1.2 机制砂生产工艺及设备概要

机制砂生产工艺通常分为湿法制砂和干法制砂两种^[1014]。由于泥粉对混凝土性能具有不利作用，需要严格控制混凝土用机制砂中的含泥量。同时，《建筑用砂》（GB/T 14684—2001）及相关行业标准均限制机制砂的石粉含量，因此，机制砂生产过程中应采取相应的措施、附设相应的设备控制成品砂中的石粉含量。湿法制砂和干法制砂的主要区别在于制砂过程中泥粉或石粉的处理方法，湿法制砂采用洗砂机进行水洗，干法制砂采用选粉机进行电动收尘。一般而言，洗砂机水洗去除的石粉中多半含量为75μm以上的颗粒，而并非真正意义上的粉体材料，较为严重地破坏了机制砂细颗粒的级配组成，所以采用湿法制砂工艺水洗砂后，一方面需增加脱水设备（大型洗砂机可实现洗砂、分级、脱水一体化）控制机制砂的含水率；另一方面需要增加细砂和石粉回收设备，还需要增加洗砂废水处理设施。因此，在料源石料含有黏性泥团时，宜采用湿法制砂工艺及设备，并辅设专门冲洗设备进行含泥量控制。采用电动收尘回收的石粉中80%以上为75μm以下的颗粒，较好地保留了砂的颗粒级配。因此，在料源石料质量容易控制时，宜优先选用干法制砂工艺及设备。

一般来讲，机制砂的主要生产工序及设备包括以下内容：

（1）砂石料源准备。与天然砂一样，机制砂也必须严格控制含泥量。因此，当以矿山开采作为机制砂料源时，首先需要剥离矿山的山皮土或风化软岩层；当以河卵石作为机制砂料源时，首先需要清除河卵石表面的泥土。因此，应尽可能将机制砂厂建设在天然岩石或卵石料源储量足、覆盖层清除工作量少、砂石料生产线便于布置的地区。

（2）粗碎、中碎。对源料进行两级开路破碎，将大粒径石料破碎成满足制砂机进料口尺寸要求的小粒径碎石料。粗碎和中碎采用的破碎机械与碎石生产设备相同，如颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机和反击式破碎机等。前三者均基于对石料施加机械挤压力迫使其被压碎或劈碎的原理制造，只是在具体机械构造形式、石料运动方式、破碎效率等方面各有千秋。反击式破碎机则是利用冲击能来破碎石料，通过石料与机械内部高速转子上的板锤撞击、被抛向反击衬板后再弹回到板锤作用区等连续作用而受到反复破碎。

（3）细碎。通过中碎以后的碎石颗粒被传送入细碎设备进一步破碎成砂颗粒，常用的破碎设备有棒磨机、反击式破碎机、冲击式破碎机、旋盘破碎机、复合式破碎机等。棒磨机是通过旋转滚筒内的耐磨钢棒持续地被提起抛落而对砂料进行研磨和剪切以达到破碎。冲击式破碎机是采用高速旋转叶轮对砂料迅速加速至数倍乃至数百倍的重力加速度，然后被高速从叶轮流道抛射出去形成连续的斜向圆周冲击的砂料幕，与自由落体进入涡动破碎腔内叶轮外侧的砂料冲击而破碎，并一起冲击到涡动破碎腔内砂料床层上产生相互涡动摩擦作用，并被砂料床层反弹斜向上冲击到涡动破碎腔的顶部，又改变其运动方向而偏转向下运动，从而使砂料在涡动破碎腔内受到两次以至多次的冲击摩擦而粉碎；在整个破碎过程中，原料是相互自行冲击而破碎，不与金属元件直接接触。旋盘破碎机则采用物料粒间层压破碎原理制造。

（4）筛分。对细碎的机制砂料进行筛分分级，根据成品砂级配与细度模数控制要求预定筛分处理工序，将符合粒径要求的砂料作为成品砂的组成或部分返回到细碎工序进行再次破碎加工。

（5）成品砂入料仓。随着机制砂产业的发展，先进的制砂生产线综合运用了“多碎少磨，以破代磨，破磨结合”的设计理念，使制砂工艺更加优化经济；机制砂破碎机械不断革新，以“砂料粒间破碎”为着眼点，运用“层压破碎”和“自冲击破碎”理论，成品机制砂的颗粒形貌和级配更加合理^[15，16]。

由于生产机制砂的母岩硬度、组织结构等存在差异，机制砂生产工艺需要结合破碎设备参数的调配加以确定，并根据混凝土的不同性能要求进行调整。只要设备选型得当、生产工艺合理，成品机制砂完全可以满足混凝土用砂技术要求的细度模数和颗粒级配^[1720]。

成品砂产量及石粉含量会受到原材料材质、进料粒径等的影响。一般而言，原材料为卵石比碎石、粒径小的较粒径大的生产产量及石粉含量高。