CN108609881A - 基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，所述方法包括：在由原料矿石碎石到机制砂的干法工艺的生产线上，向原料矿石中添加整形添加剂；所述整形添加剂的添加质量为原料矿石质量的0.001％～0.5％；本发明提出了整形添加剂的新概念，在由原料矿石碎石到机制砂的破碎和整形过程中，能够有效地防止石粉粒子团聚和粘聚，改善物料流动性，提高筛分效率，从而能提高机制砂生产工艺中的破碎和整形效率，且其掺加量不超过0.5％；所述整形添加剂具有助磨作用、石粉的分散作用，而且不影响砂浆的使用性能甚至有助于砂浆的使用性能；掺加本发明所述整形添加剂后所生产的机制砂，石粉含量可降到8.0％以下，机制砂产量可提高约9％。

Description

基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法

(一)技术领域

本发明涉及一种提高机制砂整形效率的方法，尤其涉及一种基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法。

(二)背景技术

近20～30年来，建筑业迅猛发展，用于水泥砂浆的天然砂资源已越来越少或接近枯竭。为此，开发由岩石加工而成的机制砂显得十分重要。有用鹅卵石加工成机制砂，有用石灰石、砂岩、石英岩和花岗岩等加工成机制砂。但未通过整形的机制砂，粒型差毛刺多，不受欢迎。机制砂生产工艺有干法和湿法二种工艺。对于干混砂浆而言，宜采用干法工艺制砂，即采用的岩石原料是干的，生产出来的机制砂还是干的，由此生产得到的机制砂可以免烘干。

机制砂的干法生产工艺：①破碎：干的碎石通过破碎，使粒型达到所需要的大小。②筛分分级：将机制砂进行分级，精细控制机制砂的级配，其中不合格的物料返回进行重新破碎，多余石粉经除尘集粉系统收集。③整形(老的工艺中不含整形)(粒型优化)：机制砂进入粒优机，进行优化，有效地去除准成品砂表面的毛刺和残余棱角。④分离石粉：在生产过程中产生的多余石粉经筛分并经除尘器收集。⑤成品储存：成品机制砂由输送系统送至成品料库。

所谓机制砂的整形，就是将初级机制砂送入特定的整形(粒型优化)设备中通过“石打石”或“石打铁”的工艺，进行优化，有效地去除准成品砂表面的毛刺和残余棱角。产品颗粒接近立方体，粒形好、级配合理、细度模数可调节。

石灰石的主要矿物为方解石，莫氏硬度低，易通过整形工艺优化机制砂的粒型。花岗岩中的主要矿物为石英和长石等，莫氏硬度高，其整形效率比石灰石机制砂低。目前，采用石灰石、且通过整形加工得到的机制砂，可部分替代、也可全部替代天然砂用于配制干混砂浆。

对于干混砂浆，在砂浆和易性良好、收缩小和强度保证的条件下，其配合比大约为胶凝材料(水泥+粉煤灰+矿渣微粉+石灰石粉+其他矿物粉)：已整形的机制砂＝200：800千克/吨。对于M10的砂浆并采用42.5级通用硅酸盐水泥，每吨干混砂浆中水泥+其他胶凝材料等(石灰石粉)大约＝125+75千克。由此可见，留在机制砂中的石灰石粉应小于8％～10％，多余的石粉将(严重)影响砂浆的性能。

但在实际机制砂的生产过程中，由于石灰石的莫氏硬度低和易整形，在这种由石灰石加工破碎并通过整形优化制得的机制砂中的石粉(小于0.08mm的颗粒)含量高，一般为30％左右。由于石粉多，石粉易粘在砂颗粒表面，不仅降低了整形效率，而且会影响砂与水泥石的粘结强度；石粉易成团，会降低砂浆的强度；留在机制砂中的石粉过多，会降低砂浆的各种性能。而且不易使石粉由机制砂中分离出来。

