CN111348855A - 以矿热炉渣生产机制砂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种以矿热炉渣生产机制砂的方法，包含水淬步骤、冷却步骤、第一筛分步骤、第二筛分步骤、烘干步骤、破碎步骤，及混配步骤。所述水淬步骤是将炉渣形成水淬渣，所述冷却步骤是将炉渣形成空冷渣。所述第一筛分步骤是对水淬渣进行筛分而得第一备料，及粒径大于设定粒径的第一待处理料。所述第二筛分步骤是对空冷渣进行筛分而得第二备料，及粒径大于设定粒径的第二待处理料。所述烘干步骤是将第一备料烘干。所述破碎步骤是将第一待处理料及第二待处理料以设定粒径进行破碎并与第二备料混合。所述混配步骤是将第一备料除以第二备料的重量比值为4以上的比例混合为半成品粒材。最后再经所述制砂步骤将半成品粒材以预定粒径压碎并整形，制成成品砂。

Description

以矿热炉渣生产机制砂的方法
技术领域
本发明涉及一种机制砂的生产方法，特别是涉及一种以矿热炉渣生产机制砂的方法。
背景技术
混凝土为世界上应用于土木工程的最大宗人造材料，其组成的成分主要为呈颗粒状的砂骨料，而砂骨料的物理特性会对制成的混凝土性能产生直接的影响，特别是有良好的粒径分布，也就是每一颗砂骨料的粒径浮动范围较小时，能使混凝土拌合物具有良好的工作性能。其中，所述的砂骨料的原料来源，大多为自然界中的岩石受到自然力而破碎后形成的自然砂，例如河床砂、海砂、卵石等等。然而，自然砂乃为有限的天然资源，为了保护河道以及相关地区的生态环境，相关管理单位皆已开始限制开采条件，造成天然砂开采成本增加。有鉴于天然砂资源的逐渐减少，以及开采、购买成本的逐渐提高，采用其他人造材料生产机制砂的方式，遂成为其中一种取得砂骨料的替代方案。
矿热炉渣为将矿料利用电炉熔炼生产钢铁时形成的冶炼渣，属于一般工业固体废物，主要成分为二氧化硅和氧化镁。由于二氧化硅也是自然砂的主要成分，因此若能提供妥善的工序，应可利用矿热炉渣制成所需粒径条件的机制砂。另外，若能利用矿热炉渣生产机制砂，除了能透过一般工业固体废物的资源化，有效减少自然砂的天然资源消耗，也可稳定原料的来源。
发明内容
能使用一般工业固体废物资源制成所需粒径条件的机制砂的以矿热炉渣生产机制砂的方法。本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法，包含下列步骤：水淬步骤、冷却步骤、第一筛分步骤、第二筛分步骤、烘干步骤、破碎步骤、混配步骤，及制砂步骤。
所述水淬步骤是将炉渣经由高压水淬形成水淬渣。
所述冷却步骤是将炉渣自然冷却形成空冷渣。
所述第一筛分步骤是将所述水淬渣以设定粒径进行筛分，得到粒径小于所述设定粒径的第一备料，及粒径大于所述设定粒径的第一待处理料。
所述第二筛分步骤是将所述空冷渣以所述设定粒径进行筛分，得到粒径小于所述设定粒径的第二备料，及粒径大于所述设定粒径的第二待处理料。
所述烘干步骤是将所述第一备料烘干。
所述破碎步骤是将所述第一待处理料及所述第二待处理料一同以所述设定粒径进行破碎，并与所述第二备料混合。
所述混配步骤是以重量百分比计，采用所述第一备料除以所述第二备料的比值为4以上的比例混合，形成半成品粒材。
所述制砂步骤是将所述半成品粒材以预定粒径压碎，并且整形，制成粒径小于所述预定粒径的成品砂。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，在所述第一筛分步骤及所述第二筛分步骤中，所述设定粒径为10毫米。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，在所述制砂步骤中，所述预定粒径为4.75毫米。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，在所述烘干步骤中，是将所述第一备料烘干至含水率1.5％以下。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，在所述烘干步骤中，出料温度为35℃～60℃。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，所述制砂步骤，还将对所述半成品粒材以所述预定粒径进行筛分。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，在所述制砂步骤中，还将对所述成品砂以所述预定粒径进行筛分。
较佳地，前述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其中，所述利用炉渣制砂的方法，还包含除尘步骤，是将所述成品砂中粒径低于0.15毫米的粉尘去除。
