CN107913777A - 一种以尾矿砂为主要原料的机制砂及干法制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种以尾矿砂为主要原料的机制砂及干法制作工艺，涉及机制砂的制作工艺，解决尾矿砂无法再利用成为机制砂的问题，该工艺采用原料为粒径小于5mm的无法用作混凝土中砂原料的尾矿砂，可掺入0‑50％大于5mm的碎石，通过原料除泥工序，分离细砂、粗砂和碎石工序，粗砂和碎石细碎工序，细砂脱粉工序，粗砂和细砂搅拌混合加湿工序等，将尾矿砂制为合格的机制砂，通过本工艺所生产的机制砂产品质量达到了建设用中砂标准，既可解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，又可以替代天然砂，从而达到保护环境的目的。

Description

一种以尾矿砂为主要原料的机制砂及干法制作工艺

技术领域

本发明涉及机制砂的制作工艺，具体的说是一种以尾矿砂为主要原料的机制砂及其干法制作工艺。

背景技术

作为混凝土的主要组分之一，砂在混凝土制品中起到充填、抗变形作用，可以提高混凝土的致密性、力学稳定性和耐久性，对混凝土工程质量影响较大。有关资料显示，2016年，我国建筑砂石总产销量约150亿吨，其中砂总产量约50亿吨，行业产值近1万亿。

我国建筑工程量巨大，建筑用天然砂主要是河砂、江砂、海砂和平原地下卵砂。经过近半个世纪的高强度开采，我国优质天然砂资源逐步枯竭。天然砂开采对河道和土壤生态影响极大，其治理恢复周期长达数百年,几乎无法恢复到开采前的生态水平。海砂资源量较大，但由于其中氯离子超标，使用海砂将严重腐蚀混凝土结构，在目前技术水平下，建筑上海砂没有大规模利用价值。西方发达国家早在上个世纪就陆续压缩了天然砂的开采规模。近年来我国也逐渐加大了内河及沿海天然砂限采、禁采力度。目前，我国建筑用机制砂主要是粗砂，能够有效替代天然砂的机制中砂大规模生产技术尚不成熟或生产成本过高。为此，我国实际工程施工中主要采用机制粗砂搭配含泥粉量较高的天然细砂使用，产品质量波动较大。

目前，我国干法制砂楼成套装备主要有某公司引进的日本寿技研制作所的V7制砂楼和国内某矿机公司VU制砂楼。工艺流程如图1，图2。

V7和VU制砂楼工艺主要特点如下：

1.原料以大于5mm石子为主，少量掺入尾矿砂，但要求原料基本不泥。

2.原料首先进入破碎机细碎。然后通过空气筛或模控筛风选实现粗细颗粒分离，超标粗颗粒循环破碎，细泥粉统一由除尘器收集。VU制砂楼增加了对分离出来的合格机制砂颗粒表面进行整形。最后合格机制砂通过加湿机润湿后形成机制砂成品。

3.楼式布局中，V7和VU制砂楼破碎机布置在楼的顶部，通过提升机将原料送入制砂机，实现自上而下的细碎、风选、粒优、加湿等工序。

V7和VU制砂楼工艺关键设备和有关问题总结：

1.制砂机上，V7采用kemco五流道型转子，VU采用四流道性转子，制砂机内腔反击板主要为传统圆形衬板。模控筛或空气筛主要利用高压风选实现粗细颗粒分离，料层较厚或处理物料含水量上升时，需要增加风压。VU系统粒优机模仿天然砂成砂原理，提升了产品粒形。

2.两套制砂成套装备总体上对原材料含水、含泥粉要求较高，单吨产能装机功率较高，制砂楼的钢结构抗振动设计要求较高。

尾矿砂是生产机制碎石的副产品，由于含泥量高、级配不合理等因素而无法有效替代天然砂。据统计，我国建筑石料开采中年产尾矿砂约30亿吨，其中东部地区部分利用水冲洗形成机制粗砂，可以部分替代天然砂；中西部地区尾矿砂由于缺水、干法除泥技术成本高、加工成的机制砂产品质量波动大、环保措施不严密等原因导致利用途径有限，主要排放到自然环境中。因此，发展以尾矿砂为主要原料生产可替代天然砂的机制中砂技术和成套装备，既可解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，又可以替代天然砂，从而达到保护环境的目的。同时我国建筑用砂需求总量比较大，利用尾矿砂大规模生产优质机制砂也是我国建筑砂石产业发展的趋势。

