1.1矿石特性简述

制订破碎工艺及流程、开展破碎设备选型时，必须了解矿石的特性。矿石的特性对破碎机的选型至关重要，矿石特性直接影响到矿石的破碎效果、破碎机械的能耗、破碎机械主要零部件（齿板、锤头、衬板、轧臼壁、破碎壁、反击衬板及辊齿等）的损耗、破碎产品的粒度特性等。破碎设备选型时应重点关注矿石以下几个基本性能。

（1）矿石的强度与易碎性： 矿石的强度一般表现为破碎物料的难易程度，也可称为物料的易碎性，表1为常见矿石的抗压强度、密度、韧性和易碎性等数据[1]。

(2)矿石的磨蚀性 ：矿石的磨蚀性是矿石对破碎机械主要零部件(齿板、锤头、衬板、轧臼壁、破碎壁、反击衬板及辊齿等)产生的磨损程度，其大小直接影响破碎机械的磨损量及使用寿命，表2为根据邦德叶片磨蚀性测定装置对各物料进行试验后对磨蚀性强弱的分类情况。

由于矿石中SiO?的含量与物料的磨蚀性有密切关系，在进行破碎设备选型时，也有设计单位直接依据矿石中的SiO?含量直接确定。

1.2适用于生产机制砂石的矿石种类

《建设用卵石、碎石》(CB/T 14685—2022)对骨料产品的坚固性、 压碎指标 、抗压强度、表观密度、硫化物及硫酸盐含量、含泥量均有明确规定，自然界的矿石宜作为建筑骨料使用清单见图1。

2.1矿石破碎的方法

矿石破碎是指将大块矿石通过机械力或其它方式将其分解成较小颗粒的过程。破碎是机制砂石骨料行业生产过程中必不可少的工序环节。利用机械力破碎矿石按施加外力不同有以下几种常见方法，见表3。

2.2机制砂石骨料生产线常见破碎设备性能特征

常用的破碎机械有旋回破碎机、 颚式破碎机 、圆锥破碎机、双齿辊破碎机、反击式破碎机和 锤式破碎机 等6种。现从破碎方式、矿石适用性、产品粒型、应用范围等维度，对机制砂石骨料生产线6种常用破碎机的性能特征进行梳理、归纳和对比，以便合理进行设备选型。

(1) 旋回破碎机(见图2): 旋回破碎机破碎比通常可达到6～9.5,可适用于恶劣的破碎环境，并能够轻易地破碎较坚硬和较具磨蚀性的岩石和矿石。和颚式破碎机相比，其所拥有的生产能力是颚式破碎机所拥有生产能力的2倍多，一般用于产量要求高(>1000t/h)的粗破作业。

(2) 颚式破碎机(见图3) :颚式破碎机破碎比通常为3～5,具有结构简单、检修方便、物料适用范围广、承载能力强、稳定性高、易操作以及投资成本低等特点。动、静颚板是主要的易损易耗件，需要定期检查和更换。此外，颚式破碎机出料成品针片状含量较高，一般需要配置给料设备。颚式破碎机适用于花岗岩、石灰石、玄武岩、铁矿石等抗压强度不高于320 MPa的各种金属及非金属矿的加工。在机制砂石骨料生产线中主要作为第一道破碎工序，完成物料的粗碎加工。

(3) 圆锥破碎机(见图4): 圆锥破碎机破碎比通常可达到6～9.5,主要用于中硬、硬物料的中、细破碎作业，可以对饱和抗压强度≤320 MPa的非粘性物料进行破碎作业。目前市场上主要有单缸圆锥破碎机和多缸圆锥破碎机，单缸圆锥破碎机多用于中碎(满足处理量需求),多缸圆锥破碎机多用于细碎(满足整形需求)

(4) 双齿辊破碎机(见图5): 又叫 对辊破碎机 ，简称齿辊破，破碎比通常可达到5～8,主要通过挤压、劈裂、打击等综合破碎，达到所需的物料大小。适合选矿、水泥、化工、建筑材料、硅酸盐等行业的粗、中碎作业，可以破碎抗压强度不超过160 MPa的脆性块状物料，多用于破碎煤炭、焦炭、青石、石灰石、风化岩、氧化钙等易碎物料。

(5) 反击式破碎机(见图6): 反击式破碎机破碎比一般在20左右，高的可达50以上，主要适用于处理软、中硬物料的粗碎、中碎、细碎作业，同时还具有一定的整形作用，通过反击式破碎机破碎后的物料粒型相对较好，通常用于破碎饱和抗压强度≤140 MPa的物料。反击式破碎机具有破碎腔高、反击板与衬板间隙能方便调节以有效控制出料粒度、颗粒形状好、检修方便、经济可靠等特点。

(6) 锤式破碎机(见图7): 锤式破碎机破碎比一般在10～25左右，高的可达50以上，生产能力高，单位产品能耗低，结构简单，操作维修简单方便。锤式破碎机适用于破碎各种软、中硬度和脆性材料，如石灰石、煤、煤矸石等。破碎材料的抗压强度一般不超过150MPa,因其破碎比大，不能用于生产粒径要求较大的产品，如熔剂石(粒径40~80 mm)。

