引言：随着我國(guó)公路、机场、水電(diàn)和高层建设的不断发展，通过对已出现的工程质量问题的分(fēn)析与研究，各种混凝土、稳定土等中的石料的性质、大小(xiǎo)规格、形状对其强度和使用(yòng)寿命的影响是至关重要的，特别是在高等级公路的建设中為(wèi)了保证路面的使用(yòng)寿命，除对破碎石的性能(néng)指标要求外，对石料颗粒形状提出越来越高的要求，希望破碎后的各级石料中针、片状含量要少，业内人士已认识到破碎后石料产品的形状是越来越重要，这些都促使碎石集料生产单位和破碎设备生产单位的高度重视。

对于破碎后各粒级石料颗粒形状的要求，取决于使用(yòng)范围，各种工业都有(yǒu)各自的指标和标准。要求并不限定在针、片状含量比例一点上，还包括表面处理(lǐ)等，例如：表面的破碎量和棱角的破碎量。对于水泥混凝土，多(duō)使用(yòng)呈球形和表面光滑的天然砾石，目的是易于泵送。对于公路建设，沥青混凝土的承载能(néng)力是重要的，而表面粗糙的纹理(lǐ)和棱角形状能(néng)让石料相互间粘紧和提供自锁角，破碎过的石料呈立方形，可(kě)增加承载能(néng)力。在工程中“立方形”石料是指各边之间的关系刚好為(wèi)1:1:1，这种理(lǐ)想关系在大规模生产过程中获得是十分(fēn)困难的，一般选用(yòng)石料颗粒的長(cháng)和厚之间的关系来定义石料形状（長(cháng)大于宽大于厚），小(xiǎo)于3:1為(wèi)合格石料，而大于3:1的為(wèi)针、片状石料及不合格石料。这是因為(wèi)针、片状石料具有(yǒu)易碎性，它的含量过大会严重影响水泥混凝土、沥青混凝土的强度和使用(yòng)寿命。在本文(wén)中将破碎后石料呈立方形或圆形的石料称作好的产品形状。通常使用(yòng)量规检查随机取样的粒石料，检查每个颗粒的两个尺寸。这种检查方法简单，但测量花(huā)费时间長(cháng)，用(yòng)计算机映像技术快速和准确地分(fēn)析石料形状是今后发展的方向。影响破碎后石料形状的因素主要有(yǒu)石料本身的性质、破碎设备和工艺流程三方面。

2、石料的性能(néng)决定产品的形状石料的强度和结构两种特性对石料形成立方體(tǐ)影响很(hěn)大。坚硬的、同质的岩石在破碎中不易形成立方形，这种岩石倾向于分(fēn)解為(wèi)薄片，例如：象晶體(tǐ)细密的绿灰岩、玄武岩、燧石等。再有(yǒu)如果岩石材料的强度在一个方向显著的低于其它方向，它会自然碎裂成层片状，这种特性在变质岩中是普遍存在的。而沉积岩在层之间粘合力最薄弱，它在破碎时首先沿层之间破裂。中、低等硬度的、同质的岩石在破碎中较易形成立方體(tǐ)，这是因為(wèi)岩石在受力后由于强度低，很(hěn)容易沿受力点破裂，很(hěn)少出现沿边角碎裂而产生大量的片状石料。

