机制砂石粉筛分装置及机制砂石粉形状分类方法

900 编辑：中冶有色技术网来源：中铁十二局集团有限公司

2024-01-18 10:31:46

权利要求书： 1.利用机制砂石粉筛分装置进行机制砂石粉形状分类的方法，其特征在于：具体步骤如下：

（1）提取石粉颗粒：打开电动机和收集装置开关，将机制砂倒入滚筒筛的进料口，机制砂通过滚筒筛，小于0.15mm的石粉颗粒落于传送带上，传送带上的石粉颗粒通过收集装置时，小于0.075mm的机制砂颗粒在电场力的作用下吸附于正极板上；

（2）收集石粉颗粒：吸附完成后，取收集盒置于正极板下方，轻弹正极板，石粉颗粒落入收集盒内完成收集，关闭电动机与收集装置开关；

（3）鉴定分类：利用电子显微镜对收集盒内的是否颗粒进行拍照观察，对石粉颗粒形状进行鉴定，并归类；具体步骤为：

A、通过电子显微镜对石粉颗粒的不同位置的直径进行共10次测量并取平均值为H，对石粉颗粒的凸起处形成的最大直径进行测量得L，将最大直径减去平均直径得出凸起高度*

为h，并将石粉颗粒的凸起与石粉颗粒直径平均值进行对比，计算公式为：h=L?H；W=h/H

100%；式中：W?石粉颗粒凸起占石粉颗粒直径平均值的百分比；L?石粉颗粒在凸起处的石粉颗粒直径长度；h?石粉颗粒凸起高度；H?石粉颗粒多次直径平均值；

对于同一石粉颗粒内凸起的W的最大数值，W数值小于20%时为1区，大于20%小于40%为2区，其余为3区；

B、通过电子显微镜对凹坑面积进行计算：形状规则凹坑通过测量边对凹坑通过对应的形状面积计算方法进行面积计算；对于不规则凹坑，通过电子显微镜对石粉颗粒不规则的凹坑的边缘距离进行多次测量并取平均值；将石粉颗粒通过圆形面积计算方式对石粉颗粒2

进行面积估算，计算公式为：s=2πR ；式中：s?凹坑面积；R?不规则凹坑穿过中心点的两个边缘点距离的平均值；

将石粉颗粒进行划分，石粉颗粒划分为若干规则形状，对若干规则的形状进行面积计算并相加得出石粉颗粒面积S；将石粉颗粒凹坑面积与石粉颗粒面积进行对比，计算公式*

为：Q=s/S 100%；式中：Q?石粉颗粒凹坑占石粉颗粒总面积的百分比；s?石粉颗粒凹坑的面积；S?石粉颗粒总面积；

规定对于同一石粉颗粒内凹坑的Q的最大数值，Q数值小于20%时为a区，大于20%小于

40%为2区，其余为3区；

C、用0.5倍石粉颗粒凸起占石粉颗粒直径百分比与0.5倍凹坑占总面积百分比之和，确定石粉颗粒的粗糙程度，计算公式为：E=0.5W+0.5Q；式中：E?石粉颗粒的粗糙程度；W?石粉颗粒凸起占石粉颗粒高度的百分比；Q?石粉颗粒凹坑占石粉颗粒总面积的百分比；

规定对于石粉颗粒的粗糙程度E，E数值小于20%为A区，大于20%小于40%为B区，其余为C区；

所述机制砂石粉筛分装置，包括设置于传送装置(3)前端的筛选装置(1)，设置于传送装置(3)中部侧面的收集装置(2)；

所述筛选装置(1)为支架(1.1)顶端水平设置小颗粒收集轨道(1.2)，小颗粒收集轨道(1.2)上端安装滚筒筛(1.3)，滚筒筛(1.3)前段设置机制砂进料口（1.4），滚筒筛(1.3)后段出口处设置大颗粒收集轨道（1.5）；大颗粒收集轨道（1.5）入口处安装电动机（1.6）；

所述传送装置(3)为设置于滚筒筛(1.3)出口底部的上下两面传送带（3.1），传送带（3.1）两侧安装滚轮（3.2）；

所述收集装置（2）为通过支撑架（2.1）水平设置于传送带（3.1）中间上方的电容器正极板（2.2），支撑架（2.1）竖向支撑杆（2.4）上间隔安装若干负极铝棒（2.3），负极铝棒（2.3）与电容器正极板（2.2）平行设置，且布设于上下两面传送带（3.1）之间的中空部位；所述电容器正极板（2.2）外接电源正极，负极铝棒（2.3）外接电源负极；所述支撑架（2.1）为绝缘支撑架。

