水利水电、公路、铁路、机场和建筑等行业都有砂石料系统，砂石料系统作为项目的主要组成部分，越来越受到重视，特别是砂石料的质量直接关系到工程质量，使得砂石料生产和管理渐渐成为一项较为专业的项目工程。如何选好设备，如何管好设备，生产出成本低、质量满足要求的砂石料，是从事砂石料生产管理人员的主要工作内容。
因施工项目对砂、骨料要求严格、设备种类和形式较多，产品质量要求较高，为了达到骨料技术指标，只有利用较先进的矿山设备，有机组合并科学应用，才能满足项目业主和规范要求。
立式破碎机是国内外制砂设备商争夺市场的焦点，以国外较早生产的石打石破碎机为主导。国内几大知名制造厂对石打石立式制砂机，有了较深入研究，不断更新产品，抢占制砂新领域，所以国内外“石打铁”和“石打石”两种制砂原理的立式破碎机，发展日趋完善。
三峡下岸溪是Barmac9000/9100与棒磨机联合制砂，Barmac9000利用石打石原理，产砂率32～34%，重庆彭水使用石打铁VI400与棒磨机联合制砂，贵州索风云开始使用VI400制砂后来改为贵州成智破碎王PL-9500SD，四川武引和贵州光照采用贵州成智破碎王PL-9500SD。由于VI400目前产砂率仅30%，而国内设备成智破碎王处理能力接近VI400的处理能力，达到300t/h，产砂率>50%，所以立式破碎机国内市场有国产设备占领的趋势。
2、立式破碎机工作原理
以三峡下岸溪的Barmac9000和重庆彭水的VI400为例。
(1)“石打石”原理：物料由进料斗进入破碎机，经分料器将物料分成两部分：一部分由分料器进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内迅速加速，其加速度可达数倍重力加速度，然后以60～64m/s的速度从叶轮三个均布的流道内抛射出去，首先同由分料器四周自由落体的一部分物料冲击破碎，然后一起冲击到涡动腔物料衬板上，被物料衬垫反弹，斜向上冲击到涡动腔的项部，又改变其运动方向，偏离向下运动，从叶轮道发射出来的物料形成连续的物料幕。这样，一块物料在涡动破碎腔内受到两次以至多次机率撞击，磨擦和研磨破碎，形成一定云状悬浮颗粒，在破碎腔内作环绕冲击等多种运动形式。旋转颗粒持续这种状态5～20s后，靠自重掉离破碎腔，进入下道工序。其特征是物料在加速时靠心脏部件叶轮加速，大多数颗粒直接与叶轮耐磨件接触获得能量，一旦射出叶轮，所有破碎过程中的物料均不再与设备金属元件直接接触，而是与物料衬层发生冲击、磨擦或者物料与物料作高速撞击而破碎，即石打石。
(2)“石打铁”工作原理：物料由进料斗进入破碎机，经进料槽进入高速旋转的叶轮中，在叶轮内迅速加速，其加速度可达数百倍重力加速度，然后以56—66m/s的速度从叶轮三个均布的流道内抛射出去，具有较大动能的物料与破碎腔内的周边圆锥铁砧相碰撞，大部分物料将动能瞬间转化，产生撞击力和磨擦力，物料在撞击力作用下，沿物料薄弱断面如矿物的分界线、接合部位和微小裂隙等断裂，变成细小颗粒，能量消耗的物料因自重落入下部卸料腔，部分物料还是具有动能的，从铁砧反弹回，从叶轮流道发射出来的物料碰撞而加速，再次与铁砧撞击，这样，一块物料在破碎腔内两次或多次撞击铁砧，通过撞击、磨擦和研磨破碎，形成流体状物料混合物，从卸料腔内排出。
3、适用环境
三峡下岸溪破碎物料是斑状花岗岩，干抗压强度138. 8～175MPa，主要化学成分Si02占72. 21%，花岗岩对叶轮的接触部位磨蚀相当快，利用石打石原理减少铁耗，减少维护、保养时间是选型的主要依据，在1996年试运行中Barmac9000刚投入使用每100h左右就需要更换一次抛料头，每180h左右就必须更换抛料头夹块耐磨板，所以石打铁原理不适于这种高强度和高磨蚀性材料。而重庆彭水砂石系统是石灰岩，饱和抗压强度78～92MPa，磨蚀性低，为了防止石打石出现过粉现象，选用石打铁的VI400，目前生产中磨蚀速度小。
4、Bamac9000与VI400处理能力
