CN112194397A - 矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法，包括以下步骤：待处理物料经过磙碾棒磨机破碎打磨后，进入磁选机中清除杂质，清除出来的杂质送去进行无害化处理；除杂后的物料进入双螺旋洗砂机中搓洗，所得的硅微粉依次脱水、烘干，即为成品；双螺旋细砂机搓洗出来的泥或杂质进入细砂回收系统回收细砂作；细砂回收系统处理后的含泥物料，进行泥水分离，分离后所得的泥被滤压成泥饼，回收利用；分离和滤压出来的水经过净化处理后再循环利用。本发明能实现矿山固体废弃物、尾矿的深加工再生利用，经加工获得SiO2含量≥95％的建材级硅微粉，生产实现“三废”零排放，机制砂符合国家建筑砂标准，粒度均匀、粒形好，级配合理。
Description
技术领域
本发明属于矿山尾矿、矿山固体废弃物深加工再生利用领域。具体涉及硅含量较高的矿山固体废弃物、矿山尾矿再生利用生产建材级硅微粉成套设备及工艺技术。
背景技术
随着我国社会的建设和发展，现如今全国各地建设进程迅猛，矿山废料逐年增长、枕待治理的矿山废料的数量巨大。因而关于矿山固废再生利用的设备也在近年来应运而生，但现有的矿山固废再生设备种类繁多、机理各异、零散不配套，且尚无标准可靠的成套系统，并且采用洗砂机需要消耗大量水资源，而且污水形成二次污染，从而导致了资源的浪费，生产能耗居高不下，粉尘及噪音污染严重，资源利用率低下等问题。
在建筑材料领域，混凝土是大规模应用的材料之一。砂石作为混凝土的骨料，在混凝土中起到骨架的作用。骨料又分为粗骨料和细骨料，粗骨料指材料粒径大于5mm的骨料，主要是天然岩石或卵石；细骨料指粒径在4.75mm以下骨料，主要是河砂和机制砂。一般情况下，河砂或机制砂按照不同的粒径又将0.075～1.18mm的称为细砂，1.18～2.36mm的称为中砂，2.36～4.75mm的称为粗砂。不同砂的粒径可以满足不同产品的需求，比如干混砂浆多以细砂和中砂为主，普通混凝土多以中砂和粗砂为主。以前普通混凝土常用的细骨料主要是河砂，但是经过多年不断开采，天然河砂资源正在迅速减少。为了保护生态环境，我们国家规定严禁开采天然河砂。在混凝土领域，大力鼓励实用机制砂。因此，建筑市场的繁荣，促进了机制砂市场的快速发展，机制砂将逐渐取代天然砂市场，成为建筑材料的最好来源之一。
机制砂是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，成品更加规则，可以根据不同工艺要求加工成不同规则和大小的砂子，更能满足日常需求。机制砂要有专业的设备才能制出合格适用的砂石。机制砂的坚固性能比河砂稍差，但仍然达到GB/T 141684293标准的优等品指标，在普通混凝土中使用不存在问题。但在经常遭受摩擦冲击的混凝土构件中使用，除必须掺用外加剂，还应控制混凝土的灰砂比和砂的压碎指标与石粉含量。
通过水泥的试验、砂浆试验、混凝土试验，用机制砂配制混凝土与天然引砂无大的区别。一般来讲，同坍落度的前提下，机制砂的用水量要稍大些，但要根据施工条件及结构物和运输等因素考虑。但对混凝土的强度基本不变；用机制砂配制泵送混凝土等特种混凝土时，注意砂率不宜过高，防止降低混凝土强度和耐久性等工程质量。
一般来说，制砂生产线自动化程度高，运行成本低，破碎率高，节能，产量大，污染少，维修简便，制砂生产线生产出的机制砂符合国家建筑砂标准，粒度均匀、粒形好，级配合理。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法及装置，能实现矿山固体废弃物、矿山尾矿在安全高效、节能环保前提下的深加工再生利用，经加工获得SiO2含量≥95％的建材级硅微粉。生产过程实现“三废”零排放。生产出的机制砂符合国家建筑砂标准，粒度均匀、粒形好，级配合理。
