沥青路面花岗岩集料生产工艺及要点

◎ 艾瑞华 中交第四航务工程局有限公司粤东分公司

1.前言

目前沥青路面施工中普遍采用石灰岩、玄武岩等碱性、中性石材，但很多地区没有该类石材，不得不从其他地区购买，造成工程费用增加，而花岗岩等酸性石材资源丰富且分布十分广泛。目前国内通过采用添加抗剥落剂、消石灰粉等材料改善酸性集料水稳性能成效显著，能满足沥青路面各项指标要求。新疆G0711线35团至若羌高速二标段位于天山山脉以南，巴州若羌县境内，当地碱性石材十分匮乏，沥青路面施工多就地取材采用酸性花岗岩集料。

碎石粒径是否标准是路面沥青混凝土质量好坏的重要因素之一。碎石加工工艺，工序流程的合理设计与碎石加工设备的类型选择及选型，决定了碎石加工生产的质量和产能。因此，研究花岗岩集料的生产工艺流程，对确保碎石集料质量具有重要意义。

2.碎石加工工序流程

2.1 碎石加工工序流程

破碎作业和筛分作业组成的碎石原材破碎过程称为碎石加工的破碎筛过程。沥青路面的碎石原材加工一般根据石材的岩性、破碎机的性能和适用性，通常由两段、三段或四段的破碎作业和各段的破碎作业组合起来的事前筛分作业构成。石料生产线的设备配置最终由使用方对石料规格大小、石料的用途及产量确定。

碎石加工工序的流程一般包括以下部分：母料堆料→振动供料器均匀地喂料→粗破碎机初步粉碎→皮带运输机输料→中破碎机破碎→皮带运输机输料→细破碎机破碎→皮带运输机输料→振动筛筛分→合格材料→皮带运输机转运至料仓堆放，粒径不合格的石子返料→皮带运输机→细破碎机破碎→皮带运输机→振动筛筛分。在中碎、细碎的过程需要配置除尘清扫设备，整形阶段必须配置除尘清扫设备。

2.2 破碎比

石料破碎过程是将大颗粒母材逐级破碎到要求粒径石料的过程，母材不能一次破碎到所需要的粒径，需分级进行。石材每一次破碎，岩石粒径均有所缩小，破碎前母材的最大粒径与破碎后石料的最大粒径比值称为破碎比。破碎比是表示母材经过一段或几段破碎后，规格缩小的倍数，是破碎机工作的重要指标。根据石材破碎粒径不同可分粗碎、中碎和细碎：

（1）粗碎喂料粒径为1500～ 500mm，破碎后300～125mm。

（2）中碎喂料粒径为300～ 125mm，破碎后100～50mm。

（3）细碎喂料粒径为100～ 50mm，破碎到32～5mm。

（4）整形是对粒径、形状、针片状含量等指标不达标的集料进行二次加工，并可兼备加工机制砂。

2.3 路面碎石母料开采及碎石加工生产主要设备

路面碎石加工生产包括料场宕口建设母料开采、运输、堆放，给料、破碎、除尘、筛分、检验等流程与环节。各阶段主要使用设备如下：

（1）料场宕口建设及母料开采、堆放阶段：钻探机、挖机、装载机、运输车。

（2）给料、喂料设备：振动供料机。

（3）石料破碎：包括粗碎、中碎、细碎、整形四个环节。粗碎设备主要采用颚式破碎机，一般是大颚加小颚，也可根据石材构造情况采用悬轴式圆锥破碎机。中碎设备主要有托轴式圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等。细碎设备主要有反击式破碎机锤式破碎机整形破碎机（复合破碎机）。整形工序多采用整形破碎机（复合破碎机），也可采用反击式破碎机（效果差一些）。

（4）筛分：振动筛。

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

（6）分料运输：皮带输送机。

2.4 各类破碎机的适用性分析

见表1。

表1 各类破碎机的适用性分析

3.碎石生产线设备组合与匹配

3.1 碎石生产线设备组合与匹配原则

整套碎石生产线机具主要包括振动供料机、颚式破碎机、圆锥式破碎机、反击式破碎机、振动筛、皮带输送机、吸尘设备、集中电气控制等设备。为了便于整形加工，多数生产线还配备整形破碎机。碎石生产线的设备配置最终由用户根据对碎石集料规格、生产量和碎石的用途来决定。

一般情况下，硬度高的石料难加工，且设备的磨耗大，硬度低的石料易加工，但会产生大量石粉，脆性石料加工时针片状含量易超标。因此，在碎石生产线的配置上，必须考虑以下五点因素：