本发明的有益效果在于：采用炼钢制程的炉渣取代自然砂为原料，制成所需粒径的机制砂，能完整利用原本为一般工业固体废物的炉渣，有效降低成本且有稳定的原料来源；而通过改变所述第一备料与所述第二备料在比例上的配比，还能借此调整所制成的成品砂的物理特性，使得制成的成品砂符合后端需求。
附图说明
图1是一步骤流程图，说明本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法的一第一实施例；
图2是一示意图，辅助图1说明所述第一实施例的流程；
图3是一步骤流程图，说明本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法的一第二实施例；及
图4是一折线图，说明使用本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法制成的机制砂执行过筛检测的情况。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1与图2，本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法的一第一实施例，包含下列步骤：水淬步骤101、冷却步骤102、第一筛分步骤201、第二筛分步骤202、烘干步骤203、破碎步骤204、混配步骤205，及制砂步骤206。在本第一实施例中，是以利用一矿热炉31熔炼而形成的炉渣为例而说明。
所述水淬步骤101是将炉渣经由高压水淬形成水淬渣41，所形成的水淬渣41表面粗糙多孔、质地易碎，因此易于通过后续处理而形成所需粒径的砂粒。然而，由于水淬渣41含有水分，无法立刻执行处理，因此通常会堆置于位于开放空间中的堆置场，使得水分自然蒸发而使含水率下降。而所述冷却步骤102是将炉渣自然冷却形成空冷渣42，所述空冷渣42是直接平铺于地面上自然冷却，质地相对较为坚硬且粒径较大，需要进一步处理才能形成粒径较小的砂粒。
所述第一筛分步骤201是将所述水淬渣41以设定粒径进行筛分，其中，所述的设定粒径为10毫米，经过筛分后，即可得到粒径小于10毫米的第一备料，及粒径大于10毫米而需要进一步处理的第一待处理料。而所述第二筛分步骤202是将所述空冷渣42以所述设定粒径进行筛分，得到粒径小于10毫米的第二备料，及粒径大于10毫米而需要进一步处理的第二待处理料。
所述烘干步骤203是将所述第一备料以一烘干滚筒32烘干至含水率1.5％以下，特别较佳是1％。而为了便于后续处理而避免经历过长的冷却时间，烘干后的出料温度较佳是35℃～60℃。
所述破碎步骤204是将所述第一待处理料及所述第二待处理料一同以所述设定粒径，也就是10毫米的标准，使用一反击式破碎机33进行破碎。破碎后符合10毫米标准的颗粒可作为第二备料(仅包含少量的水淬渣)，即能与粒径也符合10毫米标准的所述第二备料混合。
所述混配步骤205是以重量百分比计，采用所述第一备料除以所述第二备料的比值为4以上的比例混合，特别较佳是以所述第一备料与所述第二备料彼此的比例为4:1、6:1、8:1的比例混合，形成半成品粒材。值得特别说明的是，计量所述第一备料与所述第二备料时，为了便于与其他相关装置一同构成标准产线，较佳可采用输送带秤重的方式直接计量。另外，由于所述第一备料及所述第二备料大多分别来自水淬渣41及空冷渣42，基于所述水淬渣41与所述空冷渣42的性质差异，可如图2所示先将所述第一备料及所述第二备料分别储放于一第一储仓91及一第二储仓92，再依据后续所需成品的规格，利用产线化设备自所述第一储仓91及所述第二储仓92输出所述第一备料及所述第二备料，调整混合的比例，借此达成易于依据需求改变成品性质的效果。
所述制砂步骤206是使用一制砂主机34，将所述半成品粒材以预定粒径压碎并且整形。其中，为了使所述制砂主机34能以较适合的处理粒径执行压碎作业，也避免过大的物料粒径损毁所述制砂主机34，并进一步确保制砂质量，能在将所述半成品粒材导入所述制砂主机34前，先以所述设定粒径执行一次筛分。而所述的预定粒径为4.75毫米，经过所述制砂主机34执行压碎以及磨去棱角的处理，即可制成粒径小于所述预定粒径，且颗粒形状整齐的成品砂500。除此以外，考虑到经过一次所述制砂主机34，并不必然可使所有物料形成所需的粒径。因此为了确保所述成品砂500的质量，还能对所述成品砂500再以所述预定粒径进行筛分，以去除粒径不符合所述预定粒径的砂粒。
参阅图3并配合图2，本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法的一第二实施例，与该第一实施例的差别在于：所述第二实施例还包含除尘步骤207，是将所述成品砂500中粒径低于0.15毫米的粉尘去除，以减少所述成品砂500中的粉量，提高所述成品砂500的质量。
表一：
Figure BDA0001913633840000051