目前也有一些尾矿生产机制砂和楼式制砂系统的生产专利技术，例如，CN101708968A公开了一种天然砂、特细砂、机制砂进行混合，生产出细度模数符合标准的混合砂；CN102173626A公开了利用自然冷却高炉渣和石灰石尾矿配制复合机制砂的工艺；CN202037066U公开了一种级配和细度模数可调的机制砂湿法生产工艺；CN1648094公开了一种人工砂石系统半干式制砂工艺，该工艺强调在立轴式制砂机生产过程中，随时依据排料细度模数调整给料参数，该工艺同时设计了机制砂细度模数调节工艺；CN1344592公开了一种利用废弃的高炉水渣和电厂粉煤灰，通过烘干、粉碎过筛、分级后按一定的比例混合后生产出级配和细度模数可控的人工砂；CN101134226公开了一种半干式制砂工艺，该工艺由人工砂细度模数的自动控制、石粉含量的自动控制和成品砂含水率的自动控制，并将这几个自动控制技术贯穿于粗碎、中碎和细碎过程。CN104261709A公开了一种利用尾矿砂进行砂级配改良的方法，即对尾矿砂进行筛分并检测细度模数，对需改良砂进行筛分并检测细度模数，然后二者按比例混合生产符合Ⅱ区中砂标准的机制砂。CN103769293A公开了一种利用铁尾矿砂制建筑用沙方法，即首先对尾矿砂进行强磁选、重选、旋流器、高频筛依次进行脱铁、脱硫、脱泥和脱水生产合格的建筑用细沙。CN204276105U公开了一种楼式制砂系统，特点是利用框架结构，自上而下至底层框架布置选粉机、破碎机、给料机和搅拌机以及自顶到底的提升机。CN104907151A公开了一种楼式制砂生产线及其制砂方法，特点是石料通过皮带机输送至主制砂机进行制砂，主制砂机排出的砂料通过提升机和输送机输送至筛分机，经筛分后符合要求的砂粒自出料口一进入分选机除去超标石粉，筛分出来的颗粒较大的砂粒进入高速副制砂机修型后重新进入主制砂机进行进一步研磨破碎制砂。上述专利技术总体上，要不对原料限制较多；要不生产工艺控制要求较高；要不只注重部分工艺质量指标的控制，要不就是装机功率较高、生产过程复杂。

因此，从以上建筑用砂发展情况、干法制砂楼装备现状和制砂技术专利分析，以尾矿砂为主要原料的干法制砂技术几乎还是空白。但我国建筑用砂供需面临严峻的挑战，发展尾矿砂大规模低成本环保生产可替代天然砂的机制砂成套装备意义重大。

发明内容

本发明意在提供一种以尾矿砂为主要原料的机制砂及干法制作工艺，通过本工艺既满足建筑用砂的需求又能解决大量尾矿砂无处可用的窘境。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种以尾矿砂为原料的干法楼式制砂工艺，该工艺的原料为粒径小于5mm的无法用作混凝土中砂原料的尾矿砂。

所述原料中还包括粒径大于5mm的碎石，掺入比例为0-50％。

其工艺包括：

1)除泥工序，通过除泥机对原料进行除泥，原料中的泥质物去除率达到80％以上；

2)碎石和粗砂细碎工序，1)中脱泥后物料通过提升机进入振动筛进行碎石、粗砂和细砂分级，其中，分离出的细砂进入脱粉机脱除超标石粉，脱粉率不低于70％，粗砂进入分料箱，分离为合格粗砂和超标粗砂，超标粗砂和碎石进入立轴式制砂机进行细碎，细碎成粒径为0-5mm为主的细碎料，并经过提升机和振动筛形成闭环处理工艺；