（1）考虑石母材的种类和硬度。

（2）考虑岩石为软脆型或是硬脆型、硬韧性，软脆型岩石破碎不需要用采用高烙铁的破碎机，高锰钢即可，如颚式破碎机、反击式破碎机和锤式破碎机等；硬脆、硬韧型岩石破碎需采用高烙铁的破碎机，如圆锥破碎机或整形破碎机。

（3）考虑破碎机的性能（破碎比）与适用性，颚式破碎机破碎比大，主要为挤压破裂，颗粒状针状多，适合粗碎；圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、整形破碎机的产品颗粒形状好，适合中碎和细碎；反击式破碎机、锤式破碎机适合中硬以下石材的破碎；圆锥破碎机、整形破碎机适合中硬以上石料的破碎。

（4）考虑石料产量，需要设备之间有较好的匹配性。

（5）考虑碎石有无特殊质量要求标准，如对碎石粒型要求高，则需要进行整形，应配置整形破碎机。

3.2 花岗岩碎石生产线设备组合与匹配

本项目区域范围花岗岩硬度高，硅含量高，硬度脆，磨蚀性高，和玄武岩一样不易破碎、破碎成本高，破碎过程选择层压原理的破碎设备。也同时因花岗岩是一种坚硬而脆的石材，由其加工生产的路面碎石集料，生产时工艺和检验稍一疏忽，其针片状含量就会超过标准。因此，为了保证集料的粒形、针片状含量满足要求，生产工艺中必须增加整形工序。花岗岩生产线设备组合采用四段式（粗碎+中碎+细碎+整形），基本设备组合如下：

（1）上料：振动给料机将岩石母料料堆的石料过滤掉小的石硝、小粒径石料、泥土后，喂送至粗碎破碎机。

（2）粗碎：颚式破碎机，喂料粒径为1500～500 mm，破碎后400～125mm。

（3）中碎：圆锥破碎机或反击式破碎机，喂料粒径为400～125mm，破碎后100～50mm。

（4）细碎：反击式破碎机或圆锥破碎机，喂料粒径为100～50mm，破碎后32～5mm。

（5）筛分+除尘：振动筛+干法式除尘器。

（6）整形：采用整形破碎机（复合破碎机）或反击式破碎机再次加工、整形。

（7）筛分+除尘：振动筛+干法式除尘器。

（8）输料：粗碎、中碎、细碎、整形的石料经皮带输送机送下一阶段破碎或至储料仓。

（9）控制系统。

3.3 花岗岩碎石生产流程与设备配置案例（时产600～700t）

以本项目花岗岩生产流程与设备配置为例，其具体的生产流程如下：石材从山上爆破下来后，采用自卸运输车将≤1100mm的母材送入振动供料机→由振动供料机均匀地把母材送入颚式破碎机，颚式破碎机对母材进行第一段破碎，经颚破破碎后的石料粒径为150～300mm，再通过振动供料机将粒径150～300mm石料送入高效液压圆锥破碎机进行第二段破碎，破碎后的材料输入圆振动筛按级筛分，筛分完成后＞40mm的石料再次回到圆锥破碎机，≤40mm以下的石料通过皮带输送机送入整形机整形，整形后的成品经过圆振动筛按等级筛分，由皮带输送机输送至成品区。材料在320mm以下时，直接放入圆锥破碎机破碎，不用第一段破碎。破碎设备组合见表2。

表2 花岗岩破碎设备组合

3.4 设备组合注意事项

设备组合注意事项有：一是破碎机的选择。选择以层压破碎为主的颚式破碎机、圆锥破碎机。二是细碎、整形采用的破碎机种类。硬脆性的石料居多，细碎生产工序一般采用圆锥破碎机、整形破碎机（复合式破碎机），整形生产工序一般采用整形破碎机（复合式破碎机）。硬韧性的石料，细碎生产工序一般采用反击式破碎机、圆锥破碎机，整形生产工序一般采用反击式破碎机或整形破碎机（复合式破碎机）。软脆性石料不宜采用圆锥破碎机和整形破碎机（复合式破碎机），细碎整形生产工序－般采用反击式破碎机，以减少集料含粉量。三是整形技术的选择。高速公路沥青路面结构中使用的碎石集料，为了保证集料的粒形、针片状含量满足要求，必须在生产过程中追加整形工序。四是新疆若羌县地区属暖温带大陆性荒漠干旱气候，常年干燥水少，蒸发量大，集料的除尘技术采用干法除尘。

