CN104084292B - 一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法，利用铜矿堆浸渣作为制砂原料，利用筛分控制进入制砂流程的矿渣粒度，在制砂工艺中加入去除剂除去铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸和硫酸铜，制砂工艺中脱泥浆的砂再经过中性清水浸泡漂洗工序环节脱泥水后生产出建设用砂。本发明利用铜矿堆浸渣生产建筑用砂，使废弃的铜矿堆浸渣得到有效利用、提供优质工程建设用砂，减少建设用砂开采对河滩、湖泊、海滩、山林、土地破坏，减少堆放铜矿堆浸渣对土地占用、减少水土流失与环境污染。对有铜矿堆浸渣、有建设用砂需求的地区此发明有很好的推广应用前景。

Description

一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法

技术领域

本发明属于矿业废渣利用及建筑材料技术领域。

背景技术

铜矿堆浸是一种铜矿物浸出工艺。此法使用浸出剂硫酸溶液渗入铜矿堆而溶出有用组分铜，铜矿石堆浸和含铜废石堆浸都统称铜矿堆浸，经过数十年的铜矿堆浸生产，全球已经堆存了数佰亿吨铜矿堆浸渣，今后铜矿堆浸生产中还会源源不断的产生堆浸渣。铜矿堆浸渣的基岩大部分系砂岩、斑岩、矽卡岩、花岗岩、玄武岩，含二氧化硅40％-98％，其材质和硬度大多适合用来生产建设用砂料。铜矿石堆浸渣粒度一般＜50mm，90％以上＜25mm；含铜废石堆浸渣粒度一般较大。铜矿堆浸渣残存微量硫酸和微量硫酸铜带入砂中会降低混凝土强度、影响工程质量，使铜矿堆浸渣一直以来没有用于制造建设用砂。

建设用砂有天然砂和机制砂，天然砂是自然生成的，经过人工开采和筛分的粒径＜4.75mm的岩石颗粒，包括河沙、湖砂、山砂和淡化海砂；机制砂是经除土处理，由破碎、筛分制成的粒径＜4.75mm的岩石、矿山尾矿、工业废渣颗粒，俗称人工砂。天然砂的生产对河道、湖泊、山川、海滩造成破坏。采岩石生产机制砂开采岩石、破碎岩石的成本很高，对土地山林的破坏也很严重严。

如果通过技术处理，利用废弃铜矿堆浸渣生产制造建设用砂，减少对河道、湖泊、山川、海滩、土地、山林、植被的破坏，在取得良好经济效益的同时对保护生态环境有着很大的益处。

发明内容

本发明针对国内外有大量铜矿堆浸渣，利用铜矿堆浸渣制砂，在制砂工艺过程中加入去除剂和增加中性清水漂洗工艺环节去除从制砂原料带入砂中的有害残留物，使生产出砂产品符合建设用砂标准(GB/T14684－2011)，提供优质建设用砂产品。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法，本发明利用铜矿堆浸渣作为制砂原料，利用筛分控制进入制砂流程的矿渣粒度，在制砂工艺中加入去除剂除去铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸和硫酸铜，制砂工艺中脱泥浆的砂再经过中性清水浸泡漂洗工序环节脱泥水后生产出建设用砂。

本发明将铜矿堆浸渣进行筛分，筛下矿渣进入制砂流程，含铜品位高的筛上矿渣破碎后返回堆浸，含铜品位低的筛上矿渣破碎后返回制砂流程，其中，含铜品位高为矿渣含铜≥0.1％：含铜品位低为矿渣含铜小于0.1％；筛分筛板筛孔孔径在10mm×10mm至50mm×50mm之间。

本发明将铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸、硫酸铜采用去除剂去除；铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸、硫酸铜的去除方法是采用氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢铵、石灰、石灰石粉、水泥中的一种或几种任意组合作为去除剂；去除剂加入量为进入制砂流程铜矿堆浸渣重量的0.00001％—10％；去除剂在料仓、给料、皮带运输、制砂、筛分、脱泥工艺环节的一个环节或多个环节加入。

