CN102728435A - 一种采用高强度岩石制砂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用高强度岩石制砂的方法，将高强度岩石采用立轴冲击式破碎机进行一次破碎，取部分5～2.5mm粒级范围内的粗砂用立轴冲击式破碎机进行二次破碎，即可，与现有技术相比，本发明的制砂方法既克服了采用单一立轴破冲击制砂工艺级配不合理、产品细度模数较大的缺陷，又克服了细碎+棒磨机制砂工艺运行成本高、生产效率低、能耗和噪音大等缺陷，产品的细度模数可调、易控，并且土建及安装工程量大大减少，是一种高效、节能、产品可控的适于采用高强度岩石制砂的方法。

Description

一种采用高强度岩石制砂的方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种采用高强度岩石制砂的方法。

背景技术

在混凝土人工砂石料生产系统中，制砂工艺是最重要的工艺，制砂设备是最主要的生产设备，制砂设备性能的好坏和制砂工艺的合理与否直接影响着整个人工砂石加工系统的投资和混凝土的质量。上个世纪六十年代，映秀湾水电站人工砂石料系统首次进行了棒磨机制砂的研究实验，取得了可喜成果，并用于工程建设中。此后，棒磨机制砂工艺在水电工程人工砂石料系统中获得了长足发展，在国内外都得到广泛使用，如巴西伊太普，中国乌江渡、东风、天生桥、构皮滩等工程均采用的是棒磨机制砂。

随着科学技术的发展和生产实践的积累，从21世纪开始，立轴冲击式破碎机开始被广泛应用于各大中型水电站的建设，由于其破碎比大、粒形好、处理量大、产品石粉含量相对较高等优点，而使它成为21世纪人工砂石料生产系统中必不可少的技术装备，尤其是在碾压混凝土技术长足发展后（碾压混凝土要求成品砂中的石粉含量较高），使得立轴冲击式破碎机变得更加举足轻重。制砂技术发展到今天，基本上形成了两种类型：一种是细碎+棒磨机联合制砂（适用于所有混凝土砂石骨料的加工原始母岩），另一种是单一的立轴冲击破制砂（适用于中等可碎性母岩，以灰岩为主）。

单一立轴破冲击制砂工艺近年来在中等可碎性岩石中得到了广泛应用，已完全替代了棒磨机。索风营水电站采用的立轴破制砂工艺表明：生产1m³人工砂石料需1m³水及9度电，与棒磨机相比大大地降低了能耗。但对于高强度岩石，单一立轴破制砂产品级配不合理，存在成品砂中间级配缺失、产品细度模数较大的现象。同时，由于高强度岩石的巨大磨蚀性，导致其对设备的磨损严重。因此，针对高强度岩石，目前广泛使用的仍是细碎+棒磨机联合制砂的制砂工艺，利用棒磨机来调整成品砂的细度模数和级配不均衡的现象。

在以高强度岩石为加工母岩的人工砂石加工系统中，目前普遍采用的是细碎+棒磨机联合制砂工艺，其工艺流程如图1所示。棒磨机制砂的主要优点是砂的生产工艺简便易控制，成品砂的质量级配和粒形优良，砂的细度模数容易调整、砂级配好、生产稳定，但该工艺在破碎小于20mm以下的料时方能达到棒磨机的最佳进料粒径，所以在进入棒磨机制砂车间前必须设置有细碎设备、棒磨机前需设转料仓和给料机，以保证系统能够定量均匀地给料，同时该工艺需要配置水流量表，严格控制给水量和棒磨机钢棒耗量，另外，棒磨机制砂的能耗和噪音大（每生产1m³人工砂石料需4m³水，14~16度电）、磨蚀性岩性钢棒耗量大、生产效率低、运行成本高、土建及安装工程量大，由于棒磨机制砂为湿法制砂，成砂率偏低、石粉回收困难，增加了水处理投入和运行成本并带来附加的水处理环保问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有单一立轴破冲击制砂工艺级配不合理、产品细度模数较大或者细碎+棒磨机制砂工艺运行成本高、生产效率低、能耗和噪音大等缺陷，提供一种采用高强度岩石制砂的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

    本发明采用高强度岩石制砂的方法：将高强度岩石采用立轴冲击式破碎机进行一次破碎，取部分5～2.5mm粒级范围内的粗砂用高速旋转的立轴冲击式破碎机进行二次破碎，以达到调节产品细度模数的目的，用于二次破碎的5～2.5mm粒级范围内的粗砂的比例为K₀，K₀按如下方法计算：

细度模数                                                

    （1）

N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆分别为5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm和0.16mm筛上累计筛余百分率；