4.路面碎石加工生产管理要点

4.1 宕口处理

宕口开采出来的母料在装车前应先由挖掘机来回翻到后打堆，以利于剔除杂质和浮土，采用挖掘机配合装载机装车，尽量剔除5cm以下的小料。最好是将挖掘机的挖斗改换成抓斗后配合装载机装车。母料堆不宜堆存过高，一般不得超过9m，且宜前高后低（靠供料机侧高，后低利于车辆向上堆料），中间高，两侧低，利于排水。

4.2 振动供料机安装与运转过程中应注意事项

（1）振动供料机应均有连续充足给破碎机喂料。为确保供料的均匀稳定，防止石料流出振动供料机适宜水平设置安装，如进行一般石材连续供料，可设置10°下倾安装；对于含水率较大的石材可以下倾15°设置；石材含泥土、杂质较多，可以水平安装或下倾10°以内安装，同时采用长桥振动供料机，延长其筛长，加宽筛格宽度，有助于去除石头中的泥土、杂质。

（2）安装后的供料机需留有2cm的游动间隙，横向水平，悬挂装置采用柔性连接。

（3）空试前将所有螺栓紧固1次，特别注意振动电机的地脚螺栓连续运转3～5h需再次拧紧。

（4）试运行时，2台振动电机必须向同一方向旋转。

（5）在石材供料运行过程中随时检查确认振幅、电流及噪声的稳定性，若有异常立即停机处理。

（6）每天设备应至少停机6h进行检修和日常维护保养。电机马达、轴承每月加注1次润滑油，高温季节每半月加注1次润滑油。

4.3 振动筛安装与运转中注意事项

（1）振动筛应水平安置。振动筛筛网的规格和设置角度应接近于沥青混凝土拌和站的二次筛分的筛网和安装角度。

（2）空试前将所有螺栓紧固1次，特别是振动电机的地脚螺栓连续运转3～5h，应再次拧紧。

（3）在返料流程的振动筛上可以安装长条筛片，以利于针片状颗粒的筛除，最后一级振动筛则不得安装长条筛片。

（4）调试和运转时，为了保证振动筛的高效筛分，应在额定工况下设定合理的频率和振幅。

（5）筛料运行过程中需经常检查确认振幅、电流及噪声的稳定性，若有异常立即停机检查处理。

（6）每天设备应至少应停机检修6h和日常维护。电机马达、轴承每个月加注1次润滑油，高温季节每半月加注1次润滑油。

4.4 破碎机安装与运转中注意事项

（1）应水平安装破碎机。空试前将全部螺栓紧固1次，尤其是破碎机的地脚螺栓，连续运转3～5h，应再次拧紧。

（2）破碎机运转过程中应及时根据生产工况，出产的集料的粒径粒形、针片状含量、泥土含量、级配等指标的合格性，随时核对和调整设备生产参数，保障生产的碎石粒径、粒形合格。如调整圆锥式破碎机调节和反板和研磨腔的间距，颚式破碎机及时调整垫片式排料口装置，确保出料符合下一级破碎机进料的要求。

（3）破碎机运行过程需经常检查电机运转转速、电流及噪声的稳定性，若有异常立即停机检查处理。

（4）颚式破碎机应连续挤满供料，以减少针片状颗粒。圆锥破碎机采用润滑脂密封方式，可避免因操作不当引起水油混合的现象，当密封件磨损为原厚度1/4～1/3时，必须更换密封件。整形破碎机专用的轻油润滑循环系统，确保温度上升在25℃以内。

（5）破碎机应定期检查打击锤、反击板的磨损情况，根据磨损情况和板锤、反击板已生产集料的产量，及时更换。

（6）易损件应配备充足，追溯破碎机配件的来源，优先选用耐磨性好的配件。

（7）每天设备至少应停机检修6h和日常维护。电机马达、轴承每个月加注1次润滑油，高温季节每半月加注1次润滑油。

5.结论

通过工程实践提供了一种花岗岩碎石生产的成功经验，梳理了花岗岩集料生产流程，分析了花岗岩集料生产线设备组合与匹配整合原则，总结了花岗岩碎石生产线设备的配置示例。生产设备的选型与石料的性能适宜性好，设备之间的匹配整合性好，能提高生产效率、降低运行成本，集料生产量大、收益好、成品石材粒径均匀，符合用料材料要求。同时总结提炼了花岗岩集料生产管理重点，为沥青路面花岗岩集料的生产提供了重要指导。