本发明方法有别于常规的开采岩石制砂方法，此方法的制砂原料是铜矿酸浸堆浸废弃的堆浸渣；该方法有别于常规的矿山尾矿、工业废渣经除土处理，由破碎、筛分制砂方法，此方法在制砂工艺中根据铜矿堆浸渣的成分特点增加了去除有害残留物质的处理，增加了出产品砂之前的中性清水浸泡漂洗工序。

本发明在常规制砂流程的砂子脱泥浆工序之后增加了中性清水浸泡漂洗砂子的工艺环节，确保生产出的产品砂不含酸碱和其它对建筑有害的残留物，使生产出的产品符合建设用砂标准(GB/T14684－2011)。

铜矿堆浸渣在制砂设备中通过碰撞、碾压、研磨等机械作用，硬质岩变成沙粒，软质岩变成泥。从制砂设备排除的物料给入筛分设备，粒度≥4.75mm的渣返回制砂设备，粒度＜4.75mm砂粒和泥给入砂泥水分离设备。在砂泥水分离设备中分离出粒度≥0.15mm的砂和含砂粒度＜0.15mm泥浆。砂给入砂浸泡漂洗分离设备、再次清洗砂子和分离除砂子中的残留的泥水、生产出合格建设用砂。在制砂工艺流程中添加铜矿堆浸渣有害残留物去除剂，有害残留物和去除剂反应生成粒度很细的无害沉淀物进入泥水中。两段分离设备产出泥浆泥水进入防渗泥水分离库，沉淀物随泥沉淀，清水返回使用。

在制砂工艺流程中添加铜矿堆浸渣有害残留物去除剂，在常规制砂工艺流程的砂泥水分离的后端增加中性清水浸泡漂洗砂子的工序，再次清洗砂子和分离砂子中的泥水。

本发明所述在制砂工艺流程中添加铜矿堆浸渣有害残留物去除剂，去除剂由氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢铵、石灰、双飞粉(石灰石粉)、水泥中的一种或几种组合加入制砂工艺流程中，去除剂加入量为进入制砂流程铜矿堆浸渣重量的0.00001％—10％、使制砂流程中砂浆PH＞5.0，去除剂可以在料仓、给料、皮带运输、制砂、筛分、脱泥工艺环节的一处或多处加入。

常规制砂流程中砂子脱泥浆工序之后直接产出成品砂，这对于开采岩石制砂、使用不含有害物质的矿山尾矿和工业废渣制砂是可行的。铜矿堆浸渣含有微量硫酸和硫酸铜，在制砂生产中会进入流程水中，流程中加入去除剂，硫酸和硫酸铜与去除剂反应生成硫酸钙(石膏)、碳酸铜、氢氧化铜沉淀物，沉淀物颗粒细小、在砂泥水分离工序和中性清水浸泡漂洗砂子工序随泥浆泥水流入泥水分离库(池)。砂泥水分离工序分离出砂进入中性清水浸泡漂洗砂子的最后工艺环节，再次清洗砂子和分离除砂子中的含泥水。泥浆泥水流入泥水分离库(池)沉淀分离出泥和清水，沉淀物随泥沉淀，清水返回使用。

去除剂的加入和中性清水浸泡漂洗砂子工艺环节的增加，确保生产出的产品砂不含酸碱和其它对建筑有害的残留物，使生产出的产品符合建设用砂标准(GB/T14684－2011)，同时流程中水循环使用，避免废水外排。铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸、硫酸铜危险有害物实现无害化处理。

本发明的有益效果是，能够利用铜矿堆浸渣制造出合格的建设用砂，克服堆浸渣中残留的有害物质对建设用砂产品质量的不利影响。没有开采岩石和岩石破碎(破碎至50mm以下)的生产成本。铜矿堆浸渣实现无害化处理。减少人工砂开采对河道、湖泊、山川、海滩、土地、山林、植被的破坏，减少铜矿堆浸渣对土地的占用。本发明有良好经济效益和生态环境效益。