3、选择不同形式破碎机对石料破碎后的形状有(yǒu)较大影响对石料的破碎主要有(yǒu)挤压、劈裂、折断、磨碎和冲击几种，通常使用(yòng)的颚式破碎机、旋回式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机、旋盘式破碎机统称為(wèi)压缩型破碎机，它们有(yǒu)的是将挤压、劈裂、折断功能(néng)融為(wèi)一體(tǐ)的破碎机，有(yǒu)的是将挤压、磨碎功能(néng)融為(wèi)一體(tǐ)的破碎机，冲击式破碎机是以冲击原理(lǐ)设计的破碎机。（1）经过改进的旋回式破碎机、圆锥式破碎机、旋盘式破碎机能(néng)够生产合格的呈立方形石料的产品。这些破碎机是以挤压和磨碎方法破碎石料，产品的形状与用(yòng)冲击式破碎机的情况相比更多(duō)地取决于机器的影响。在细碎时使用(yòng)圆锥式破碎机的占大多(duō)数，圆锥破碎机现在被设计成能(néng)够装配各种不同的破碎腔，设计的新(xīn)型破碎腔可(kě)以在整个衬板寿命期里保持持续高性能(néng)破碎，而普通破碎腔当衬板磨损后破碎性能(néng)有(yǒu)很(hěn)大的下降，选择好破碎腔的形式是十分(fēn)重要的。圆锥破碎机在靠近破碎机闭口边排料尺寸附近生产的产品颗粒形状较好，大部分(fēn)的产量也集中在闭口边排料尺寸周围，但是，在遠(yuǎn)离闭口边尺寸的小(xiǎo)粒级产品中片状产品的含量会增加较多(duō)。同时破碎腔的磨损对破碎后石料产品的形状有(yǒu)较大的影响。近几年國(guó)外通过减小(xiǎo)破碎比，改变圆锥破碎机破碎腔型，在工艺流程上采用(yòng)為(wèi)圆锥破碎机挤满给料，提高动锥转速等方法较好的解决了圆锥破碎机遠(yuǎn)离闭口边尺寸的小(xiǎo)粒级石料中片状含量高的问题。有(yǒu)些公司还设计一种称為(wèi)“更好破碎形状”的特殊圆锥破碎机，这种破碎机它的破碎程度不是最重要的，而是通过破碎机里偏心轮的转动，使石料之间产生研磨，可(kě)以很(hěn)好的石片状石料形状得到改善。（2）可(kě)以肯定地说冲击式破碎机通常可(kě)提供破碎后呈立方形石料产品形状。冲击式破碎机是以石料撞击破碎原理(lǐ)工作的，当石料喂入冲击式破碎机时石料受到机器的突然冲击，它提供给石头很(hěn)大的能(néng)量，这种能(néng)量被转换成运动和热，并且也有(yǒu)助于增加石料的表面积。石料在晶粒的交接面沿着自然薄弱带破碎，这使得石料已经存在的裂缝得到延伸，自然定律表明这样每次石头被破碎时吸收的能(néng)量最小(xiǎo)。因此一个長(cháng)而薄的颗粒破碎是通过它的横向而不是沿着它的纵向，这种情况表明对破碎生产获得好的形状产品石料是有(yǒu)利的。冲击式破碎机主要有(yǒu)卧式、立式、锤式冲击式破碎机。卧式冲击式破碎机也叫板锤式或反击式破碎机，它允许接受比较大的石料，在同等破碎比下生产率较高，破碎后石料产品形状较好。锤式破碎机允许接受的石料较小(xiǎo)，一般破碎后的石料形状好。这两种破碎机都是用(yòng)高速旋转板锤或锤头对石料进行打击和加速撞击反击板破碎落下。由于机器的内部和旋转部分(fēn)收到真实的冲击，如果原石料是磨蚀性的、硬度太高，机器磨损材料的使用(yòng)成本过高。这两种设备适合于中、低硬度和非磨蚀性石料。新(xīn)型立式冲击式破碎机利用(yòng)岩石集料器内的转子使石料加速，抛向破碎腔与腔内混流的石料相冲击而破碎，这种方式称為(wèi)“石打石”技术。正因為(wèi)它是岩石与岩石相互作用(yòng)破碎，这种设备对磨蚀性石料破碎的运转成本很(hěn)低，并且可(kě)以破碎硬度高的石料。当使用(yòng)冲击式破碎机进行破碎时，产品的形状完全取决于石料的性质。而立式冲击式破碎机可(kě)以通过调整转子的转速和大小(xiǎo)与石料密度和在破碎腔里的保留时间相结合，选择适宜的喂料尺寸和速度，可(kě)以完全达到要求的立方形产品形状和大小(xiǎo)。增加转速和转子直径可(kě)增加冲击力和破碎效果，石料在破碎腔内保留的时间長(cháng)，石料易受到更多(duō)的冲击，棱角破碎越多(duō)，其颗粒形状和强度也更好，生产的细料也越多(duō)。变化转子周围的石料量，减小(xiǎo)石料到达破碎腔内的保留时间，可(kě)减小(xiǎo)形状的等级并且增加粗粒级的产品。这种立式冲击式破碎机具有(yǒu)产品粒级不随机器磨损而变化的特点，所有(yǒu)粒级中的颗粒形状都很(hěn)好。但这种破碎机由于受转子的喂料尺寸的限制，喂料一般在60mm左右，因此它适宜第三级或第四级破碎。（3）其他(tā)类型的破碎机很(hěn)难产出立方形的石料产品。颚式破碎机和大型旋回式破碎机其破碎比较大，破碎腔内很(hěn)少能(néng)使石料充分(fēn)的装满，通常产出的产品形状更多(duō)地取决于石料的性质。在大部分(fēn)情况下，产出的产品形状较差。在辊子破碎机中，大部分(fēn)破碎时在石料和金属间进行，破碎是一个单独阶段，片状颗粒没有(yǒu)进一步被破碎的机会，破碎后产生的片状石料较多(duō)。

