制砂设备属物料破碎中的超细碎设备,物料机械破碎技术具有近200 a的发展历史,直至目前破碎技术仍以机械破碎为主。岩石在破碎机中破碎一般有挤压、劈碎、折断和冲击破碎等4种形式,大部分破碎机的破碎原理为几种形式的共同作用。岩石在破碎机内破碎主要克服作用于岩石晶体内部的、晶体各质点之间的内聚力,以及作用于晶体与晶体之间和作用于晶体表面的内聚力。岩石能够粉碎主要是克服上述两种内聚力,岩石破碎的难易程度与晶体本身的性质、结构及晶体结构中的错位和微裂纹有很大关系。常用的人工制砂设备有以下几种机型。①惯性圆锥破碎机;②棒磨机;③盘式破碎机;④冲击式破碎机等。
几种常用制砂设备的比较
(1)惯性圆锥破碎机。系前苏联在20世纪50年代研制、开发的产品,这种破碎机破碎比达10~15,给料粒径为10~100mm。其破碎力大,小于5 mm产量达80%~90%,小于1.6 mm达30%,石粉含量10%~15%,产品粒形较好,适宜处理坚硬岩石,适合干法生产。但机体较笨重,衬板寿命短,关键部件安全可靠性较差,生产能力有限。
(2)棒磨机。在国内外人工砂加工中应用更普遍,技术成熟,适宜湿法生产,人工砂产品粒形较好,粒度模数可调,生产稳定,MBZ2136棒磨机产量为28~40 t/h,产品中小于0.16 mm细颗粒含量达30%。其缺点是设备基础较大,配套设施复杂,耗水量大,需配置污水处理设施,运行过程中钢棒消耗量大。在三峡下岸溪人工砂生产中,采用斑状花岗岩棒磨机制砂,单机平均产砂量28 t/h,钢棒消耗量0.7 kg/t。
(3)旋盘式破碎机。其工作为层压破碎原理,岩石破碎主要靠多层细料之间相互挤压和相互碾磨的联合作用,使物料粒子间破裂,其结构形式与圆锥破碎机类似,属超细腔形圆锥破碎机,适宜干法生产,产品粒形比棒磨机稍差;制砂过程中随衬板磨损需对排矿口尺寸进行调整,进料含水率要求严格,宜控制在1%以下,含水率稍大,排料中容易结饼,造成机器振动严重。
(4)冲击式破碎机。冲击式破碎机按电机驱动形式分为立式和卧式两种;卧式常见形式有反击式破碎机和锤式破碎机,其产品粒形优良,可实现干法生产。一般只限于硬度较低的碎石制砂,但设备磨损快,产品粒度不稳定,调整困难,产品粒度分布不合理,小于0.16 mm超细料含量高达30%~60%。立式冲击破碎机制砂以“石打铁”机型为主,存在与卧式冲击式破碎机相同的缺陷,国内在水利工程中曾用过,效果不理想。
(5)“石打石”新型冲击式破碎机。立式“石打石”冲击破碎的概念源于调整产品粒度特性的研究,采用这一概念设计的破碎机同样适用人工砂加工。近几年来我国水电行业制砂引进了瑞典斯维达拉BARMAC“石打石”冲击式破碎机系列产品,该产品以新颖的结构设计和优良的产品粒形得到我国制砂行业的认可。

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