下面结合说明书附图和实施例进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法，本发明利用铜矿堆浸渣作为制砂原料，利用筛分控制进入制砂流程的矿渣粒度，在制砂工艺中加入去除剂除去铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸和硫酸铜，制砂工艺中脱泥浆的砂再经过中性清水浸泡漂洗工序环节脱泥水后生产出建设用砂。

本发明将铜矿堆浸渣进行筛分，筛下矿渣进入制砂流程，含铜品位高的筛上矿渣破碎后返回堆浸，含铜品位低的筛上矿渣破碎后返回制砂流程，其中所述含铜品位高为0.1％-0.5％：所述含铜品位低为0.05％-0.1％；筛分筛板筛孔孔径在10mm×10mm至50mm×50mm之间。

本发明将铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸、硫酸铜采用去除剂去除；铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸、硫酸铜的去除方法是采用氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢铵、石灰、石灰石粉、水泥中的一种或几种任意组合作为去除剂；去除剂加入量为进入制砂流程铜矿堆浸渣重量的0.00001％—10％；去除剂在料仓、给料、皮带运输、制砂、筛分、脱泥工艺环节的一个环节或多个环节加入。

本发明在常规制砂流程的砂子脱泥浆工序之后增加了中性清水浸泡漂洗砂子的工艺环节，确保生产出的产品砂不含酸碱和其它对建筑有害的残留物，使生产出的产品符合建设用砂标准(GB/T14684－2011)。

铜矿酸浸堆浸生产提取铜完成后，停止在堆浸渣表面喷洒含硫酸浸出剂，堆浸渣中液体淋漓殆尽，形成铜矿堆浸渣。铜矿堆浸渣经过检测放射性和强度符合建筑建材使用标准，就可以作为制造建设用砂原料。软质岩石比例小、通过一年以上雨水淋洗的铜矿堆浸渣作为制砂原料更好。

把铜矿堆浸渣装载搬运入制砂原料仓，通过给料机加入制砂原料，同时可以加入去除剂，原料输送到双层振动筛筛分，双层振动筛上层筛筛孔径在10mm×10mm至50mm×50mm之间根据需要选择，下层筛板筛孔孔径选择为5mm×5mm。筛上矿渣送去破碎，含铜品位高的筛上矿渣破碎后返回堆浸，含铜品位低的筛上矿渣破碎后返回制砂流程，矿渣含铜品位高低的界限可以根据堆浸生产效益在矿渣含铜0.05％-0.5％之间选择。下层筛板筛上物料送入制砂机、制砂机出料返回双层振动筛。振动筛下层筛板筛下的砂泥给入砂泥水分离设备分离出砂和泥浆，分离出的砂进入砂浸泡漂洗分离设备洗涤分离出合格建设用砂和泥水，两段分离设备产出泥浆泥水进入防渗泥水分离库。

防渗泥水分离库返回清水可以加入到筛分、砂泥水分离设备、砂浸泡漂洗分离设备。流程需要补加清水，清水加入砂浸泡漂洗分离设备。

制砂设备可以使用立轴式破碎机、冲击式制砂机、反击破碎机、棒磨机、球磨机、自磨机、半自磨机、短头圆锥破碎机、辊式破碎机。砂泥水分离设备可以使用轮式洗砂机、螺旋分级机、脱水筛。砂浸泡漂洗分离设备可以使用轮式洗砂机、螺旋分级机。