2.根据权利要求1所述的利用机制砂石粉筛分装置进行机制砂石粉形状分类的方法，其特征在于：所述滚筒筛的孔径为0.15mm。

说明书：一种机制砂石粉筛分装置及机制砂石粉形状分类方法技术领域[0001] 本发明属于建筑用砂制备技术领域，具体涉及一种机制砂石粉筛分装置及机制砂石粉形状分类方法。

背景技术[0002] 随着天然砂石逐渐的禁止开采，机制砂逐渐成为建筑用砂的选择。机制砂指的是由机械破碎后的粒径小于4.75mm的岩石颗粒。主要分为花岗岩制砂，鹅卵石制砂，石灰岩制

砂，建筑废料制砂等。不同的制砂原料制成的机制砂之间质量与性能都有差别。由于机制砂

采用机械破坏产生，因此不可避免的会有较多的石粉产生。相关研究证明，石粉的数量对于

机制砂的性能影响较大，而石粉的形状对机制砂性能影响的研究较少，是否对机制砂的性

质有所影响，并没有相关的实验及理论得以证明，对于机制砂精细化管理与应用缺乏理论

依据，影响机制砂的科学使用。

发明内容[0003] 本发明为了解决目前机制砂精细化管理与应用缺乏理论依据等问题，提供了一种机制砂石粉筛分装置及机制砂石粉形状分类方法。

[0004] 本发明由如下技术方案实现的：一种机制砂石粉筛分装置，包括设置于传送装置前端的筛选装置，设置于传送装置中部侧面的收集装置；

[0005] 所述筛选装置为支架顶端水平设置小颗粒收集轨道，小颗粒收集轨道上端安装滚筒筛，滚筒筛前段设置机制砂进料口，滚筒筛后段出口处设置大颗粒收集轨道；大颗粒收集

轨道入口处安装电动机；

[0006] 所述传送装置为设置于滚筒筛出口底部的上下两面传送带，传送带两侧安装滚轮；

[0007] 所述收集装置为通过支撑架水平设置于传送带中间上方的电容器正极板，支撑架的竖向支撑杆上间隔安装若干负极铝棒，负极铝棒与电容器正极板平行设置，且布设于上

下两面传送带之间的中空部位；所述正极板外接电源正极，负极铝棒外接电源负极；所述支

撑架为绝缘支撑架。

[0008] 所述滚筒筛的孔径为0.15mm。[0009] 利用2所述的机制砂石粉筛分装置进行机制砂石粉形状分类的方法，具体步骤如下：

[0010] （1）提取石粉颗粒：打开电动机和收集装置开关，将机制砂倒入滚筒筛的进料口，机制砂通过滚筒筛，小于0.15mm的石粉颗粒落于传送带上，传送带上的石粉颗粒通过收集

装置时，小于0.075mm的机制砂颗粒在电场力的作用下吸附于正极板上；

[0011] （2）收集石粉颗粒：吸附完成后，取收集盒置于正极板下方，轻弹正极板，石粉颗粒落入收集盒内完成收集，关闭电动机与收集装置开关；

[0012] （3）鉴定分类：利用电子显微镜对收集盒内的石粉颗粒进行拍照观察，对石粉颗粒形状进行鉴定，并归类；具体步骤为：

[0013] A、通过电子显微镜对石粉颗粒的不同位置的直径进行共10次测量并取平均值为H，对石粉颗粒的凸起处形成的最大直径进行测量得L，将最大直径减去平均直径得出凸起

高度为h，并将石粉颗粒的凸起与石粉颗粒直径平均值进行对比，计算公式为：h=L?H；W=h/

*

H100%；式中：W?石粉颗粒凸起占石粉颗粒直径平均值的百分比；L?石粉颗粒在凸起处的石

粉颗粒直径长度；h?石粉颗粒凸起高度；H?石粉颗粒多次直径平均值；

[0014] 对于同一石粉颗粒内凸起的W的最大数值，W数值小于20%时为1区，大于20%小于40%为2区，其余为3区；

[0015] B、通过电子显微镜对凹坑面积进行计算：形状规则凹坑通过测量边对凹坑通过对应的形状面积计算方法进行面积计算；对于不规则凹坑，通过电子显微镜对石粉颗粒不规

