中国粉体网讯 随着国家对环保要求越来越严格，作为不可再生资源的天然砂开采受到限制，天然砂供应量日趋减少。机制砂性能良好，在英国、挪威、瑞典等欧洲沿海国家以及我国西南等天然砂资源短缺区域，其应用已经非常成熟。
机制砂是物理化学性质满足国家标准的岩石经破碎、筛分、整形后满足建筑用砂级配要求的砂石骨料，机制砂在破碎筛分过程中产生的-0.074mm的细粉称为机制砂尾矿、石矿工艺微粉、矿山微细固废等，总量约占机制砂石产量的2%~10%，仅2019年我国产生的机制砂矿山微细固废约为15亿吨，矿山微细固废因其有用矿物品位低、活性低，常以滤饼或粉末状堆弃处理。矿山微细固废的产生量与机制砂生产工艺相关。
机制砂原料
机制砂的制砂原料通常用花岗岩、玄武岩、河卵石、鹅卵石、安山岩、流纹岩、辉绿岩、闪长岩、砂岩、石灰岩等品种。
机制砂规格
机制砂的规格按细度模数（Mx）主要分为粗砂、中砂，粗砂的细度模数为3.7~3.1，平均粒径为0.5mm以上；中砂的细度模数为3.0~2.3，平均粒径为0.5~0.35mm。细度模数越大，表示砂越粗；细度模数越小，表示砂越细。
机制砂行业标准
国家及行业标准机制砂性能对比
地方标准机制砂性能对比
国外标准对粉料限量的规定
机制砂与河砂的区别
机制砂与河砂最明显的区别在于含有石粉，石粉是机制砂材料特性中最关键的性能参数。石粉是指机制砂中粒径小于75μm的颗粒含量，由于机制砂生产工艺的特点，机制砂中泥粉与石粉是混合的，并且较低泥含量就对混凝土的和易性、强度及耐久性方面产生比石粉更大的影响。
机制砂生产技术发展历程
早在20世纪60年代，美国、英国、日本等工业发达国家就已使用机制砂替代天然砂配制混凝土，形成了完善的机制砂材料、试验、应用的标准和规范。上世纪60年代，我国的湖北、四川、贵州、云南等一些地区，由于自然资源和地理位置的限制，机制砂就已出现在混凝土的细骨料中已应用到一些水利和水电工程中，在我国香港地区由于多方面原因较早的使用了机制砂，并采用英国标准BS882。
我国的第一条机制砂生产线于1966年建于四川映秀湾电站工程，可实现产量60万吨，但真正将机制砂推向全国的是1973年国家建委在贵州召开的机制砂在混凝土中的应用论证会并制定了《机制砂混凝土技术规程》。随后，第一个（人工砂）地方标准——《山砂混凝土技术规定》也于1978年正式出台。此后，经过十几年的发展，在我国的华北、华中、华东和东南地区均出现了较为专业的机制砂生产线。
机制砂生产工艺
机制砂生产工艺可分为湿法和干法两种。天然砂在水流长时间的冲刷、滚动作用下，粒形逐渐趋于球形，砂粒表面也在水流长时间的作用下趋于光滑；湿法砂是天然石在棒磨机内经钢棒冲击制成，砂粒间研磨较少，导致其棱角显著而表面粗糙；干法砂是天然石在立式冲击破碎机的冲击作用下形成，导致其棱角也较明显，但其引入了整形设备，故而其粒形较湿法砂优良。
机制砂干法生产工艺
机制砂湿法生产工艺
机制砂干法湿法混合工艺
不同砂空隙率对比
我国主要制砂方式
我国主要制砂方式有棒磨机制砂、立轴式冲击破碎机制砂、立轴式冲击破碎机与棒磨机联合制砂、两级立轴式冲击破碎机制砂以及塔式楼系统制砂等。其中棒磨机制砂适宜湿法生产，湿法生产需配置专门净化设备处理污水；立轴式冲击破碎机和塔式制砂楼系统适宜干法生产，干法生产需设置抑沉设备处理粉尘。
￭棒磨机制砂
卧式棒磨机是最常见的湿法制砂设备。棒磨机制砂典型工艺流程为：制砂原料（进料粒径一般3~25mm）从棒磨机一端进入，磨细的产品借助连续注入原料的推力、水力从另一端排出机外。排出的产品经螺旋分级机分成机制砂和废污泥水，废污泥水一般自流至旋转式分级机或沉砂池以回收流失的细砂。
优点：机制砂粒形较好，颗粒级配优良，细度模数可调，石粉含量便于控制，生产稳定。