筛分可以采用湿式筛分，也可以采用干式筛分。采用湿式筛分时返回使用的清水送到振动筛，采用干式筛分时返回使用的清水不到振动筛，返回使用的清水送入砂泥水分离设备。

铜矿堆浸渣制造建设用砂实施例

发明者设计了工业化生产工艺流程，按小时处理60t铜矿堆浸渣的产能配置了工艺流程设备：60m³原料仓—400*600槽式给料机—B600皮带运输机—1860双层振动筛。1860双层振动筛上层筛板筛孔15mm×15mm、下层筛板筛孔5mm×5mm。上层筛筛上含铜品位≥0.10％的铜矿堆浸渣经过2台PEF150×750颚式破碎机破碎后返回堆浸生产；上层筛筛上含铜品位＜0.10％的铜矿堆浸渣渣颚式破碎机破碎后返回制砂流程。1860双层振动筛下层筛板筛上物料送入VSI9527立轴式制砂机、制砂机出料返回双层振动筛，1860双层振动筛下层筛板筛下的砂泥给入1.5*7.5m螺旋分级洗砂机(砂泥水分离设备)分离出砂和泥浆，砂进入直径3m的轮式洗砂机(砂浸泡漂洗分离设备)洗出合格建设用砂、分离出泥水，两段分离设备产出泥浆泥水进入沉降面积2000㎡的防渗泥水分离库，库中清水用流量50m³/h扬程50m的清水泵泵送到1860双层振动筛(或1.5*7.5m螺旋分级洗砂机)。

通过近半年的生产，所产出的建设用砂产品经公路、铁路建设单位的质监部门检定，所生产砂料的各项工程技术性能均符合建筑用砂标准(GB/T14684－2011)。现已销售数万m³砂料，所浇灌的混凝土质量较好。

经济社会效益简析

本发明是一种利用铜矿堆浸渣生产工业建设用砂的方法，其生产原料是废弃的铜矿堆浸渣，原料成本较低。与一般的采石生产砂的方法相比，省去了采石及碎石工序，节省两道生产工序的成本。根据实际工业化生产情况计算，一般情况下，生产1m³机制砂，其制造成本30元左右。按目前的砂石料市场情况，1m³机制砂出厂销售价格在70元/m³以上，每生产1m³机制砂将会产生40元以上的经济效益。由于此法采用的原料是工业废弃物，对区域环境的有效治理、减少国土资源的开采、保护生态环境有着较大的社会效益。所以，实施本发明所介绍的方法具有较好的经济效益和较大的社会效益。

推广应用前景

全球已经堆存了数佰亿吨铜矿堆浸渣，今后铜矿堆浸生产中还会源源不断的产生堆浸渣。利用铜矿堆浸渣制造出合格的建设用砂，生产1m³砂的利润40元以上，产值利润率＞50％。

铜矿堆浸渣用于制砂，实现铜矿堆浸渣无害化处理。减少人工砂开采对河道、湖泊、山川、海滩、土地、山林、植被的破坏，减少铜矿堆浸渣对土地的占用。本发明有良好经济效益和生态环境效益。

Claims (3)

1.一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法，其特征在于，利用铜矿堆浸渣作为制砂原料，利用筛分控制进入制砂工艺流程的矿渣粒度，在制砂工艺流程中加入去除剂除去铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸和硫酸铜；去除剂在料仓、给料、双层振动筛、制砂设备、砂泥水分离设备工艺环节的一个环节或多个环节加入；制砂工艺流程中脱泥浆的砂再经过中性清水浸泡漂洗工序环节脱泥水后生产出建设用砂。

2.根据权利要求1所述的一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法，其特征在于，将铜矿堆浸渣进行筛分，筛下矿渣进入制砂工艺流程，含铜品位高的筛上矿渣破碎后返回堆浸，含铜品位低的筛上矿渣破碎后返回制砂工艺流程，其中，含铜品位高为矿渣含铜≥0.1％；含铜品位低为矿渣含铜小于0.1％；筛分筛板筛孔孔径在10mm×10mm至50mm×50mm之间。

3.根据权利要求1所述的一种利用铜矿堆浸渣制造建设用砂的方法，其特征在于，铜矿堆浸渣中残留的微量硫酸、硫酸铜的去除方法是采用氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢铵、石灰、石灰石粉、水泥中的一种或几种任意组合作为去除剂；去除剂加入量为进入制砂工艺流程铜矿堆浸渣重量的0.00001％—10％。