引言：隨著我國公路、機場、水電和高層建設(shè)的不斷發(fā)展，通過對已出現(xiàn)的工程質(zhì)量問題的分析與研究，各種混凝土、穩(wěn)定土等中的石料的性質(zhì)、大小規(guī)格、形狀對其強度和使用壽命的影響是至關(guān)重要的，特別是在高等級公路的建設(shè)中為了保證路面的使用壽命，除對破碎石的性能指標要求外，對石料顆粒形狀提出越來越高的要求，希望破碎后的各級石料中針、片狀含量要少，業(yè)內(nèi)人士已認識到破碎后石料產(chǎn)品的形狀是越來越重要，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。

對于破碎后各粒級石料顆粒形狀的要求，取決于使用范圍，各種工業(yè)都有各自的指標和標準。要求并不限定在針、片狀含量比例一點上，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)過程中獲得是十分困難的，一般選用石料顆粒的長和厚之間的關(guān)系來定義石料形狀（長大于寬大于厚），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。這是因為針、片狀石料具有易碎性，它的含量過大會嚴重影響水泥混凝土、瀝青混凝土的強度和使用壽命。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)檢查隨機取樣的粒石料，檢查每個顆粒的兩個尺寸。這種檢查方法簡單，但測量花費時間長，用計算機映像技術(shù)快速和準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)品的形狀石料的強度和結(jié)構(gòu)兩種特性對石料形成立方體影響很大。堅硬的、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：象晶體細密的綠灰?guī)r、玄武巖、燧石等。再有如果巖石材料的強度在一個方向顯著的低于其它方向，它會自然碎裂成層片狀，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，這是因為巖石在受力后由于強度低，很容易沿受力點破裂，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對石料破碎后的形狀有較大影響對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、旋回式破碎機、圓錐式破碎機、輥式破碎機、旋盤式破碎機統(tǒng)稱為壓縮型破碎機，它們有的是將擠壓、劈裂、折斷功能融為一體的破碎機，有的是將擠壓、磨碎功能融為一體的破碎機，沖擊式破碎機是以沖擊原理設(shè)計的破碎機。（1）經(jīng)過改進的旋回式破碎機、圓錐式破碎機、旋盤式破碎機能夠生產(chǎn)合格的呈立方形石料的產(chǎn)品。這些破碎機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的情況相比更多地取決于機器的影響。在細碎時使用圓錐式破碎機的占大多數(shù)，圓錐破碎機現(xiàn)在被設(shè)計成能夠裝配各種不同的破碎腔，設(shè)計的新型破碎腔可以在整個襯板壽命期里保持持續(xù)高性能破碎，而普通破碎腔當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。圓錐破碎機在靠近破碎機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，在遠離閉口邊尺寸的小粒級產(chǎn)品中片狀產(chǎn)品的含量會增加較多。同時破碎腔的磨損對破碎后石料產(chǎn)品的形狀有較大的影響。近幾年國外通過減小破碎比，改變圓錐破碎機破碎腔型，在工藝流程上采用為圓錐破碎機擠滿給料，提高動錐轉(zhuǎn)速等方法較好的解決了圓錐破碎機遠離閉口邊尺寸的小粒級石料中片狀含量高的問題。有些公司還設(shè)計一種稱為“更好破碎形狀”的特殊圓錐破碎機，這種破碎機它的破碎程度不是最重要的，而是通過破碎機里偏心輪的轉(zhuǎn)動，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）可以肯定地說沖擊式破碎機通?？商峁┢扑楹蟪柿⒎叫问袭a(chǎn)品形狀。沖擊式破碎機是以石料撞擊破碎原理工作的，當石料喂入沖擊式破碎機時石料受到機器的突然沖擊，它提供給石頭很大的能量，這種能量被轉(zhuǎn)換成運動和熱，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吸收的能量最小。因此一個長而薄的顆粒破碎是通過它的橫向而不是沿著它的縱向，這種情況表明對破碎生產(chǎn)獲得好的形狀產(chǎn)品石料是有利的。沖擊式破碎機主要有臥式、立式、錘式?jīng)_擊式破碎機。