(三)发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了整形添加剂这一新概念，即采用表面活性剂作为整形添加剂的解决方案。本发明将整形添加剂添加到机制砂生产线的原料矿石碎石的入口，并按机制砂的台时产量连续添加一定剂量的整形添加剂，确保机制砂中石灰石粉应小于5％～10％，以提高整形效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，所述方法包括：

在由原料矿石碎石到机制砂的干法工艺的生产线上，向原料矿石中添加整形添加剂；

所述整形添加剂的添加质量为原料矿石质量的0.001％～0.5％；

所述原料矿石碎石为石灰石(氧化钙含量为48％以上)或石灰石采矿废石(氧化钙含量为28～48％)的碎石；

所述整形添加剂选自胺类极性分子、醇类极性分子、水泥混凝土用普通减水剂、水泥混凝土用高效减水剂、水泥混凝土用聚羧酸系高性能减水剂；其中，所述胺类极性分子例如：三乙醇胺、聚醚醇胺、聚合醇胺、三异丙醇胺；所述醇类极性分子例如：乙二醇、丙二醇、二乙二醇；所述水泥混凝土用普通减水剂例如：木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁和糖钙；所述水泥混凝土用高效减水剂例如：萘系磺化物与甲醛缩合的盐类减水剂、脂肪族类减水剂。

进一步，所述整形添加剂为木质素磺酸钠，并且所述木质素磺酸钠的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.5％，优选0.01～0.025％。

进一步，所述整形添加剂为三乙醇胺，并且所述三乙醇胺的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.15％，优选0.005～0.02％。

进一步所述整形添加剂为木质素磺酸钠和三乙醇胺的组合，并且其中，所述木质素磺酸钠的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.2％(优选0.005～0.02％)，所述三乙醇胺的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.1％(优选0.005～0.015％)。

通常，机制砂干法工艺的生产线包括破碎、筛分分级、整形、分离石粉、成品储存5个操作单元，每个操作单元的功能分别为：

①破碎：干的原料矿石通过破碎，使粒型达到所需要的大小；

②筛分分级：对经过破碎的原料进行分级，精细控制机制砂的级配，其中不合格的物料返回进行重新破碎，多余石粉经除尘集粉系统收集；

③整形(粒型优化，传统工艺中不含整形)：经过筛分分级的碎石进入粒优机，进行优化，有效地去除准成品砂表面的毛刺和残余棱；

④分离石粉：在整形过程中产生的多余石粉经筛分并通过除尘器收集；

⑤成品储存：成品机制砂由输送系统送至成品料库。

当今先进的机制砂干法生产工艺中，原料矿石(碎石)为石灰石或石灰石采矿废石，集破碎、整形和分级于一体，通过立轴冲击式破碎机，采用三孔冲击式封闭式转子，通过“石打石”的原理，实现转子对进入破碎机的原矿石碎石进行破碎和整形，实现自生破碎，对大颗粒物料进行一次或多次(或循环)破碎和整形。经过破碎和整形得到的机制砂，还必须要进行分级振动筛分，多余石粉经脉冲除尘器收集，确保机制砂中石灰石粉应小于5～10％，以实现清洁生产，最终得到骨料粒形圆润、级配好的机制砂。

但在实际机制砂的生产过程中，由于石灰石的莫氏硬度低和易整形，在这种由石灰石加工破碎并通过整形优化制得的机制砂中的石粉(小于0.08mm的颗粒)含量高，一般为30％左右。由于石粉多，石粉易粘在砂颗粒表面，不仅降低了整形效率，而且会影响砂与水泥石的粘结强度；石粉易成团，会降低砂浆的强度；留在机制砂中的石粉过多，会降低砂浆的各种性能，而且不易使石粉由机制砂中分离出来。

在破碎和整形过程中，部分颗粒逐步细化，比表面积增大，其表面因断键而荷电，粒子相互吸附并出现团聚，使整形效率下降。本发明所提出的掺加整形添加剂，可以防止粒子团聚，改善物料流动性，从而提高破碎和整形效率，缩短整形时间。