缺点：①设备基础较大，配套设施复杂，需配置污水处理设施，对生产场地面积需求较大；②耗水量大，每生产1t机制砂需用水1~1.5t，且细砂流失严重，流失率达30%~35%；③进料粒径小，一般小于25mm，产量低，且运行过程中钢棒消耗量大。
￭立轴式冲击破碎机制砂
立轴式冲击破碎机工作原理：利用高速自旋转子将物料加速，从通道抛射腔口射出与破碎腔进行撞击，使物料受冲击产生破碎。立轴式冲击破碎机在物料破碎方式上可分为两类：“石打石”型和“石打铁”型。立轴式冲击破碎机“石打铁”破碎腔制砂时，转子总成的线速度在65~76m/s时制砂较好，如选用“石打石”破碎腔制砂时，转子线速度可选在68~80m/s，虽然制砂效果稍逊于“石打铁”型，但砂石粒型较好。
立轴式冲击破碎制砂机制砂典型工艺流程：进料-破碎-筛分-返回（或进料仓），即制砂原料（进料粒径一般5~40mm）供给立轴式冲击破碎机进行破碎，然后从排料斗排出后通过输送系统进入筛分分级设备，其中筛出的大于5mm的碎石和部分3~5mm的粗砂返回立轴式冲击破碎机再次破碎加工，部分3~5mm的粗砂和小于3mm的细砂进入成品砂仓。
优点：单位能耗低。
缺点：①3~5mm粗砂反复循环破碎，破碎效果差，能量损耗偏大；②机制砂级配不合理，粗颗粒多细颗粒少，2.5~1.25mm、1.25~0.63mm粒径的颗粒偏少，即“两头大，中间小”；③砂细度模数控制难。
￭立轴式冲击破碎机与棒磨机联合制砂
采用立轴式冲击破碎机与棒磨机联合制砂工艺解决立轴式冲击破碎机制砂成品中径含量偏少以及产量不高等问题。立轴式冲击破碎机与棒磨机联合制砂典型工艺流程：石料经立轴式冲击机破碎后，进入筛分机分级，大于5mm的石料全部返回转料仓，3~5mm的石料进入棒磨机破碎、经螺旋分级机与小于3mm的石粉混合进入成品仓。
优点：①机制砂质量稳定、粒形好；②集中了立式轴式冲击破碎机、棒磨机制砂的优点，克服了立轴式冲击破碎机及棒磨机制砂的缺点，如中径含量偏少及石粉流失过多等问题。
缺点：①流程中仍然保留了棒磨机及其不足之处；②工艺流程较复杂、设备品种多。
常速与高速立轴式冲击破碎机联合制砂典型工艺流程：进料—常速立轴式冲击破碎机破碎—筛分—返回常速立轴式冲击破碎机破碎（大于5mm的碎石）+高速立轴式冲击破碎机破碎（部分3~5mm的粗砂）—进料仓，即制砂原料（进料粒径一般5~40mm）供给常速立轴式冲击破碎机（V=50~70m/s）进行破碎，然后从排料斗排出后通过输送系统进入筛分分级设备，其中筛出的大于5mm的碎石全部返回常速立轴式冲击破碎机再次破碎加工，部分3~5mm的粗砂通过输送系统进入高速立轴式冲击破碎机（V＞75m/s）进行整形，经整形的机制砂和筛分出的小于3mm的细砂混合进入成品仓。
优点：在保证优质砂的前提下，解决了棒磨机制砂运行成本高、产能低等问题；缺点：流程复杂。
￭制砂楼系统制砂
目前塔式制砂楼系统被誉为顶级制砂技术的代表、最高等级的机制砂制造设备。塔式制砂楼系统制砂工艺流程；制砂原料（粒径20mm或30mm以下）先通过底层整形制砂机进行破碎，然后由制砂楼侧面的斗提机将破碎后的砂石提升至顶层的扩散器，最后经过空气振动筛、级配调整机和拌湿机的共同作用，生产出精品机制砂和石粉，彻底解决了传统机制砂产品细度模数不合理、级配差、石粉含量不稳定等问题，进一步保障了工程用砂的质量。
优点：①噪音低、无排放；②分离合格砂与石粉；③返回式闭路系统。该系统可根据需要使制砂楼通过加水混合机设置产品的含水率，优化机制砂的粒型和大小。
参考文献：
雍伟.安山岩石矿微细固废低温固化方法研究
另本春.机制砂技术标准的发展现状及应用探讨
王陶昆等.川藏铁路机制砂生产技术探讨
（中国粉体网编辑整理/茜茜）
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