◎ 艾瑞華 中交第四航務工程局有限公司粵東分公司

1.前言

目前瀝青路面施工中普遍采用石灰?guī)r、玄武巖等堿性、中性石材，但很多地區(qū)沒有該類石材，不得不從其他地區(qū)購買，造成工程費用增加，而花崗巖等酸性石材資源豐富且分布十分廣泛。目前國內通過采用添加抗剝落劑、消石灰粉等材料改善酸性集料水穩(wěn)性能成效顯著，能滿足瀝青路面各項指標要求。新疆G0711線35團至若羌高速二標段位于天山山脈以南，巴州若羌縣境內，當?shù)貕A性石材十分匱乏，瀝青路面施工多就地取材采用酸性花崗巖集料。

碎石粒徑是否標準是路面瀝青混凝土質量好壞的重要因素之一。碎石加工工藝，工序流程的合理設計與碎石加工設備的類型選擇及選型，決定了碎石加工生產的質量和產能。因此，研究花崗巖集料的生產工藝流程，對確保碎石集料質量具有重要意義。

2.碎石加工工序流程

2.1 碎石加工工序流程

破碎作業(yè)和篩分作業(yè)組成的碎石原材破碎過程稱為碎石加工的破碎篩過程。瀝青路面的碎石原材加工一般根據(jù)石材的巖性、破碎機的性能和適用性，通常由兩段、三段或四段的破碎作業(yè)和各段的破碎作業(yè)組合起來的事前篩分作業(yè)構成。石料生產線的設備配置最終由使用方對石料規(guī)格大小、石料的用途及產量確定。

碎石加工工序的流程一般包括以下部分：母料堆料→振動供料器均勻地喂料→粗破碎機初步粉碎→皮帶運輸機輸料→中破碎機破碎→皮帶運輸機輸料→細破碎機破碎→皮帶運輸機輸料→振動篩篩分→合格材料→皮帶運輸機轉運至料倉堆放，粒徑不合格的石子返料→皮帶運輸機→細破碎機破碎→皮帶運輸機→振動篩篩分。在中碎、細碎的過程需要配置除塵清掃設備，整形階段必須配置除塵清掃設備。

2.2 破碎比

石料破碎過程是將大顆粒母材逐級破碎到要求粒徑石料的過程，母材不能一次破碎到所需要的粒徑，需分級進行。石材每一次破碎，巖石粒徑均有所縮小，破碎前母材的最大粒徑與破碎后石料的最大粒徑比值稱為破碎比。破碎比是表示母材經(jīng)過一段或幾段破碎后，規(guī)格縮小的倍數(shù)，是破碎機工作的重要指標。根據(jù)石材破碎粒徑不同可分粗碎、中碎和細碎：

（1）粗碎喂料粒徑為1500～ 500mm，破碎后300～125mm。

（2）中碎喂料粒徑為300～ 125mm，破碎后100～50mm。

（3）細碎喂料粒徑為100～ 50mm，破碎到32～5mm。

（4）整形是對粒徑、形狀、針片狀含量等指標不達標的集料進行二次加工，并可兼?zhèn)浼庸C制砂。

2.3 路面碎石母料開采及碎石加工生產主要設備

路面碎石加工生產包括料場宕口建設母料開采、運輸、堆放，給料、破碎、除塵、篩分、檢驗等流程與環(huán)節(jié)。各階段主要使用設備如下：

（1）料場宕口建設及母料開采、堆放階段：鉆探機、挖機、裝載機、運輸車。

（2）給料、喂料設備：振動供料機。

（3）石料破碎：包括粗碎、中碎、細碎、整形四個環(huán)節(jié)。粗碎設備主要采用顎式破碎機，一般是大顎加小顎，也可根據(jù)石材構造情況采用懸軸式圓錐破碎機。中碎設備主要有托軸式圓錐破碎機、反擊式破碎機、錘式破碎機等。細碎設備主要有反擊式破碎機錘式破碎機整形破碎機（復合破碎機）。整形工序多采用整形破碎機（復合破碎機），也可采用反擊式破碎機（效果差一些）。

（4）篩分：振動篩。

（5）除塵：水洗或采用干法除塵器（新疆水少，且水洗對地下水、河流水系均有不同程度的污染，新疆一般宜采用干法除塵）。

（6）分料運輸：皮帶輸送機。

2.4 各類破碎機的適用性分析

見表1。

表1 各類破碎機的適用性分析

3.碎石生產線設備組合與匹配

3.1 碎石生產線設備組合與匹配原則

整套碎石生產線機具主要包括振動供料機、顎式破碎機、圓錐式破碎機、反擊式破碎機、振動篩、皮帶輸送機、吸塵設備、集中電氣控制等設備。為了便于整形加工，多數(shù)生產線還配備整形破碎機。碎石生產線的設備配置最終由用戶根據(jù)對碎石集料規(guī)格、生產量和碎石的用途來決定。