4.1作进料量与级配检测，1#与2#巴马克进料分别在l#与2#进料皮带机上取样，测试情况见表1。每台巴马克设计处理能力为385t/h，从表中可以看出，14巴马克进料量偏低，但进料级配都比较理想。l#与2#巴马克出料分别在1#与2#出料皮带机上取样，测试情况见表2。
由表可知，l#Barmac生产能力较设计值偏小，主要原因是进料量偏低，2#Barmac生产能力达到设计值。两台Barmac产品中砂的百分率分别达到46.11%和40.25%，分别扣除进料中砂的百分率9. 78%和6.58%，得出实际产砂率分别为36. 33%和33. 67%，已达到或接近设计产砂率35%。
Barmac制砂细度模数一般在2.7～2.9之间，单台产量可达到每小时70多吨；经调节进料粒度、进料量，细度模数可以达到2.5～2.7。
比较两台Barmac，当进料量超过其生产能力，产砂率有所下降，另外，40～20mm粒径料偏多时也会降低产砂率。这一结论，在后续生产实践中得到了证明。当主要进料为40～20mm时，产砂率很低；当主要进料为20～5mm时，产砂率也不理想；只有当40～20mm粒径料占30～35%，其余为20～5mm时，产砂率最高，可以达到40%的产砂率。但系统中无法保证最好的进料级配，因为受到成品砂中石粉含量与细度模数制约。一般情况下，进料中40～20mm与20～5mm各占一半，产砂率在30%左右波动。
4.2 VI400进料量及级配检测结果
选择32#胶带机作测试。
(1)从表4和表5可以看出，进料为混合料，其中中石与米石比例为1：2，破碎后的产品中<5mm的仅29%，即进料中20～40mm含量占30%时，产砂效果较好，产砂率在32%左右，且进料含水率不大于10%和<5mm颗粒不大于3%;当进料中20—40mm含量<25%时，产砂效果变差，产砂率下降到20%左右。
(2)从表6可以看出，VI400所产砂在上述处理条件下，细度模数为3.16，石粉含量为9. 53%，由于经三筛3.5mm×3.5mm筛网后，<5mm物料中3.5mm以下占75%，按照VI400产砂率30%计算，进入成品仓的砂为55～60t/h．台。
选择31#-33#胶带机中的一条，分别开启2个弧门进料， 39#取样筛析，级配情况按表5，表6记录。
5、Barmac9000与VI400产砂率因素探讨
5.1Barmac9000与VI400平均进料量均可达350t/h，产砂率为30～35%。两种设备转子的线速度均在66m/s以下，根据贵州成智对破碎王PL-9500SD系列制砂设备的研究，当转子的线速度大于71m/s时，按“石打铁”原理可以突破50%的产砂率，甚至接近65%的产砂率，所以提高转子速度是提高产砂率的关键。三峡下岸溪因配置5台Barmac9000，没有就大幅度提高产砂率作深入研究，仅仅围绕进料级配如何影响产砂率、进料量如何影响产砂率作了多次试验，但产砂率最好时只能达到33-35%。在彭水工地，由于厂家提供的说明资料表明：VI400产砂率可以达到56%（指中软的石灰岩），但实际产砂率在30%左右徘徊。为了寻求提高产砂率的途径作了5次试验，在设备转子的线速度在59m/s、62m/s、66m/s三种条件下试验，产砂率没有明显变化。
5.2进料级配对产砂率有一定影响，立式破碎机制砂原料主要是中石和小石的混合料，中石比例偏多，中石被加速后携带的能量就多，冲击和碰撞时能量转化也多，使物料裂变的几率更大，粗颗粒变成细颗粒的比例增大，所以产砂率较高。彭水砂石系统由于生产工艺的限制，不可能实现中石多于小石的进料状况，调整进料级配在彭水砂石系统没有多大研究价值，这就要求必须以提高转子速度获得较高的产砂率。
5.3当VI400破碎机的转子速度提高到66m/s时，设备振动显著加大，设备不能正常运行。彭水使用的3台VI400破碎机已不能突破66m/s的转子速度，这与该设备的主轴结构和轴承配置存在必然联系。主轴设计和轴承等级选用是制约转子线速度提高的主要问题。
6、结论
只有将立式破碎机的转子速度突破临界转速，才能明显提高产砂率。处理能力在不超过设备最大能力的范围内，随着进料量的增加，绝对产砂量相应增加，但产砂率没有明显变化。进料级配对产砂率有一定影响，但不管进料级配如何变化，不会超过最大产砂率。