配合参阅如上表一以及图4，为了确实证明使用本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法，确实可制成符合建材标准，特别是符合混凝土用的机制砂，故依据官方规定标准执行检测。对于砂浆用砂而言，官方规定4.75毫米的累积筛余量应为0，而砂的实际颗粒级配，除了4.75毫米以及0.6毫米以外，可以略有超出，但各级累积筛余超出值应不大于5％。依据如上标准，如表一所示，以本发明制成的机制砂在实际累积筛余确实符合2区标准，因此使用本发明确实可制成符合2区中砂标准的机制砂。
表二：
Figure BDA0001913633840000061
参阅如上表二，无论是在氯离子含量、有机物含量、硫化物及硫酸盐含量、云母含量，或者轻物质含量，都符合混凝土用机制砂的标准。除了特定成分的含量以外，在坚固性、堆积密度、空隙率、粒型系数等等的物性参数上，也能符合规定。
另外，考虑到将机制砂制成混凝土后，若存在碱活性，则使用所制成的混凝土建构的建筑物，则可能因产生特定化学反应而影响建筑物结构。采用岩相法执行的检活性检测，是针对特定具有碱活性的矿物进行分析，而本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法制成的机制砂，因是直接采用炉渣所制成，天然岩类矿物的含量甚少，执行检测的结果显示在各种粒径范围下，莫来石、玻璃质、石英、石英岩的含量都是零，代表以本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法制成的机制砂并非碱活性骨料。
为了进一步确认以本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法制成的机制砂的安全性，还对所述机制砂执行了碱集料反应检测、放射性、浸出毒性执行检测，而检测结果皆通过官方标准。据此，可知以本发明以矿热炉渣生产机制砂的方法制成的机制砂的确可取代自然砂而制造混凝土，且在各种规格标准上皆能确实符合。

Claims (8)

1.一种以矿热炉渣生产机制砂的方法，包含将炉渣经由高压水淬形成水淬渣的水淬步骤，及将炉渣自然冷却形成空冷渣的冷却步骤；其特征在于：所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，还包含下列步骤：
第一筛分步骤，将所述水淬渣以设定粒径进行筛分，得到粒径小于所述设定粒径的第一备料，及粒径大于所述设定粒径的第一待处理料；
第二筛分步骤，将所述空冷渣以所述设定粒径进行筛分，得到粒径小于所述设定粒径的第二备料，及粒径大于所述设定粒径的第二待处理料；
烘干步骤，将所述第一备料烘干；
破碎步骤，将所述第一待处理料及所述第二待处理料一同以所述设定粒径进行破碎，并混合于所述第二备料；
混配步骤，以重量百分比计，采用所述第一备料除以所述第二备料的比值为4以上的比例混合，形成半成品粒材；及
制砂步骤，将所述半成品粒材以预定粒径压碎，并且整形，制成粒径小于所述预定粒径的成品砂。
2.根据权利要求1所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：在所述第一筛分步骤及所述第二筛分步骤中，所述设定粒径为10毫米。
3.根据权利要求1所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：在所述制砂步骤中，所述预定粒径为4.75毫米。
4.根据权利要求1所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：在所述烘干步骤中，是将所述第一备料烘干至含水率1.5％以下。
5.根据权利要求1或4所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：在所述烘干步骤中，出料温度为35℃至60℃。
6.根据权利要求1或2所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：在所述制砂步骤中，还将对所述半成品粒材以所述设定粒径进行筛分。
7.根据权利要求1或3所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：在所述制砂步骤中，还将对所述成品砂以所述预定粒径进行筛分。
8.根据权利要求1所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，其特征在于：所述以矿热炉渣生产机制砂的方法，还包含除尘步骤，是将所述成品砂中粒径低于0.15毫米的粉尘去除。
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