一般情況下，硬度高的石料難加工，且設備的磨耗大，硬度低的石料易加工，但會產生大量石粉，脆性石料加工時針片狀含量易超標。因此，在碎石生產線的配置上，必須考慮以下五點因素：

（1）考慮石母材的種類和硬度。

（2）考慮巖石為軟脆型或是硬脆型、硬韌性，軟脆型巖石破碎不需要用采用高烙鐵的破碎機，高錳鋼即可，如顎式破碎機、反擊式破碎機和錘式破碎機等；硬脆、硬韌型巖石破碎需采用高烙鐵的破碎機，如圓錐破碎機或整形破碎機。

（3）考慮破碎機的性能（破碎比）與適用性，顎式破碎機破碎比大，主要為擠壓破裂，顆粒狀針狀多，適合粗碎；圓錐破碎機、反擊式破碎機、錘式破碎機、整形破碎機的產品顆粒形狀好，適合中碎和細碎；反擊式破碎機、錘式破碎機適合中硬以下石材的破碎；圓錐破碎機、整形破碎機適合中硬以上石料的破碎。

（4）考慮石料產量，需要設備之間有較好的匹配性。

（5）考慮碎石有無特殊質量要求標準，如對碎石粒型要求高，則需要進行整形，應配置整形破碎機。

3.2 花崗巖碎石生產線設備組合與匹配

本項目區(qū)域范圍花崗巖硬度高，硅含量高，硬度脆，磨蝕性高，和玄武巖一樣不易破碎、破碎成本高，破碎過程選擇層壓原理的破碎設備。也同時因花崗巖是一種堅硬而脆的石材，由其加工生產的路面碎石集料，生產時工藝和檢驗稍一疏忽，其針片狀含量就會超過標準。因此，為了保證集料的粒形、針片狀含量滿足要求，生產工藝中必須增加整形工序?；◢弾r生產線設備組合采用四段式（粗碎+中碎+細碎+整形），基本設備組合如下：

（1）上料：振動給料機將巖石母料料堆的石料過濾掉小的石硝、小粒徑石料、泥土后，喂送至粗碎破碎機。

（2）粗碎：顎式破碎機，喂料粒徑為1500～500 mm，破碎后400～125mm。

（3）中碎：圓錐破碎機或反擊式破碎機，喂料粒徑為400～125mm，破碎后100～50mm。

（4）細碎：反擊式破碎機或圓錐破碎機，喂料粒徑為100～50mm，破碎后32～5mm。

（5）篩分+除塵：振動篩+干法式除塵器。

（6）整形：采用整形破碎機（復合破碎機）或反擊式破碎機再次加工、整形。

（7）篩分+除塵：振動篩+干法式除塵器。

（8）輸料：粗碎、中碎、細碎、整形的石料經(jīng)皮帶輸送機送下一階段破碎或至儲料倉。

（9）控制系統(tǒng)。

3.3 花崗巖碎石生產流程與設備配置案例（時產600～700t）

以本項目花崗巖生產流程與設備配置為例，其具體的生產流程如下：石材從山上爆破下來后，采用自卸運輸車將≤1100mm的母材送入振動供料機→由振動供料機均勻地把母材送入顎式破碎機，顎式破碎機對母材進行第一段破碎，經(jīng)顎破破碎后的石料粒徑為150～300mm，再通過振動供料機將粒徑150～300mm石料送入高效液壓圓錐破碎機進行第二段破碎，破碎后的材料輸入圓振動篩按級篩分，篩分完成后＞40mm的石料再次回到圓錐破碎機，≤40mm以下的石料通過皮帶輸送機送入整形機整形，整形后的成品經(jīng)過圓振動篩按等級篩分，由皮帶輸送機輸送至成品區(qū)。材料在320mm以下時，直接放入圓錐破碎機破碎，不用第一段破碎。破碎設備組合見表2。

表2 花崗巖破碎設備組合

3.4 設備組合注意事項

設備組合注意事項有：一是破碎機的選擇。選擇以層壓破碎為主的顎式破碎機、圓錐破碎機。二是細碎、整形采用的破碎機種類。硬脆性的石料居多，細碎生產工序一般采用圓錐破碎機、整形破碎機（復合式破碎機），整形生產工序一般采用整形破碎機（復合式破碎機）。硬韌性的石料，細碎生產工序一般采用反擊式破碎機、圓錐破碎機，整形生產工序一般采用反擊式破碎機或整形破碎機（復合式破碎機）。軟脆性石料不宜采用圓錐破碎機和整形破碎機（復合式破碎機），細碎整形生產工序－般采用反擊式破碎機，以減少集料含粉量。三是整形技術的選擇。高速公路瀝青路面結構中使用的碎石集料，為了保證集料的粒形、針片狀含量滿足要求，必須在生產過程中追加整形工序。四是新疆若羌縣地區(qū)屬暖溫帶大陸性荒漠干旱氣候，常年干燥水少，蒸發(fā)量大，集料的除塵技術采用干法除塵。