3)粗砂和细砂搅拌混合工序，2)中的合格粗砂和脱粉后的细砂进行搅拌混合，形成合格机制砂；

4)回收工序，工序1)和工序2)中的泥质物和石粉分别由除尘器回收。

所述工序3)中合格粗砂和脱粉后的细砂共同进入搅拌加湿机进行搅拌加湿，砂粒含水率为5％～10％，形成机制砂成品。

所述立轴式制砂机的转子外壁设有四流道，四流道成十字形分布，沿转子的径向剖面流道呈L形，在流道的短边上沿垂直转子轴向的方向分别固定有打击板，打击板可以对制砂机转子抛出的低速砂石料进行加速，同时垂直或接近垂直角度打击反击板反弹砂石料，立轴式制砂机的内腔周边设有反击板，所述反击板呈锯齿状，保证制砂机转子抛料能够垂直或接近垂直的角度碰撞反击板。

所述搅拌加湿机为处理散料能力较大的双轴搅拌机。

本发明的有益效果是：通过本工艺所生产的机制砂产品质量达到了建设用中砂标准，既可解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，又可以替代天然砂，从而达到保护环境的目的，将有效解决我国建筑石料矿山尾矿砂难题，为我国建筑行业实现替代天然砂战略提供了一个有效的解决方案，同时对其他矿山尾矿废石利用提供了一个途径。

附图说明

图1 V7制砂楼系统的框图，

图2 VU制砂楼系统的框图，

图3立轴式制砂机转子的截面图，

图4本工艺制砂系统结构布局简图，

图5实施例一中制砂工艺流程图，

图6实施例二中制砂工艺流程图。

图中，1转子，2流道，3打击板，4反击板，5制砂楼，6振动筛、7除泥机、8提升机、9除尘器、10制砂机、11搅拌加湿机，12脱粉机.

具体实施方式

一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，该工艺的原料为粒径小于5mm的无法用作混凝土中砂原料的尾矿砂。

所述原料中还包括粒径大于5mm的碎石，掺入比例为0-50％。

其工艺包括：

1)除泥工序，通过除泥机对原料进行除泥，原料中的泥质物去除率达到80％以上；

2)碎石和粗砂细碎工序，1)中脱泥后物料通过提升机进入振动筛进行碎石、粗砂和细砂分级，其中，分离出的细砂进入脱粉机脱除超标石粉，脱粉率不低于70％，粗砂进入分料箱，分离为合格粗砂和超标粗砂，超标粗砂和碎石进入立轴式制砂机进行细碎，细碎成粒径为0-5mm为主的细碎料，并经过提升机和振动筛形成闭环处理工艺；

3)粗砂和细砂混合工序，2)中的合格粗砂和脱粉后的细砂进行搅拌混合，形成合格机制砂；

4)回收工序，工序1)和工序2)中的泥质物和石粉分别由除尘器回收。

根据该工艺所涉及的制砂系统包括制砂机、振动筛、除泥机、脱粉机、提升机、除尘器和搅拌加湿机，制砂楼由上往下分别安装有振动筛、脱粉机和搅拌加湿机，在制砂楼的一侧，位于振动筛和脱粉机之间设有除泥机，提升机位于制砂楼的侧面，在制砂楼的下部还设有制砂机，制砂机有单独钢结构，不固定在制砂楼上，消除制砂机和振动筛同时放在一套钢结构上时的共振效应，降低制砂楼钢结构设计难度，除泥机和制砂机的出料口下方设有物料传送带，能将物料送至提升机的入料装置中，脱粉机和除泥机分别与除尘器相连。振动筛的筛分层不少于三层，用于碎石、粗砂和细砂分离，其中底层筛网之上的一层筛网起到调节粗细砂粒的筛分效率作用，筛网孔径一般为2-3.5mm，同时优化粗砂级配。脱粉机连接的除尘器同时保证振动筛、破碎机、输送系统的负压工况。在制砂机、除泥机等易损设备上方不布置重型设施并安置电动起吊装置，提高日常检修的效率和便捷性。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一

