模等因素)→平整场地→基础与料仓隔墙建设→到场设备开箱逐一检查验收→设备安装与调试→试生产→调试校准设备→正式生产

碎石加工:母料堆料→振动给料机均匀地送→粗碎机初步破碎→胶带输送机→中碎破碎机破碎→胶带输送机→细碎破碎机破碎→胶带输送机→振动筛筛分→合格料→胶带输送机→料仓堆存,不满足粒度要求的石子返料→胶带输送机→细碎破碎机破碎→胶带输送机→振动筛筛分。一般在中碎或细碎阶段应有除尘设备。

3.2石料生产主要设备

母料开采、堆放:潜孔钻、挖掘机、运输车辆

给料:振动给料机

粗碎:颚式破碎机,一般是大颚加小鄂;有时也可根据石质情况采用悬轴式圆锥破碎机。

中碎:托轴式圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机。

细碎:反击式破碎机、锤式破碎机、整形破碎机包括(箱式破碎机、复合破碎机)。

整形:整形破碎机(包括箱式破碎机、复合破碎机)。

筛分:振动筛

除尘:除尘器

分料运输:胶带输送机

检验:集料筛分设备(成套筛子)、扁平针片状测定仪、含泥量测定仪、烘干设备、称重设备(根据精度要求配置)、容重仪,压力机等。

3.3石料生产线设备组合与匹配

石料破碎的过程就是将很大粒度的母料一次次逐级破碎至要求的石料,不可能一次破碎到所需要的细度,必须逐段进行。石料每经过一次破碎,粒度都有一定程度的缩小,破碎前石料的最大粒度与破碎后石料的最大粒度之比,称为破碎比。破碎比是表示经过一段破碎把石料粒度缩小的倍数,是破碎机工作的重要指标之一。根据破碎产品粒度不同大致分成:给料粒度为1500-500mm,破碎到400-125mm;给料粒度为400-125mm,破碎到100-50mm;给料粒度为100-50mm,破碎到25-5mm。

由破碎作业和筛分作用组成的石料破碎工艺过程叫破碎筛分流程。路面碎石加工一般根据石料的岩性、破碎机的性能(破碎比)与适用性,通常由二段、三段或四段破碎破碎作业和与各段破碎作业相配合的预先筛分作业所组成。石料生产线的设备配置最后还是要依据用户对石料规格以及产量和石料的用途来确定。

一般情况下,碎石生产线配置中应首先考虑碎石母料的种类和硬度,是石灰岩、花岗岩、卵石还是玄武岩,岩石莫氏硬度大小(莫氏硬度7以上是硬度很大的岩石),岩石是软脆型还是硬脆型,软脆型破碎不需要用高烙铁的破碎机,高锰钢即可,如颚式破碎机、反击式破碎机和锤式破碎机或箱式破碎机(重锤式破碎机)等;硬脆型破碎需要用高烙铁的破碎机,如圆锥破碎机和整形破碎机。其次是考虑破碎机的性能(破碎比)与适用性,颚式破碎机破碎比大,挤压破碎,出料粒型针片状多,适宜粗碎;圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、整形破碎机的产品粒形好,适宜中碎和细碎;反击式破碎机、锤式破碎机适宜中硬以下石料的破碎,圆锥破碎机、整形破碎机适宜中硬以上石料的破碎。再次是考虑产量,这就要求设备间应有较好的匹配性。最后是考虑碎石有无特殊质量要求标准,如对碎石粒型要求高,则需要进行整形,应配置整形破碎机。

全套碎石生产线设备主要包括振动给料机、颚式破碎机、圆锥式破碎机、反击式破碎机、振动筛、胶带输送机、除尘设备、集中电控等设备组成。有时还因加工需要,还可配备整形破碎机等。

3.3.1玄武岩碎石生产线设备组合与匹配

玄武岩硬度较高,硅含量较高,是硬且韧的物料,磨蚀性高,在实际破碎作业中是较难破碎的,或破碎成本较高的物料,破碎工艺的设计上,尽可能的选用层压原理的破碎设备,以降低耐磨件的损耗。一般玄武岩碎石生产线设备组合(四段式)如下:

(1)上料:振动给料机

(2)粗碎:颚式破碎机,给料粒度为1500-500mm,破碎到400-125mm

(3)中碎:圆锥破碎机或细碎颚式破碎机,给料粒度为400-125mm,破碎到100-50mm

(4)细碎:反击式破碎机(或整形式破碎机),给料粒度为100-50mm,破碎到32-5mm

(5)筛分+除尘:振动筛+干法式除尘器

(6)整形:反击式破碎机或整形破碎机(细碎后的石料筛分后,合格的经皮带输送机送往储料仓,粒度尺寸、粒形不满足要求的返料,经皮带输送机返回反击式破碎机或整形式破碎机再次加工、整形)

