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淺談砂石骨料加工的巖石與破碎關系

來源:黃山晶品建筑集料科技有限公司 邊孫斌
時間:2015-05-20
摘要:在混凝土工程中,砂石骨料是最主要的原材料,其重量占混凝土重量的75%以上。在工程建設過程中,砂石骨料作為混凝土結構材料的重要組成部分,其質量優劣對整個工程的質量及耐久性具有舉足輕重的影響。砂石骨料的質量很大程度上受原料的制約,因此必須對砂石原料的質量進行認真分析、實驗和研究。在符合質量要求的條件下,應選取可碎性好,磨蝕性低,粒形好,比重大,彈性模量和熱膨脹系數小的巖石作為砂石料源。
  關鍵字:砂石骨料  原材料  巖石  晶品集料
  
  1.砂石骨料
  
  在工程建設過程中,砂石骨料作為混凝土結構材料的重要組成部分,其質量優劣對整個工程的質量及耐久性具有舉足輕重的影響。砂石骨料是由巖石經設備破碎、分級成各級配的石料。加工骨料質量的高低與破碎設備選擇配制有直接關系,骨料質量的高低又影響混凝土的強度等級,同時又影響骨料銷售的市場價格,混凝土的強度等級又影響建筑的質量安全。因此砂石骨料的生產者必須要具備混凝土基本知識,了解和清楚砂石骨料在混凝土中的作用和影響,以便按用戶需要生產,并且能夠培訓顧客,指導顧客正確地選用。
  
  不同的巖石具有不同的物理性質和化學性質,砂石生產者還須具備一定的礦物巖石學知識,主要考慮原料的物理性能、化學穩定性、有害物質的含量等指標。以便正確的選擇料源和加工工藝。例如巖石有不同的吸水率和混凝土的線脹系數,其影響混凝土的施工和變形。
  
  在砂石骨料的生產中會遇到各種特性的巖石,不同的巖性對破碎機磨蝕性和可碎性不同。要針對不同巖石的巖性,選用合理的加工工藝和破碎設備,才能生產出優質砂石骨料。
  
  2.巖石
  
  巖石是若干不同礦物顆粒的集合體,通常以融合、膠結和結合在一起。巖石是地殼的組成部分,根據成因可分為三大類:火成巖、沉積巖、變質巖。
  
  火成巖:也稱巖漿巖。來自地球內部的熔融物質,在不同地質條件下冷凝固結而成的巖石。當熔漿由火山通道噴溢出地表凝固形成的巖石,稱噴出巖或稱火山巖。常見的火山巖有玄武巖、安山巖和流紋巖等。當熔巖上升未達地表而在地殼一定深度凝結而形成的巖石稱侵入巖,按侵入部位不同又分為深成巖和淺成巖?;◢弾r、輝長巖、閃長巖是典型的深成巖。
  
  沉積巖:在地表常溫、常壓條件下,由風化物質、火山碎屑、有機物及少量宇宙物質經搬運、沉積和成巖作用形成的層狀巖石。按成因可分為碎屑巖、粘土巖和化學巖(包括生物化學巖)。常見的沉積巖有砂巖、凝灰質砂巖、礫巖、粘土巖、頁巖、石灰巖、白云巖、硅質巖、鐵質巖、磷質巖等。沉積巖占地殼體積的7.9%,但在地殼表層分布則甚廣,約占陸地面積的75%。
  
  變質巖:原有巖石經變質作用而形成的巖石。根據變質作用類型的不同,可將變質巖分為5類:動力變質巖、接觸變質巖、區域變質巖、混合巖和交代變質巖。常見的變質巖有糜棱巖、碎裂巖、角巖、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、大理巖、石英巖、角閃巖、片粒巖、榴輝巖、混合巖等,變質巖占地殼體積的27.4%。
  
  巖石具有特定的比重、孔隙度、抗壓強度和抗拉強度等物理性質,是建筑工程考慮選定因素,孔隙度有利膠凝材料的膠結和結合。
  
  建筑骨料的生產可能會遇到以上各種不同巖性的巖石,就是同一類型巖石,其成分、物相組成、結晶的顆粒度、致密度、礦物種類含量及硬度等不可能完全相同,這就要對具體巖性進行具體分析,以便選擇合理的工藝破碎設備。
  
  3.破碎設備
  
  有一點巖石礦物學常識的人都會知道,巖石是若干不同礦物顆粒的集合體,通常以融合、膠結和結合在一起組成的,經破碎受力后可沿晶面斷開呈現平整或光滑的表面,稱作解理。
  
  在巖石的破碎加工中,破碎設備一般有多種選擇,常見破碎加工設備主要有顎式破碎機、旋回式破碎機、圓錐式破碎機、反擊式破碎機、錘式破碎機和立軸沖擊式破碎機。
  
  由于各類破碎機的型式、結構和規格不同,不可能由某類某規格的單段破碎設備完成整個固體礦物粒度減小的全過程,因此必須合理的選擇破碎機的型式、結構和規格,并合理分配各段破碎機的破碎比。破碎機均為對礦巖施加機械力的作用而破碎,如擠壓破碎、劈裂破碎、折斷或彎曲破碎、磨碎破碎和沖擊破碎等。破碎機械往往是以一種破碎方法為主,以其他一種或多種方法為輔來對巖石進行破碎。
  