综上所述，对机制砂石骨料生产线6种常用破碎设备特性进行对比(见表4)。

机制砂石骨料生产线进行破碎设备选型时必须遵从“系统观念”、“因料择机”、“流程简洁”、“破碎比分配合理”、“设备能力大型化”及“成品率最大化”等原则，才能保证生产线各项指标先进，本文对几种不同矿石的生产工艺、设备选型进行阐述，供大家借鉴。

3.1海南年产300万t花岗岩机制砂石骨料生产线

(1)矿种为花岗岩，岩石的SiO?含量为70.47%~73.01%;

Al?O?含量为13.76%~14.98%;Na?O+K?O含量为7.10%～8.03%;抗压强度平均为256~257MPa。

(2)工艺流程见图8,破碎设备配置见表5。花岗岩原矿经棒条给料机进入一级颚式破碎机，出料进入中间堆棚后再进入二级圆锥破碎机，出料经二层检查筛筛分，>31.5 mm的物料进入三级圆锥破碎机破碎(破碎后再进入二层检查筛筛分),15~31.5 mm的物料进入立式冲击破碎机整形(整形后，再经成品筛筛分出5~10mm、10~20mm和20~31.5mm三种骨料产品),<15mm的物料进入制砂系统。

(3)产品品种及比例：5~31.5mm粒径骨料约占成品量40%,主要品种颗粒为5~10mm、10~20 mm、20~31.5mm;0.075~4.75mm粒径机制砂约占成品量60%。

3.2广西上思年产500万t机制砂石骨料生产线

(1)矿种为石灰石，岩石CaO含量平均为54.41%;MgO含量平均为0.51%,矿石质量良好，矿石结构构造主要为微晶结构，抗压强度平均小于55 MPa。

(2)工艺流程见图9,破碎设备配置见表6。石灰石原矿经滚轴筛进入一级锤式破碎机，出料进入调节仓后再进入三层检查筛筛分，>80mm的物料进入二级锤式破碎机(破碎后再进入三层检查筛),40~80mm、20~40mm的物料分别进入成品堆棚(20~40 mm的物料根据市场情况进入整形机),<20mm的物料入成品筛(亦可进入整形机),成品筛<5mm的物料进入制砂系统。

(3)产品品种及比例：2种熔剂石(20~40 mm、40~80 mm)成品占比约35%(其中40~80 mm占比约17%,20~40 mm占比约18%);骨料(16~31.5 mm、5~10 mm、10~20 mm)占比约49%;机制砂占比约16%。

3.3内蒙古某矿业公司熔剂石生产线

(1)矿种为微晶石灰石岩，矿区有两个矿层，分别位于矿区南、北面。矿石的抗压强度约50~60 MPa,含硅较高的矿石抗压强度较高，达到70MPa。

(2)工艺流程见图10,破碎设备配置见表7。石灰石经板式喂料机进入一级齿辊破碎机，出料经一级圆振筛筛分，大于180 mm的物料进入二级齿辊破碎机破碎，破碎料与一级圆振筛筛分小于180mm的物料进入成品圆振筛(设置在产品圆库上),筛出两种熔剂石和一种骨料，大于80mm物料经三级齿辊破碎机破碎后重新进入成品筛系统筛分。

(3)产品品种及比例：2种熔剂石成品占比85%~86%(其中50~80mm占比约56.8%~66.4%,20~40 mm占比14.4%~17.6%);骨料(0~20 mm)成品占比18.8%~21.5%。本项目三级破碎系统均选用 双齿辊破碎机 ，确保了熔剂石成品率。

《机制砂石骨料工厂设计规范》(GB 51186—2016)明确规定：(1)机制砂石骨料难碎性矿石或中等可碎性矿石宜采用三段破碎闭路筛分流程，易碎性矿石宜采用两段或单段破碎闭路筛分流程；(2)难碎性和中等可碎性矿石的粗碎设备可选择旋回破碎机、颚式破碎机，易碎性矿石的粗碎设备可选择锤式破碎机、反击式破碎机；(3)难碎性和中等可碎性矿石的中碎、细碎设备宜选用圆锥破碎机，易碎性矿石的中碎、细碎设备宜选用反击式破碎机、锤式破碎机、立轴冲击式破碎机2。

在满足设计规范的前提下，结合已投运机制砂石骨料生产线设计经验，并根据项目自身产品品种、产品质量等因素，总结机制砂石骨料生产线破碎设备选型建议(见表8)。

破碎系统设备选型合理，能提升产品质量、提高矿山资源转换率、提高高价值产品成品率以及降低副产物产生量，这也将是砂石企业在市场竞争日趋激烈的环境下，能否最大程度抢占市场份额、取得良好经济效益的关键。本文对矿石特性、破碎机工作原理及性能特征进行了分析、归纳，总结了不同矿石生产不同产品的破碎设备选型方案建议，为从事相关工作的设计师或项目管理人员提供了一些思路和参考。