(7)筛分+除尘:振动筛+干法式除尘器

(8)输料:皮带输送机

(9)控制系统

为减少粉尘和泥土,粗碎后石料由振动给料机输送给中碎破碎机,后续石料间输送均由皮带输送机完成。是否上除尘设备应视碎石的洁净程度(含泥量是否合格)及是否有水洗工艺,如有水洗工序,就无必要上除尘设备。整形破碎机以“石打石”方式破碎,产粉量较多,如经反击式破碎机破碎后的集料粒形能满足要求,尽量不采用整形破碎机进行细碎或整形。细碎或整形釆用整形破碎机的工艺流程中应增加干法式除尘器除尘。

3.3.2石灰岩碎石生产线设备组合与匹配

石灰石莫氏硬度为4-5级,硬度很低,且石料中的硅含量很低,磨蚀性小(对破碎机的耐磨件的磨蚀很低),硬度小且脆,在实际破碎作业中是较易破碎的,或破碎成本较低的的物料,破碎工艺的设计上,尽可能的冲击原理的破碎设备。一般石灰岩碎石生产线设备组合(三段式)如下:

(1)上料:振动给料机

(2)粗碎:颚式破碎机,给料粒度为1000-150mm,破碎到200-70mm

(3)细碎:反击式破碎机、锤式破碎机或箱式破碎机,给料粒度为200-70mm,破碎到32-5mm

(4)筛分+除尘:振动筛+干法式除尘器

(5)整形:反击式破碎机或整形破碎机(细碎后的石料筛分后,合格的经皮带输送机送往储料仓,粒度尺寸、粒形不满足要求的返料,经皮带输送机返回反击式破碎机或整形式破碎机再次加工、整形)

(6)筛分+除尘:振动筛+干法式除尘器

(7)输料:皮带输送机

(8)控制系统

为减少粉尘和泥土,粗碎后石料由振动给料机输送给细碎破碎机,后续石料间输送均由皮带输送机完成。是否上除尘设备应视碎石的洁净程度(含泥量是否合格)及是否有水洗工艺,如有水洗工序,就无必要上除尘设备。如整条生产线拟兼作生产机制砂或矿粉,整形或制砂工艺流程中可采用整形破碎机。

3.3.3辉绿岩碎石生产线设备组合与匹配

辉绿岩硬度较高(较玄武岩高一些),硅含量较高,是硬且韧的物料,磨蚀性高,同玄武岩一样是较难破碎的,或破碎成本较高的的物料,破碎工艺尽可能的选用层压原理的破碎设备。其碎石生产线设备组合同玄武岩。

3.3.4安山岩碎石生产线设备组合与匹配

安山岩与玄武岩不易区分,一般认为SiO2>52%、色率<40%的安山岩,反之为玄武岩。安山岩硬度较高(较玄武岩低一点),硅含量较玄武岩高,是硬且韧的物料,磨蚀性较高,同玄武岩一样是较难破碎的,或破碎成本较高的的物料,破碎工艺尽可能的选用层压原理的破碎设备。其碎石生产线设备组合同玄武岩。

3.3.5花岗岩碎石生产线设备组合与匹配

花岗岩硬度较高,硅含量较高,是硬且脆的物料,磨蚀性高,同玄武岩一样是较难破碎的,或破碎成本较高的的物料,破碎工艺尽可能的选用层压原理的破碎设备。其碎石生产线设备组合同玄武岩。

3.3.6鹅卵石碎石生产线设备组合与匹配

河卵石硬度较高(较花岗岩低),硅含量较高(较花岗岩高),是硬且脆的物料,磨蚀性高,同花岗岩一样是较难破碎的,或破碎成本较高的物料,破碎工艺尽可能的选用层压原理的破碎设备。其碎石生产线设备组合同花岗岩。

上述方案中,主要的区别是第二道破碎是选用以打击破碎为主的反击式破碎机,还是以层压破碎为主的细碎颚式破碎机、圆锥破碎机,即中硬以下石料第二道破碎工艺以打击破碎为主,中硬以上石料第二道破碎工艺以层压破碎为主。

4、石料生产线工艺流程与设备配置案例

(1)花岗岩、玄武岩碎石生产线工艺流程与设备配置案例(时产600-700t)

石料从山上爆破下来,通过自卸车将小于1100mm的石料送入振动给料机,振动给料机把石料均匀的送入颚式破碎机,颚式破碎机对石料进行第一段破碎,经颚破破碎后的石料在150mm-300mm左右,通过振动给料机将物料送入高效液压圆锥破碎机进行第二段破碎,破碎后的物料经过圆振筛分级筛分,大于40mm的物料重新返回圆锥破破碎,40mm以下的物料由皮带输送机送入整形机整形。整形后的成品经过圆振筛分级筛分,由皮带输送机输送至成品区。