臥式?jīng)_擊式破碎機也叫板錘式或反擊式破碎機，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。這兩種破碎機都是用高速旋轉(zhuǎn)板錘或錘頭對石料進行打擊和加速撞擊反擊板破碎落下。由于機器的內(nèi)部和旋轉(zhuǎn)部分收到真實的沖擊，如果原石料是磨蝕性的、硬度太高，機器磨損材料的使用成本過高。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)。正因為它是巖石與巖石相互作用破碎，這種設(shè)備對磨蝕性石料破碎的運轉(zhuǎn)成本很低，并且可以破碎硬度高的石料。當使用沖擊式破碎機進行破碎時，產(chǎn)品的形狀完全取決于石料的性質(zhì)。而立式?jīng)_擊式破碎機可以通過調(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間相結(jié)合，選擇適宜的喂料尺寸和速度，可以完全達到要求的立方形產(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)保留的時間長，石料易受到更多的沖擊，棱角破碎越多，其顆粒形狀和強度也更好，生產(chǎn)的細料也越多。變化轉(zhuǎn)子周圍的石料量，減小石料到達破碎腔內(nèi)的保留時間，可減小形狀的等級并且增加粗粒級的產(chǎn)品。這種立式?jīng)_擊式破碎機具有產(chǎn)品粒級不隨機器磨損而變化的特點，所有粒級中的顆粒形狀都很好。但這種破碎機由于受轉(zhuǎn)子的喂料尺寸的限制，喂料一般在60mm左右，因此它適宜第三級或第四級破碎。（3）其他類型的破碎機很難產(chǎn)出立方形的石料產(chǎn)品。顎式破碎機和大型旋回式破碎機其破碎比較大，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。在輥子破碎機中，大部分破碎時在石料和金屬間進行，破碎是一個單獨階段，片狀顆粒沒有進一步被破碎的機會，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，同時同等重要的是選擇合適的破碎流程。破碎流程在設(shè)計時除了對破碎石料的形狀要求外，在破碎機的選型時主要考慮接受給料的能力、生產(chǎn)、各粒級的含量、投資成本和維修成本（指耐磨材料使用磨損成本）等。不同的破碎機破碎后的細料含量是不同的，沖擊式破碎機通常破碎石料中細料的比率要比擠壓式破碎機高。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破碎前將無用的原料如腐殖土、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，因為這些材料通過多個破碎階段不能被破碎。（2）在初級破碎中由于石料原料比較大，主要以生產(chǎn)率來選擇破碎設(shè)備的形式，生產(chǎn)率為50-250t/h，多選用顎式破碎機，更大生產(chǎn)率時選用旋回式破碎機。（3）用圓錐破碎機進行二、三級破碎并要求要有好的產(chǎn)品形狀時，應(yīng)采用過飽和給料，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，保證在破碎時石料之間有研磨作用。為保證破碎機持續(xù)滿負荷工作，須在破碎機前面提供一個緩沖倉，緩沖倉應(yīng)有一個給料機，給料機有水平料位儀控制。圓錐破碎機在高負荷下工作可提供好的產(chǎn)品形狀和最高的利用率。 在使用圓錐破碎機獲得最終產(chǎn)品是0-40mm時，初級破碎生產(chǎn)的0-5mm石料不要喂入圓錐破碎機，這些來自初級破碎的石料顆粒形狀差，并且它們的形狀能圓錐破碎機閉口邊尺寸大于16mm時這個破碎階段得到明顯的提高。正是這個原因0-5mm石料不應(yīng)包括在最終產(chǎn)品粒級中，防止它降低產(chǎn)品的質(zhì)量。（4）用普通臥式、錘式破碎機更多是考慮使用成本問題，磨蝕性不太大、硬度中等時可優(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）為了獲得更多的細粒級石料并保證細粒級石料的形狀要好，可選用多臺不同型號立式?jīng)_擊式破碎機組合完成，在流程的安排中要特別注意篩分和給料設(shè)備的配置。在使用立式破碎機完成整形任務(wù)時，可采用機器低速運轉(zhuǎn)，“打掉棱角”，改變片狀的產(chǎn)品形狀。這樣可使消耗最低，為用戶提供一個相對低的投資得到高質(zhì)量石料產(chǎn)品的方法。對于破碎磨蝕性大、硬度大的石料在細碎階段可優(yōu)先選用立式?jīng)_擊式破碎，利用它獨特的“石打石”技術(shù)，降低使用成本。

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