如何选择整形添加剂？借用助磨剂的原理，可缩小这种表面活性剂的选择范围。宜选用可作为助磨剂使用的表面活性剂作为整形添加剂。因此，整形添加剂可优选下列表面活性剂：胺类极性分子(三乙醇胺、聚醚醇胺、聚合醇胺、三异丙醇胺)、醇类极性分子(乙二醇、丙二醇、二乙二醇)、水泥混凝土用普通减水剂(木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁和糖钙)、水泥混凝土用高效减水剂(萘系磺化物与甲醛缩合的盐类减水剂、脂肪族类减水剂)和水泥混凝土用聚羧酸系高性能减水剂。

在破碎和整形过程中，例如，当添加木质素磺酸钠作为整形添加剂时，首先它可作为助磨剂，具有降低比表面能和“楔入”石灰石粒子裂缝的作用，还具有石粉的分散作用；可作为减水剂，亲水端在水中，憎水端接触固体，使水泥和石粉等颗粒带电，从而具有减水作用，可提高砂浆的和易性和强度，性价比高。

在破碎和整形过程中，例如，当添加萘系减水剂作为整形添加剂时，其整形效果和对砂浆和易性及强度的提高，优于木质素磺酸钠，但性价比低。

在破碎和整形过程中，例如，当添加聚羧酸系高性能减水剂作为整形添加剂时，其整形效果和对砂浆和易性及强度的提高，优于木质素磺酸钠和萘系减水剂，但性价比低。

由于聚羧酸系减水剂和萘系外加剂二者之间是不相容的，因此应该避免两者同时掺加。例如，当机制砂拌制砂浆或混凝土时用到萘系外加剂或聚羧酸系减水剂，则相应的不使用聚羧酸系减水剂或萘系外加剂作为机制砂的整形添加剂，以避免二者之间的不相容。

在破碎和整形过程中，例如，当添加三乙醇胺作为整形添加剂时，其可作为助磨剂，具有降低比表面能和“楔入”石灰石粒子裂缝的作用，还具有石粉的分散作用，但不具有减水作用。

在破碎和整形过程中，例如，当共同添加三乙醇胺和木质素磺酸钠作为整形添加剂时，首先这两者的组合可作为助磨剂，具有降低比表面能和“楔入”石灰石粒子裂缝的作用，还具有石粉的分散作用；还可作为减水剂，亲水端在水中，憎水端接触固体，使水泥和石粉等颗粒带电，从而具有减水作用，可提高砂浆的和易性和强度。这种共同添加，主要是充分利用了三乙醇胺的助磨作用和分散作用，同时利用了木质素磺酸钠的助磨作用和分散作用，以及减水作用。性价比高。

相对于现有技术，本申请的有益效果在于：

本发明提出了整形添加剂的新概念，在机制砂破碎和整形过程中，能够有效地防止石粉粒子团聚和粘聚，改善物料流动性，提高筛分效率，从而能提高机制砂生产工艺中的破碎和整形效率，且其掺加量不超过0.5％。所述整形添加剂具有助磨作用、石粉的分散作用，而且不影响砂浆的使用性能甚至有助于砂浆的使用性能。掺加本发明所述整形添加剂后所生产的机制砂，石粉含量可降到8.0％以下，机制砂产量可提高约9％。

(四)具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

生产机制砂的原料矿石碎石为石灰石碎石，采用干法工艺，主要设备为集破碎、整形和分级于一体机制砂生产线，通过立轴冲击式破碎机，采用三孔冲击式封闭式转子，通过“石打石”的原理，实现转子对进入破碎机的原料进行破碎和整形，实现自生破碎，对大颗粒物料进行再次(或循环)破碎和整形。