表1破碎设备组合

设备型号数量
振动给料机GZD1500×60001台
颚式破碎机PE-1200×15001台
振动给料机GZD1300×49002台
高效液压圆锥破碎机HPC4002台
圆振动筛2YZS24602台·
整形机5X11452台
圆振动筛3YZS21604台

(2)石灰岩碎石生产线工艺流程与设备配置案例 ( 时产500-600t)

石料从山上爆破下来,通过自卸车将小于950mm的石料送入振动给料机,振动给料机把石料均匀的送入颚式破碎机,颚式破碎机对石料进行第一段破碎,从颚破出来的石料在160mm-275mm左右,通过振动给料机将物料送入欧版反击破进行第二段破碎,通过圆振筛对物料进行分级筛分,大于成品的物料返回反击破重新破碎,成品由皮带输送机输送至成品区。

表2破碎设备组合

设备型号数量
振动给料机GZD1300×49001台
颚式破碎机PEW-1100×12001台
振动给料机GZD1100×42002台
反击破PFW13183台
圆振动筛4YZS24603台

(3)石料生产线设备配置推荐

表3石料生产线设备配置推荐表

序号最大进料/mm处理能力(t/h)主要设备型号、规格、数量
给料设备粗碎设备细碎设备分级筛分设备胶带输送机/m装机功率/kw
134030GZD2511(3kw)PE400×600(30kw)PF1007(45kw)3YZ1236(15kw)60-90(20kw)120
234050GZD3117(10kw)PE400×600(30kw)PF1007(45kw)3YZ1545(22kw)100-130(30kw)140
342080GZD3617(10kw)PE500×750(55kw)PF1010(75kw)3YZ1548(22kw)130-160(30kw)200
4480100GZD4321(13kw)PE600×900(75kw)PF1210(130kw)3YZ1548(22kw)140-180(40kw)280
5560150GZD4321(13kw)PE750×1060(90kw)PF1210(130kw)3YZ1845(22kw)200-240(50kw)300
6630200GZD4321(13kw)PE900×1060(110kw)PF1212(140kw)3YZ2050(30kw)200(40kw)350
7630250GZD5027(17kw)PE900×1060(110kw)PF1214(180kw)3YZ2050(30kw)200(40kw)400
8630300GZD5027(17kw)PE900×1200(110kw)PF1214(180kw)3YZ2160(30kw)250(50kw)450
9700350GZD5027(17kw)PE1000×1200(132kw)PF1315(250kw)3YZ2160(30kw)250(50kw)500
10700450GZD6223(28kw)PE1000×1200(132kw)PF1214/2(300kw)3YZ2145/2(60kw)350(60kw)600

5、石料生产线上设备性能的基本要求

一条成功的碎石生产线应该是自动化程度高,整条生产线除了对设备的开机停机及日常维护之外,几乎不需要人工操作的。

设备的选型与石料的性能的适宜性好,设备间的匹配性好,生产效率高,运行成本低,产量大,收益好,成品石子粒度均匀、粒形好,符合用料要求。

无论何种破碎机破碎碎石,都需要稳定连续供料。一是可以提高产量,二是可以减少针片状碎石含量。因为稳定连续供料才能使破碎机挤满给料,才能保证破碎腔内料与料之间相互挤压,使得扁平与长条状颗粒沿其薄的断面断裂。如果给料不稳定及不连续,破碎腔内物料之间不能做到有效紧密挤压,一些扁平与长条状颗粒因为缺少挤压机会可能就会过早的排出破碎机,因而影响到了出产的破碎碎石的针片状含量。

在振动筛上安装长条筛片,以利针片状颗粒的筛除。

扁平与长条状颗粒沿其厚度或长度方向是最薄弱方向,在其受力后最容易在薄弱方向破碎或折断。因此,生产线上设计重复破碎的工艺流程是减少针片状含量的有效途径。

追溯破碎机配件来源,优选耐磨性好的配件( 选择专业反击破配件铸造企业) ,确保设备的高效运行、使用寿命与生产效率 。

及时、随时调整、校核设备运行参数,确保破碎机产出碎石粒度合适。如反击式破碎机调节转子速度,圆锥式破碎机调节、反板和研磨腔的间距等等。调节可以是机械或液压可调,建议在细碎、整形工艺中优选液压系统,可以很容易地通过按钮或遥控器,控制操作系统来完成调整。

6 结语

不同破碎机的破碎机理各不相同,合理配置破碎机械有益于沥青混凝土用碎石的加工生产。因此通过对碎石生产设备的合理选择、高效配置、工艺优化以及对生产加工过程进行严格控制,可以有效地提高碎石的加工质量,从原材料上保证沥青混凝土路面的质量。