则的凹坑的边缘距离进行多次测量并取平均值；将石粉颗粒通过圆形面积计算方式对石粉

2

颗粒进行面积估算，计算公式为：s=2πR ；式中：s?凹坑面积；R?不规则凹坑穿过中心点的两

个边缘点距离的平均值；

[0016] 将石粉颗粒进行划分，石粉颗粒划分为若干规则形状，对若干规则的形状进行面积计算并相加得出石粉颗粒面积S；将石粉颗粒凹坑面积与石粉颗粒面积进行对比，计算公

*

式为：Q=s/S 100%；式中：Q?石粉颗粒凹坑占石粉颗粒总面积的百分比；s?石粉颗粒凹坑的

面积；S?石粉颗粒总面积；

[0017] 规定对于同一石粉颗粒内凹坑的Q的最大数值，Q数值小于20%时为a区，大于20%小于40%为2区，其余为3区；

[0018] C、用0.5倍石粉颗粒凸起占石粉颗粒直径百分比与0.5倍凹坑占总面积百分比之和，确定石粉颗粒的粗糙程度，计算公式为：E=0.5W+0.5Q；式中：E?石粉颗粒的粗糙程度；W?

石粉颗粒凸起占石粉颗粒高度的百分比；Q?石粉颗粒凹坑占石粉颗粒总面积的百分比；

[0019] 规定对于石粉颗粒的粗糙程度E，E数值小于20%为A区，大于20%小于40%为B区，其余为C区。

[0020] 不同机制砂形成的石粉颗粒形状均有一定程度的不同，对石粉颗粒形状的研究，可对混凝土研究进行细化，分析混凝土性能。本发明为石粉颗粒形状的观察提供了一种方

法，可以将机制砂通过石粉颗粒进行分类，并对其特性进行细化规定，使不同种类的机制砂

用于其所对应的工程中，防止劣质机制砂用于高要求施工时造成损失。

附图说明[0021] 图1为石粉颗粒收集装置放置于传送带上结构示意图；[0022] 图2为筛选装置俯视图；[0023] 图3为石粉颗粒收集装置侧面图；[0024] 图4为三个形状不同的机制砂石粉颗粒；图中：A为3区石粉颗粒；B为1区石粉颗粒；C为2区石粉颗粒。

[0025] 图中：1?筛选装置；1.1?支架；1.2?小颗粒收集轨道；1.3?滚筒筛；1.4?机制砂进料口；1.5?大颗粒收集轨道；1.6?电动机；2?收集装置；2.1?支撑架；2.2?电容器正极板；2.3?

负极铝棒；2.4?竖向支撑杆；3?传送装置；3.1?传送带；3.2?滚轮。

具体实施方式[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不

是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前

提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 如图1所示，一种机制砂石粉筛分装置，包括设置于传送装置3前端的筛选装置1，设置于传送装置3中部侧面的收集装置2；

[0028] 如图1、2所示，所述筛选装置1为支架1.1顶端水平设置小颗粒收集轨道1.2，小颗粒收集轨道1.2上端安装滚筒筛1.3，滚筒筛1.3前段设置机制砂进料口1.4，滚筒筛1.3后段

出口处设置大颗粒收集轨道1.5；大颗粒收集轨道1.5入口处安装电动机1.6；

[0029] 如图1所示，所述传送装置3为设置于滚筒筛1.3出口底部的上下两面传送带3.1，传送带3.1两侧安装滚轮3.2；上下两面传送带3.1之间无物体阻碍；

[0030] 如图1、3所示，所述收集装置2为通过支撑架2.1水平设置于传送带3.1中间上方的电容器正极板2.2，支撑架2.1的竖向支撑杆2.4上间隔安装若干负极铝棒2.3，负极铝棒2.3

与电容器正极板2.2平行设置，且布设于上下两面传送带3.1之间的中空部位；所述电容器

正极板2.2外接电源正极，负极铝棒2.3外接电源负极；所述支撑架2.1为绝缘支撑架，用于

支撑装置。

[0031] 所述滚筒筛的孔径为0.15mm。[0032] 安装时，将筛选装置1放置于传送带3.1前端，小颗粒收集轨道1.2对准传送带3.1。将石粉收集装置2放置于传送带3.1侧面，将电容器正极板2.2放置于传送带3.1上方。负极