根据工艺，5mm筛网以上筛余物被重复送入细碎车间破碎，所以N₁=0，m₁、m₂、m₃、m₄、m₅分别为一次破碎后5～2.5mm、2.5～1.25mm、1.25～0.63mm、0.63～0.315mm和0.315～0.16mm级配含量百分数；取K₀m₁ 5～2.5mm粒级范围内的粗砂进行二次破碎，二次破碎的5～2.5mm、2.5～1.25mm、1.25～0.63mm、0.63～0.315mm和0.315～0.16mm级配含量百分数分别为A₁K₀m₁、A₂K₀m₁、A₃K₀m₁、A₄K₀m₁、A₅K₀m₁，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅是一个常数；则二次破碎后5～2.5mm、2.5～1.25mm、1.25～0.63mm、0.63～0.315mm和0.315～0.16mm的各级配含量百分数分别为m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁、m₂+A₂K₀m₁、m₃+A₃K₀m₁、m₄+A₄K₀m₁、m₅+A₅K₀m₁，则5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm和0.16mm筛上累计筛余百分率分别为：

5mm筛网：     0

2.5mm筛网：    m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁

1.25mm筛网：   m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁

0.63mm筛网：   m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁

0.315mm筛网：   m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁+ m₄+A₄K₀m₁

0.16mm筛网：m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+m₂+A₂K₀m₁+m₃+A₃K₀m₁+m₄+A₄K₀m₁+ m₅+A₅K₀m₁

代入公式（1）：

    令

=Q，Q是一个常量，则：

。

在上述制砂方法中，立轴冲击式破碎机优选石打石系列。“石打石”系列立轴冲击式破碎机是将一部分物料加速到一定速度，冲击另一部分物料，利用物料之间的冲击和涡动摩擦来破碎物料，由于其破碎机理为“物物碰撞”，因此，磨损较低，制砂宜首选。

与现有技术相比，本发明的制砂方法既克服了采用单一立轴破冲击制砂工艺级配不合理、产品细度模数较大的缺陷，又克服了细碎+棒磨机制砂工艺运行成本高、生产效率低、能耗和噪音大等缺陷，产品的细度模数可调、易控，并且土建及安装工程量大大减少，是一种高效、节能、产品可控的适于采用高强度岩石制砂的方法。

附图说明

图1是现有细碎+棒磨机联合制砂工艺流程图；

图2是本发明制砂方法的工艺流程图。

具体实施方式

鉴于目前棒磨机制砂的种种缺点、国家对节能降耗的重视及立轴冲击破碎机近年来在中等可碎岩石中的应用，本发明通过对传统工艺的优化及调整、立轴破设备的合理选择以达到生产出合格成品砂的目的。

对于加工母岩强度高、磨蚀性大的人工砂石料生产系统，单一采用立轴破制砂的主要缺点是产品级配不均衡，成品砂细度模数较高。细度模数(以F.M.代表)是骨料几何平均粒径(以dm代表)的对数函数,即Fm=3.32lgdm+3,25，从某种意义上讲，细度模数就代表几何平均粒径。因此，要想使产品的细度模数适当降低变为中砂，满足工程需求，只需要适当降低砂的几何平均半径。针对传统工艺，本工艺主要考虑将产品中5mm~2.5mm粒级范围的部分粗砂通过细度模数调节料仓和高速旋转的立轴破重复破碎，达到调节产品细度模数与级配的目的，具体工艺如下：

取单轴抗压强度大于60Mpa的高强度岩石置于制砂原料仓中，采用石打石立轴冲击式破碎机进行第一次破碎，取部分第一次破碎后5～2.5mm粒级范围内的粗砂，送入细度模数调节料仓中，用高速旋转石打石或石打铁立轴冲击式破碎机进行二次破碎，用于二次破碎的5～2.5mm粒级范围内的粗砂比例为K₀，K₀按如下方法计算：

砂子的细度模数计算公式如下：

    （1）

N₁、N ₂、N ₃、N₄、N ₅、N ₆分别为5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm、0.16mm筛上累计筛余百分率。

根据工艺，5mm筛网以上筛余物被重复进入细碎车间破碎，因此，结合Fm公式，相当于进入成品料仓的砂子大于5mm一级的含量为0。

假定系统第一次破碎后砂子产品5~2.5mm、2.5~1.25mm、1.25~0.63mm、0.63~0.315mm、0.315~0.16mm各级配量占总量的百分比数分别为m₁、m₂、m₃、m₄、m₅，则m₁+m₂+m₃+m₄+m₅=100。则各筛网累计筛余量见表1：

表1  第一次破碎后各级配量

砂级配（mm）

>5

5～2.5

2.5～1.25

1.25～0.63

0.63～0.315

0.315～0.16

各级配含量（%）

0

m1

m2

m3

m4

m5

累计筛余百分率（%）

0

m1

m1+m2

m1+m2+m3

m1+m2+m3+m4

m1+m2+m3+m4+m5

则

    