整形添加剂1为木质素磺酸钠(市售，禾木牌，固体粉末，水泥混凝土用减水剂，减水率为12.5％)，按下表将木质素磺酸钠添加到上述机制砂生产线的原料矿石碎石的入口，按机制砂的台时产量连续添加不同剂量的整形添加剂。同时进行机制砂的取样和试验。

由下表可知，整形添加剂1掺量对机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能的影响。其中在整形添加剂1掺量为0.15‰～0.20‰时(试样A3～A4)，机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能提高效果最明显，机制砂中的石粉含量由15.6％降到7.5％，机制砂产量增加约9％，在用水量相等时砂浆稠度增加约18mm，在流动度相等时抗压强度增量约2.8％。

由此可见，木质素磺酸钠作为整形添加剂是有明显的整形效果的，而且当其掺量为0.15‰～0.20‰时，性价(性能与价格)比高。

实施例2

生产机制砂的原料矿石碎石为石灰石采矿废石(氧化钙含量为43％)，采用干法工艺，主要设备为集破碎、整形和分级于一体机制砂生产线，通过立轴冲击式破碎机，采用三孔冲击式封闭式转子，通过“石打石”的原理，实现转子对进入破碎机的原料进行破碎和整形，实现自生破碎，对大颗粒物料进行再次(或循环)破碎和整形。

整形添加剂2为三乙醇胺(市售，佳化牌，液体，浓度85％)，按下表将三乙醇胺添加到上述机制砂生产线的原料矿石碎石的入口，按机制砂的台时产量连续添加不同剂量的整形添加剂。同时进行机制砂的取样和试验。

由下表可知，整形添加剂2掺量对机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能的影响。其中在整形添加剂2掺量为0.15‰时(试样B4)，机制砂整形效果和石粉分散效果明显提高，但对干混砂浆性能(用水量相等时流动度，流动度相等时28天抗压强度增量)提高效果不明显，性价(性能与价格)比不高。

实施例3

生产机制砂的原料矿石碎石为制造烟气脱硫石灰石粉的采矿废石(氧化钙含量为46％)石灰石碎石，采用干法工艺，主要设备为集破碎、整形和分级于一体机制砂生产线，通过立轴冲击式破碎机，采用三孔冲击式封闭式转子，通过“石打石”的原理，实现转子对进入破碎机的原料进行破碎和整形，实现自生破碎，对大颗粒物料进行再次(或循环)破碎和整形。

整形添加剂3为木质素磺酸钠(市售，禾木牌，固体粉末，水泥混凝土用减水剂，减水率为12.5％)和三乙醇胺(市售，佳化牌，液体，浓度85％)，按下表将木质素磺酸钠和三乙醇胺共同添加到上述机制砂生产线的原料矿石碎石的入口，按机制砂的台时产量连续添加不同剂量的整形添加剂。同时进行机制砂的取样和试验。

由下表可知，整形添加剂3掺量对机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能的影响。其中在共同添加三乙醇胺为0.08‰和木质素磺酸钙0.075‰～0.10‰时(试样C3～C4)，机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能提高效果最明显。由此可见，共同添加木质素磺酸钠和三乙醇胺作为整形添加剂是有明显的效果的，而且性价比较高。

实施例4

生产机制砂的原料矿石碎石为石灰石采矿废石(氧化钙含量为43％)，采用干法工艺，主要设备为集破碎、整形和分级于一体机制砂生产线，通过立轴冲击式破碎机，采用三孔冲击式封闭式转子，通过“石打石”的原理，实现转子对进入破碎机的原料进行破碎和整形，实现自生破碎，对大颗粒物料进行再次(或循环)破碎和整形。

整形添加剂4为萘系磺化物与甲醛缩合的盐类减水剂(简称萘系减水剂，市售，钦和牌，固体粉末，水泥混凝土用减水剂，减水率为18％)，按下表将萘系减水剂添加到上述机制砂生产线的原料矿石碎石的入口，按机制砂的台时产量连续添加不同剂量的整形添加剂。同时进行机制砂的取样和试验。