铝棒2.3放置于两面传送带面3.1之间。

[0033] 利用所述的机制砂石粉筛分装置进行机制砂石粉形状分类的方法，具体步骤如下：

[0034] （1）提取石粉颗粒：打开电动机和收集装置开关，将机制砂倒入滚筒筛的进料口，机制砂通过滚筒筛，小于0.15mm的石粉颗粒落于传送带上，传送带上的石粉颗粒通过收集

装置时，小于0.075mm的机制砂颗粒在电场力的作用下吸附于正极板上；

[0035] （2）收集石粉颗粒：吸附完成后，取收集盒置于正极板下方，轻弹正极板，石粉颗粒落入收集盒内完成收集，关闭电动机与收集装置开关；

[0036] （3）鉴定分类：利用电子显微镜对收集盒内的是否颗粒进行拍照观察，对石粉颗粒形状进行鉴定，并归类；具体步骤为：

[0037] A、通过电子显微镜对石粉颗粒的不同位置的直径进行共10次测量并取平均值为H，对石粉颗粒的凸起处形成的最大直径进行测量得L，将最大直径减去平均直径得出凸起

高度为h，并将石粉颗粒的凸起与石粉颗粒直径平均值进行对比，计算公式为：h=L?H；W=h/

*

H100%；式中：W?石粉颗粒凸起占石粉颗粒直径平均值的百分比；L?石粉颗粒在凸起处的石

粉颗粒直径长度；h?石粉颗粒凸起高度；H?石粉颗粒多次直径平均值；

[0038] 对于同一石粉颗粒内凸起的W的最大数值，W数值小于20%时为1区，大于20%小于40%为2区，其余为3区；

[0039] B、通过电子显微镜对凹坑面积进行计算：形状规则凹坑通过测量边对凹坑通过对应的形状面积计算方法进行面积计算；对于不规则凹坑，通过电子显微镜对石粉颗粒不规

则的凹坑的边缘距离进行多次测量并取平均值；将石粉颗粒通过圆形面积计算方式对石粉

2

颗粒进行面积估算，计算公式为：s=2πR ；式中：s?凹坑面积；R?不规则凹坑穿过中心点的两

个边缘点距离的平均值；

[0040] 将石粉颗粒进行划分，石粉颗粒划分为若干规则形状，对若干规则的形状进行面积计算并相加得出石粉颗粒面积S；将石粉颗粒凹坑面积与石粉颗粒面积进行对比，计算公

*

式为：Q=s/S 100%；式中：Q?石粉颗粒凹坑占石粉颗粒总面积的百分比；s?石粉颗粒凹坑的

面积；S?石粉颗粒总面积；

[0041] 规定对于同一石粉颗粒内凹坑的Q的最大数值，Q数值小于20%时为a区，大于20%小于40%为b区，其余为c区；

[0042] C、用0.5倍石粉颗粒凸起占石粉颗粒直径百分比与0.5倍凹坑占总面积百分比之和，确定石粉颗粒的粗糙程度，计算公式为：E=0.5W+0.5Q；式中：E?石粉颗粒的粗糙程度；W?

石粉颗粒凸起占石粉颗粒高度的百分比；Q?石粉颗粒凹坑占石粉颗粒总面积的百分比；

[0043] 规定对于石粉颗粒的粗糙程度E，E数值小于20%为A区，大于20%小于40%为B区，其余为C区。

[0044] 通过设计机制砂石粉收集装置提取石粉，然后通过电子显微镜对机制砂石粉形状的描述分类，对不同形状的机制砂石粉进行更加细致的分类，使工程用砂石的选用更加科

学。

[0045] 提取石粉颗粒时，可通过静电方法进行提取，通过设计一种筛选装置与一种收集装置，通过筛选装置将较小颗粒的机制砂筛选出来，再将较小颗粒中得石粉颗粒通过静电

吸附于装置上以此进行收集。

[0046] 筛选装置将机制砂通过滚筒筛筛选，使较小颗粒的机制砂落于传送带上，大颗粒机制砂通过轨道落于别处以做它用。筛选装置包括0.15mm孔径滚筒筛、电动机、支架与收