  因而生產者也要了解一些破碎機的破碎知識和破碎設備性能。設備主要破碎方式不同其破碎出的產品顆粒形狀不一樣。如在我們的一些工地常使用顎式破碎機時,因其主要破碎為擠壓破碎,而造成針、片狀顆粒較多。一般以擠壓破碎為主的設備其破碎后產品顆粒形狀較差,針、片狀顆粒較多。以擠壓破碎為主的設備還有旋回破碎機、圓錐破碎機。以沖擊力破碎巖石是以礦物顆粒膠結面解理,沿解理面破碎呈現平整或光滑的表面,因而破碎后產品顆粒形狀較好,針、片狀較少。下面簡述幾種破碎機知識。
  
  顎式破碎機:顎式破碎機是利用兩顎板對物料的擠壓和彎曲作用 ,粗碎或中碎各種硬度物料的破碎機械。 其破碎機構由固定顎板和可動顎板組成,當兩顎板靠近時物料即被破碎,當兩顎板離開時小于排料口的料塊由底部排出,它的破碎動作是間歇進行的。這種破碎機因有結構簡單、維修方便、破碎板更換容易、而被廣大用戶青徠。缺點是偏心軸轉一周只有半周在做功,另外半周動能沒有得到充分利用,巖石破碎后級配及粒形差,針片狀多,動顎板上下搓動而使顎板磨損較快。
  
  旋回式破碎機:旋回式破碎機是利用破碎錐在殼體內錐腔中的旋回運動,對物料產生擠壓、劈裂和彎曲作用,粗碎各種硬度巖石的大型破碎機械。破碎錐繞機器中心線作偏心旋回運動,它的破碎動作是連續進行的,故工作效率高。其優點是破碎能力大,襯板磨損少;運行平穩,噪音小。缺點是機器的質量大,機身高,故廠房的建筑費用也高。
  
  圓錐式破碎機:圓錐式破碎機的工作原理與旋回破碎機基本相同,但僅適用于中碎或細碎作業的破碎機械?,F在多缸圓錐破碎機由于對破碎腔的改進,其產品粒形大為改變,針片狀也減少,是實現“多破少磨”的理想設備。
  
  錘式破碎機:錘式破碎機具有破碎比大、排料粒度均勻、能耗低等優點。但由于錘頭磨損較快,在硬物料破碎的應用上受到了限制;另外由于篦條怕堵塞,不宜于用它破碎濕度大和含粘土的物料。這種破碎機通常用來破碎中硬以下的脆性物料。
  
  反擊式破碎機:反擊式破碎機是利用板錘的高速沖擊和反擊板的回彈作用,使物料受到反復沖擊而破碎的機械。板錘固裝在高速旋轉的轉子上,并沿著破碎腔按不同角度布置若干塊反擊板。物料進入板錘的作用區時先受到板錘的第一次沖擊而初次破碎,并同時獲得動能,高速沖向反擊板。物料與反擊板碰撞再次破碎后,被彈回到板錘的作用區,重新受到板錘的沖擊。如此反復進行,直到被破碎成所需的粒度而排出機外。反擊式破碎機的破碎比大,并能更充分地利用整個轉子的高速沖擊能量。但由于板錘極易磨損,它在硬物料破碎的應用上也受到限制,通常用來粗碎、中碎或細碎中硬以下的脆性物料。
  
  立軸沖擊式破碎機:立軸沖擊式破碎機一般有石打石和石打鐵兩種,其中石打石沖擊式破碎機利用石打石技術,使石料在工作部件上形成料墊,實現石料與石料的互相沖擊完成破碎,有效地保護工作部件不受磨損。立軸沖擊式破碎機結構輕巧,安裝簡便;成品粒形穩定,針片狀含量極低;磨損小,運行成本低;破碎過程中破碎腔內形成內部循環氣流,不會發生粉塵外溢。處理量大,成砂率高,是理想的人工制砂和粗骨料整形機型。
  
  粗碎設備一般選用旋回破碎機或顎式破碎機,較軟的巖石亦可用反擊式破碎機和錘式破碎機。中細碎破碎設備一般采用圓錐破碎機或反擊式和錘式破碎機。其設備負荷系數可取0.75~0.85。
  
  4.巖石與破碎關系
  
  建筑骨料是由巖石經破碎設備加工而成,巖石有多種多樣,巖石具有較穩定的礦物種類及含量。但實際所有巖石因復雜的地質環境及成因差異,同種巖石雖然具有相同的物理化學特性,由于礦物種類及含量、硬度、結晶顆粒的大小、結晶的致密度不同,其理化指標也不同,尤其是巖石的磨損性差異較大。在破碎設備選擇中要根據具體巖石理化指標而選擇設備類型。巖石的可碎(磨)性主要取決于它的沖擊強度,巖石對設備的磨蝕性則主要決定于它的石英含量。例如花崗巖的可碎性指數較玄武巖低,而其磨蝕性則較玄武巖強得多。
  
  在礦山確定后,可通過對該礦山的巖石進行巖性的分析、測試,根據料源了解該巖石的可碎(磨)性、磨蝕性,從而選擇合適的破碎設備及生產工藝。這對加工骨料質量有保障和生產運行費用具有實際的指導意義。
  
  5.結束語
  

  人工砂石骨料因加工巖石的礦物成分、結構和構造不同,加工機械與工藝不同,它的顆粒級配、粒形、石粉含量等差別很大。因此在人工砂石骨料的生產中,砂石的生產者必須具備一定的混凝土基本知識、礦物巖石學知識和破碎機械方面的知識,才能加工出高品質砂石骨料。因而一個加工系統要根據具體的巖性而選擇合理的加工設備,重視巖石加工性能研究。


編輯:金哲

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