瀝青路面花崗巖集料生產工藝及要點

◎ 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。花崗巖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。空試前將全部螺栓緊固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。