江苏某公司制砂楼项目

该公司位于江苏镇江，原料为石灰石。该公司年产尾矿砂近200万吨，由于用途有限，长期以来主要堆积与公司采空区。2016年，该公司基于市场需求和本制砂系统特点，选择以依据本工艺开发的SCM-200型制砂楼，并根据市场情况和原料特点，对局部进行了调整，制砂机采用转子为三流道结构，振动筛为3mm筛孔和5mm筛孔的两层筛，原料为90％的尾矿砂和10％的5-16mm碎石的混合料，小时处理能力200吨，其中制砂成品170吨。工艺流程如图3所示:

原料基本参数和成品检测结果如下表所示。

江苏某矿山SCM制砂相关参数

目前系统小时产量平均172吨，产品天然砂替代率约90％，用电量4.7kwh/吨、综合生产成本5.5元/吨。

实施例二

湖北某建筑石料矿制砂楼项目

该公司位于湖北咸宁，原料为石灰石。该公司年产尾矿砂近100万吨，前期部分堆存于矿山采场，大部分低价出售用作路基料，严重影响公司效益，资源利用水平也比较低。2016年，该公司基于市场需求和本制砂系统特点，较完整地选择了依据本工艺开发的SCM-150型制砂楼，其中振动筛底层筛网孔径2.5mm，原料全部利用矿山尾矿砂，小时处理能力150吨，其中机制砂成品130吨。系统布局如图4：

原料基本参数和成品检测结果如下表所示。

湖北某矿山SCM制砂相关参数

实施比较

下表机制砂样本基本代表了我国机制砂产品质量现状，通过以上两个实施案例可以看出，本工艺技术所生产的机制砂产品质量达到了建设用中砂标准，将有效解决我国建筑石料矿山尾矿砂难题，为我国建筑行业实现替代天然砂战略提供了一个有效的解决方案，同时对其他矿山尾矿废石利用提供了一个途径。

机制砂取样情况表

Claims (8)

1.一种机制砂，其特征是，其原料组成主要为尾矿砂。

2.根据权利要求1所述的一种机制砂，其特征是，所述原料组成中还包括碎石。

3.一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，其特征是，该工艺的原料为粒径小于5mm的无法用作混凝土中砂原料的尾矿砂。

4.根据权利要求3所述的一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，其特征是，所述原料中还包括粒径大于5mm的碎石，掺入比例为0-50％。

5.根据权利要求3或4所述的一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，

其工艺包括：

1)除泥工序，通过除泥机对原料进行除泥，原料中的泥质物去除率达到80％以上；

2)碎石和粗砂细碎工序，1)中脱泥后物料通过提升机进入振动筛进行碎石、粗砂和细砂分级，其中，分离出的细砂进入脱粉机脱除超标石粉，脱粉率不低于70％，粗砂进入分料箱，分离为合格粗砂和超标粗砂，超标粗砂和碎石进入立轴式制砂机进行细碎，细碎成粒径为0-5mm为主的细碎料，并经过提升机和振动筛形成闭环处理工艺；

3)粗砂和细砂搅拌混合工序，2)中的合格粗砂和脱粉后的细砂进行搅拌混合，形成合格机制砂；

4)回收工序，工序1)和工序2)中的泥质物和石粉分别由除尘器回收。

6.根据权利要求5所述的一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，其特征是，所述工序3)中合格粗砂和脱粉后的细砂共同进入搅拌加湿机进行搅拌加湿，砂粒含水率为5％～10％，形成机制砂成品。

7.根据权利要求5所述的一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，其特征是，所述立轴式制砂机的转子外壁设有四流道，四流道成十字形分布，沿转子的径向剖面流道呈L形，在流道的短边上沿垂直转子轴向的方向分别固定有打击板，立轴式制砂机的内腔周边设有反击板，所述反击板呈锯齿状。

8.根据权利要求6所述的一种以尾矿砂为主要原料的干法楼式制砂工艺，其特征是，所述搅拌加湿机为处理散料能力较大的双轴搅拌机。