由下表可知，整形添加剂4掺量对机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能的影响。其中在整形添加剂4掺量为0.15‰时(试样D4)，机制砂整形效果和石粉分散效果明显提高，但对干混砂浆性能(用水量相等时流动度，流动度相等时28天抗压强度增量)的提高效果与实施例1的效果相当或略有，应此性价(性能与价格)比不高。

实施例5

生产机制砂的原料矿石碎石为石灰石碎石，采用干法工艺，主要设备为集破碎、整形和分级于一体机制砂生产线，通过立轴冲击式破碎机，采用三孔冲击式封闭式转子，通过“石打石”的原理，实现转子对进入破碎机的原料进行破碎和整形，实现自生破碎，对大颗粒物料进行再次(或循环)破碎和整形。

整形添加剂5为聚羧酸减水剂(市售，德国巴斯夫，固体粉末，水泥混凝土用减水剂，减水率为25％)，按下表将聚羧酸减水剂添加到上述机制砂生产线的原料矿石碎石的入口，按机制砂的台时产量连续添加不同剂量的整形添加剂。同时进行机制砂的取样和试验。

由下表可知，整形添加剂5掺量对机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能的影响。其中在整形添加剂5掺量为0.075‰～0.10‰时(试样E3～E4)，机制砂整形效果和石粉分散效果以及对干混砂浆性能提高效果最明显，机制砂中的石粉含量由15.6％降到7.0％，机制砂产量增加约9.5％，在用水量相等时砂浆稠度增加约30mm，在流动度相等时抗压强度增量约3.5％。

由此可见，聚羧酸减水剂作为整形添加剂是有明显的整形效果的，而且当其掺量为0.075‰～0.10‰时，但由于聚羧酸减水剂与木质素磺酸钙减水剂的价格比约为2.5～3，所以性价(性能与价格)不高。

Claims (7)

1.一种基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述方法包括：

在由原料矿石碎石到机制砂的干法工艺的生产线上，向原料矿石中添加整形添加剂；

所述整形添加剂的添加质量为原料矿石质量的0.001％～0.5％；

所述原料矿石碎石为石灰石或石灰石采矿废石的碎石；

所述整形添加剂选自胺类极性分子、醇类极性分子、水泥混凝土用普通减水剂、水泥混凝土用高效减水剂、水泥混凝土用聚羧酸系高性能减水剂中的至少一种；

所述胺类极性分子为：三乙醇胺、聚醚醇胺、聚合醇胺或三异丙醇胺；

所述醇类极性分子为：乙二醇、丙二醇或二乙二醇；

所述水泥混凝土用普通减水剂为：木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁或糖钙；

所述水泥混凝土用高效减水剂为：萘系磺化物与甲醛缩合的盐类减水剂或脂肪族类减水剂。

2.如权利要求1所述的基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述整形添加剂为木质素磺酸钠，并且所述木质素磺酸钠的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.5％。

3.如权利要求1所述的基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述整形添加剂为木质素磺酸钠，并且所述木质素磺酸钠的添加质量为原料矿石质量的0.01～0.025％。

4.如权利要求1所述的基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述整形添加剂为三乙醇胺，并且所述三乙醇胺的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.15％。

5.如权利要求1所述的基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述整形添加剂为三乙醇胺，并且所述三乙醇胺的添加质量为原料矿石质量的0.005～0.02％。

6.如权利要求1所述的基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述整形添加剂为木质素磺酸钠和三乙醇胺的组合，并且其中，所述木质素磺酸钠的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.2％，所述三乙醇胺的添加质量为原料矿石质量的0.001～0.1％。

7.如权利要求1所述的基于整形添加剂提高机制砂整形效率的方法，其特征在于，所述整形添加剂为木质素磺酸钠和三乙醇胺的组合，并且其中，所述木质素磺酸钠的添加质量为原料矿石质量的0.005～0.02％，所述三乙醇胺的添加质量为原料矿石质量的0.005～0.015％。