集轨道。电动机放置于滚筒筛出口处的大颗粒机制砂收集轨道上，用于使滚筒筛自动滚动

对机制砂进行筛选。滚筒筛向出口处向下倾斜一定角度，使机制砂在滚筒筛中可通过重力

移动至出口。筛选装置的收集轨道分为大颗粒收集轨道与小颗粒收集轨道。大颗粒收集轨

道位于滚筒筛出口处，具有一定的倾斜角度，用于将大颗粒的机制砂通过轨道收集并落于

别处，便于之后的石粉收集。小颗粒收集装置位于滚筒筛下端且出口为与传送带上方，用于

收集滚筒筛筛选出的小颗粒机制砂并使其落于传送带上进行石粉颗粒的收集。

[0047] 石粉收集装置通过电路形成的高电压将石粉上的石粉颗粒通过电场作用使石粉吸附于装置上完成收集。石粉收集装置包括形成电容器的正负极、高压电路与支撑装置的

脚架。通过调节位于正负极之间的装置主体中的高压电路，使正负极形成一定强度的电场，

电场强度形成的吸附力可将小于0.075mm的石粉颗粒吸附于装置的铝制正极板上。装置上

的脚架使装置放置于传送带侧面时可保持装置的平衡。石粉收集装置可从侧面放置于传送

带上，将装置上方的铝制正极放置于传送带上方，装置中由铝棒制成的负极位于传送带中

间。通过铝棒与铝制正极板之间形成的电场将小于0.075mm的石粉颗粒吸附于正极板上。

收取时，将收集石粉颗粒的盒子放与正极板下方，轻弹正极板使石粉颗粒掉落与盒子之中

完成收集。

[0048] 提取适量不同种类的机制砂的石粉颗粒，放置在电子显微镜上进行放大观察，对放大的石粉颗粒进行拍照，通过图片对石粉颗粒的形状进行定义并分类。

[0049] 规定对于同一石粉颗粒内凸起与石粉颗粒多次直径平均值的比值W的最大数值，W数值小于20%时为1区，大于20%小于40%为2区，其余为3区。

[0050] 规定对于同一石粉颗粒内凹坑面积与石粉颗粒总面积的比值Q的最大数值，Q数值小于20%时为a区，大于20%小于40%为2区，其余为3区。

[0051] 通过0.5倍石粉颗粒凸起占高度比值W与0.5倍凹坑占面积比值Q之和规定对于石粉颗粒的粗糙程度E，E数值小于20%为A区，大于20%小于40%为B区，其余为C区。

[0052] 图4为三个形状不同的机制砂石粉颗粒，可通过本发明方法对机制砂石粉形状进行定义。通过测量得出同种三个石粉颗粒不同位置的十次直径，得出其平均直径分别为

*

79.4um、33.2um、49.6um，通过公式h=L?H；W=h/H100%对石粉颗粒的凸起程度进行计算得出

分别为51.88%、17.96%、34.53%。因此图1石粉颗粒为3区，图2石粉颗粒为1区，图3石粉颗粒

为2区。

[0053] 对三个石粉颗粒进行面积测量得出其总面积分别为6.43*10?5mm2、9.56*10?62 ?6 2 ?6 2 ?6

mm、7.61*10 mm ，通过测量与计算得出石粉颗粒凹陷部位面接为7.5*10 mm、2.83*10

2 ?7 2 *

mm 、4.35*10 mm ，通过公式Q=s/S 100%对石粉颗粒的凹坑程度进行计算得出11.67%、

29.57%、5.71%。因此图1石粉颗粒为a区，图2石粉颗粒为b区，图3石粉颗粒为a区。

[0054] 通过公式E=0.5W+0.5Q得出石粉颗粒粗糙程度为31.78%、23.76%、20.12%。因此三个石粉颗粒均为B区。

[0055] 在大多文献中，均仅仅对机制砂颗粒的形状与石粉在机制砂中的含量进行研究，以此判断机制砂对工程的影响，例如《石粉对机制砂及其砂浆和混凝土性能影响研究》中仅

对机制砂进行圆形度的分类，对机制砂中石粉含量进行研究。本发明通过对机制砂石粉形

状进行更加细致的划分，使石粉不仅通过机制砂石粉颗粒的圆形度进行划分，同时在此基

础上增加了机制砂石粉的凹陷与粗糙程度等方式，使机制砂石粉的分类更加详细。不同工

程所用机制砂更加规范，防止因材料性能较差引起的事故。

[0056] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依

然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进

行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术

方案的范围。