4、用(yòng)合理(lǐ)的流程可(kě)取得好的产品形状破碎机类型和石料自身特性是取得破碎后产品形状呈立方形的基本条件，同时同等重要的是选择合适的破碎流程。破碎流程在设计时除了对破碎石料的形状要求外，在破碎机的选型时主要考虑接受给料的能(néng)力、生产、各粒级的含量、投资成本和维修成本（指耐磨材料使用(yòng)磨损成本）等。不同的破碎机破碎后的细料含量是不同的，冲击式破碎机通常破碎石料中细料的比率要比挤压式破碎机高。在流程的安排上有(yǒu)些基本的原则必须注意：（1）破碎流程中要在开始初级破碎前将无用(yòng)的原料如腐殖土、粘土和石屑筛分(fēn)出去，不要让这些东西影响破碎效率和破碎后所需的好形状，因為(wèi)这些材料通过多(duō)个破碎阶段不能(néng)被破碎。（2）在初级破碎中由于石料原料比较大，主要以生产率来选择破碎设备的形式，生产率為(wèi)50-250t/h，多(duō)选用(yòng)颚式破碎机，更大生产率时选用(yòng)旋回式破碎机。（3）用(yòng)圆锥破碎机进行二、三级破碎并要求要有(yǒu)好的产品形状时，应采用(yòng)过饱和给料，用(yòng)中等程度的破碎，并且不要把小(xiǎo)于闭口边尺寸的石料筛分(fēn)出去，保证在破碎时石料之间有(yǒu)研磨作用(yòng)。為(wèi)保证破碎机持续满负荷工作，须在破碎机前面提供一个缓冲仓，缓冲仓应有(yǒu)一个给料机，给料机有(yǒu)水平料位仪控制。圆锥破碎机在高负荷下工作可(kě)提供好的产品形状和最高的利用(yòng)率。 在使用(yòng)圆锥破碎机获得最终产品是0-40mm时，初级破碎生产的0-5mm石料不要喂入圆锥破碎机，这些来自初级破碎的石料颗粒形状差，并且它们的形状能(néng)圆锥破碎机闭口边尺寸大于16mm时这个破碎阶段得到明显的提高。正是这个原因0-5mm石料不应包括在最终产品粒级中，防止它降低产品的质量。（4）用(yòng)普通卧式、锤式破碎机更多(duō)是考虑使用(yòng)成本问题，磨蚀性不太大、硬度中等时可(kě)优先选用(yòng)。在流程中要注意采用(yòng)闭路循环增加筛分(fēn)设备取代多(duō)余的破碎阶段，提高破碎效率。（5）為(wèi)了获得更多(duō)的细粒级石料并保证细粒级石料的形状要好，可(kě)选用(yòng)多(duō)台不同型号立式冲击式破碎机组合完成，在流程的安排中要特别注意筛分(fēn)和给料设备的配置。在使用(yòng)立式破碎机完成整形任務(wù)时，可(kě)采用(yòng)机器低速运转，“打掉棱角”，改变片状的产品形状。这样可(kě)使消耗最低，為(wèi)用(yòng)户提供一个相对低的投资得到高质量石料产品的方法。对于破碎磨蚀性大、硬度大的石料在细碎阶段可(kě)优先选用(yòng)立式冲击式破碎，利用(yòng)它独特的“石打石”技术，降低使用(yòng)成本。

本文(wén)作者王晓青《建设机械技术与管理(lǐ)》2005-05-10