假定原始Fm₀偏大，为粗砂，需将5~2.5mm粒级范围内的部分粗砂拿出来继续加工破碎，假设拿出加工的比例为K₀，则关键是K₀如何求出。

共计有K₀m₁的量用于二次破碎，二次破碎后各级配的含量分别为：0、A₁K₀m₁、A₂K₀m₁、A₃K₀m₁、A₄K₀m₁、A₅K₀m₁，总量为K₀m₁（根据实验可得出高速旋转立轴破制砂的产品比例，所以A₁、A₂、A₃、A₄、A₅为常量）。

一次和二次破碎后总的各级配量如表2：

砂级配（mm）

>5

5～2.5

2.5～1.25

1.25～0.63

0.63～0.315

0.315～0.16

各级配含量（%）

0

m1-K0m1+A1K0m1

m2+A2K0m1

m3+A3K0m1

m4+A4K0m1

m5+A5K0m1

由表2计算累计筛余百分率：

>5mm：       0

5～2.5mm：    m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁

2.5～1.25mm：  m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁

1.25～0.63mm： m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁

0.63～0.315mm：m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁+ m₄+A₄K₀m₁

0.315～0.16mm：m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+m₂+A₂K₀m₁+m₃+A₃K₀m₁+m₄+A₄K₀m₁+ m₅+A₅K₀m₁

代入公式（1），则分子

=（m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁）+（m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁）+（m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁）+（m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+m₂+A₂K₀m₁+m₃+A₃K₀m₁+m₄+A₄K₀m₁）+（m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+m₂+A₂K₀m₁+m₃+A₃K₀m₁+m₄+A₄K₀m₁+m₅+A₅K₀m₁）=（5A₁K₀-5 K₀+4A₂K₀+3A₃K₀+2A₄K₀+A₅K₀）m₁+

令=Q(为常量)

则

    （2）

式（2）便为Fm与K₀之间的关系式。

在具体生产实践中，可根据所选的立轴冲击设备的型号及产品粒度曲线或者试验，得到A₁、A₂、A₃、A₄、A₅及m₁，根据实际要达到的细度模数要求，利用公式（2）求出进度细度模数调节料仓的粗砂比例，从而达到有效调节产品细度模数的目的。

Claims (2)

1.一种采用高强度岩石制砂的方法，其特征在于：将高强度岩石采用立轴冲击式破碎机进行一次破碎，取部分5～2.5mm粒级范围内的粗砂用高速旋转的立轴冲击式破碎机进行二次破碎，以达到调节产品细度模数的目的，用于二次破碎的5～2.5mm粒级范围内的粗砂的比例为K₀，K₀按如下方法计算：

细度模数                                                

    （1）

N₁、N₂、N₃、N₄、N₅、N₆分别为5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm和0.16mm筛上累计筛余百分率；

根据工艺，5mm筛网以上筛余物被重复送入细碎车间破碎，所以N₁=0，m₁、m₂、m₃、m₄、m₅分别为一次破碎后5～2.5mm、2.5～1.25mm、1.25～0.63mm、0.63～0.315mm和0.315～0.16mm级配含量百分数；取K₀m₁ 5～2.5mm粒级范围内的粗砂进行二次破碎，二次破碎的5～2.5mm、2.5～1.25mm、1.25～0.63mm、0.63～0.315mm和0.315～0.16mm级配含量百分数分别为A₁K₀m₁、A₂K₀m₁、A₃K₀m₁、A₄K₀m₁、A₅K₀m₁，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅是一个常数；则二次破碎后5～2.5mm、2.5～1.25mm、1.25～0.63mm、0.63～0.315mm和0.315～0.16mm的各级配含量百分数分别为m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁、m₂+A₂K₀m₁、m₃+A₃K₀m₁、m₄+A₄K₀m₁、m₅+A₅K₀m₁，则5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm和0.16mm筛上累计筛余百分率分别为：

5mm筛网：     0

2.5mm筛网：    m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁

1.25mm筛网：   m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁

0.63mm筛网：   m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁

0.315mm筛网：   m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+ m₂+A₂K₀m₁+ m₃+A₃K₀m₁+ m₄+A₄K₀m₁

0.16mm筛网：m₁-K₀m₁+A₁K₀m₁+m₂+A₂K₀m₁+m₃+A₃K₀m₁+m₄+A₄K₀m₁+ m₅+A₅K₀m₁

代入公式（1）：

    令

=Q，Q是一个常量，则：

。

2.按照权利要求1所述采用高强度岩石制砂的方法，其特征在于：所述立轴冲击式破碎机为石打石系列。

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