4.路面碎石加工生產管理要點

4.1 宕口處理

宕口開采出來的母料在裝車前應先由挖掘機來回翻到后打堆，以利于剔除雜質和浮土，采用挖掘機配合裝載機裝車，盡量剔除5cm以下的小料。最好是將挖掘機的挖斗改換成抓斗后配合裝載機裝車。母料堆不宜堆存過高，一般不得超過9m，且宜前高后低（靠供料機側高，后低利于車輛向上堆料），中間高，兩側低，利于排水。

4.2 振動供料機安裝與運轉過程中應注意事項

（1）振動供料機應均有連續(xù)充足給破碎機喂料。為確保供料的均勻穩(wěn)定，防止石料流出振動供料機適宜水平設置安裝，如進行一般石材連續(xù)供料，可設置10°下傾安裝；對于含水率較大的石材可以下傾15°設置；石材含泥土、雜質較多，可以水平安裝或下傾10°以內安裝，同時采用長橋振動供料機，延長其篩長，加寬篩格寬度，有助于去除石頭中的泥土、雜質。

（2）安裝后的供料機需留有2cm的游動間隙，橫向水平，懸掛裝置采用柔性連接。

（3）空試前將所有螺栓緊固1次，特別注意振動電機的地腳螺栓連續(xù)運轉3～5h需再次擰緊。

（4）試運行時，2臺振動電機必須向同一方向旋轉。

（5）在石材供料運行過程中隨時檢查確認振幅、電流及噪聲的穩(wěn)定性，若有異常立即停機處理。

（6）每天設備應至少停機6h進行檢修和日常維護保養(yǎng)。電機馬達、軸承每月加注1次潤滑油，高溫季節(jié)每半月加注1次潤滑油。

4.3 振動篩安裝與運轉中注意事項

（1）振動篩應水平安置。振動篩篩網(wǎng)的規(guī)格和設置角度應接近于瀝青混凝土拌和站的二次篩分的篩網(wǎng)和安裝角度。

（2）空試前將所有螺栓緊固1次，特別是振動電機的地腳螺栓連續(xù)運轉3～5h，應再次擰緊。

（3）在返料流程的振動篩上可以安裝長條篩片，以利于針片狀顆粒的篩除，最后一級振動篩則不得安裝長條篩片。

（4）調試和運轉時，為了保證振動篩的高效篩分，應在額定工況下設定合理的頻率和振幅。

（5）篩料運行過程中需經(jīng)常檢查確認振幅、電流及噪聲的穩(wěn)定性，若有異常立即停機檢查處理。

（6）每天設備應至少應停機檢修6h和日常維護。電機馬達、軸承每個月加注1次潤滑油，高溫季節(jié)每半月加注1次潤滑油。

4.4 破碎機安裝與運轉中注意事項

（1）應水平安裝破碎機?？赵嚽皩⑷柯菟ňo固1次，尤其是破碎機的地腳螺栓，連續(xù)運轉3～5h，應再次擰緊。

（2）破碎機運轉過程中應及時根據(jù)生產工況，出產的集料的粒徑粒形、針片狀含量、泥土含量、級配等指標的合格性，隨時核對和調整設備生產參數(shù)，保障生產的碎石粒徑、粒形合格。如調整圓錐式破碎機調節(jié)和反板和研磨腔的間距，顎式破碎機及時調整墊片式排料口裝置，確保出料符合下一級破碎機進料的要求。

（3）破碎機運行過程需經(jīng)常檢查電機運轉轉速、電流及噪聲的穩(wěn)定性，若有異常立即停機檢查處理。

（4）顎式破碎機應連續(xù)擠滿供料，以減少針片狀顆粒。圓錐破碎機采用潤滑脂密封方式，可避免因操作不當引起水油混合的現(xiàn)象，當密封件磨損為原厚度1/4～1/3時，必須更換密封件。整形破碎機專用的輕油潤滑循環(huán)系統(tǒng)，確保溫度上升在25℃以內。

（5）破碎機應定期檢查打擊錘、反擊板的磨損情況，根據(jù)磨損情況和板錘、反擊板已生產集料的產量，及時更換。

（6）易損件應配備充足，追溯破碎機配件的來源，優(yōu)先選用耐磨性好的配件。

（7）每天設備至少應停機檢修6h和日常維護。電機馬達、軸承每個月加注1次潤滑油，高溫季節(jié)每半月加注1次潤滑油。

5.結論

通過工程實踐提供了一種花崗巖碎石生產的成功經(jīng)驗，梳理了花崗巖集料生產流程，分析了花崗巖集料生產線設備組合與匹配整合原則，總結了花崗巖碎石生產線設備的配置示例。生產設備的選型與石料的性能適宜性好，設備之間的匹配整合性好，能提高生產效率、降低運行成本，集料生產量大、收益好、成品石材粒徑均勻，符合用料材料要求。同時總結提煉了花崗巖集料生產管理重點，為瀝青路面花崗巖集料的生產提供了重要指導。