本发明采用如下技术方案：
矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法，包括以下步骤：
(1)待处理物料经过磙碾棒磨机破碎打磨；
(2)步骤(1)经破碎打磨后的含砂、水、泥、杂质的物料，进入磁选机中，将物料中的有害杂质清除，清除出来的有害杂质送去进行无害化处理；
(3)步骤(2)除杂后的物料，进入双螺旋洗砂机中搓洗，进一步把物料中的泥或杂质清洗干净，清洗干净所得的硅微粉依次进行脱水、烘干，即可打包成品；
(4)经步骤(3)双螺旋洗砂机搓洗出来的泥或杂质进入细砂回收系统，将回收的细砂作为成品的一部分；
(5)经步骤(4)细砂回收系统处理后的含泥物料，进行泥水分离，分离后所得的泥被滤压成泥饼，回收利用；分离和滤压出来的水经过净化处理后再循环利用。
采用如上所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法的制砂装置，包括原料仓、磙碾棒磨机、磁选机、洗砂机、脱水筛、烘干装置、细砂回收系统、固液分离器、压滤机和循环净化水池；
所述原料仓的出料口通过高压振动冲洗槽连接磙碾棒磨机的进料口，所述磙碾棒磨机的出料口通过第一振动给料机连接所述磁选机的入料口；所述磁选机的精矿出口通过第二振动给料机连接所述洗砂机的进料口，所述洗砂机的出砂口通过第一皮带机连接所述脱水筛，所述脱水筛通过螺运机或皮带机连接所述烘干装置；所述洗砂机的泥水排出口通过水槽连接细砂回收系统的入料口；所述细砂回收系统的细砂出料口通过第二皮带机连接所述脱水筛，所述细砂回收系统的泥水出口通过水槽连接所述固液分离器的入料口，所述固液分离器的固体出口通过螺旋送料机连接压滤机的入料口，所述固液分离器的液体排出口通过水槽连接所述循环净化水池；所述原料仓、磙碾棒磨机、磁选机、洗砂机、脱水筛、烘干装置、细砂回收系统、固液分离器、压滤机和循环净化水池分别电气连接中控设备。
所述原料仓为锥形振动原料仓。
所述磙碾棒磨机的磨矿介质采用钢棒，所述磙碾棒磨机外罩有隔音罩。
所述磁选机选择高梯度强磁选机，磁感应强度15000GS。
所述洗砂机为双螺旋洗砂机，螺旋直径为762mm。
所述细沙回收系统中选用300mm的旋流器、11kw的泵和功率为2×1.0kw的脱水筛。
所述脱水筛为振动脱水筛，其筛面倾角为-5°～-3°，筛孔尺寸为0.3～0.6mm。
所述压滤机采用带式压滤机，过滤面积为400m2，滤室总容积为6030L。
本发明优点：
(1)矿山固体废弃物、矿山尾矿在安全高效、节能环保前提下的深加工再生利用，将SiO2含量≥75％的矿山固体废弃物、矿山尾矿经加工提高到SiO2含量≥95％的建材级硅微粉。
(2)生产过程实现“三废”零排放。
(3)实现工厂化规模化生产。
(4)改善矿山环境、解决矿山固废及矿山尾矿占压土地问题。
(5)生产出的机制砂符合国家建筑砂标准，粒度均匀、粒形好，级配合理。
附图说明
图1是本发明矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合图1和实施例对本发明作进一步地说明，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。
实施例1
矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法，包括以下工艺步骤：
(1)对建筑工地的废料进行初步破碎，保证入料时废料的粒径小于1.2m，之后进入锥形振动原料仓中进行破碎并水洗，通过锥形振动原料仓将待处理物料集中，按需求量控制喂料量给磙碾棒磨机。
(2)物料通过所述磙碾棒磨机破碎打磨，如果超径物料较多，则在所述磙碾棒磨机前端增加破碎功能设备。一般将物料的最大粒径控制在≤80mm的特定范围内，并且在磙碾棒磨机工作过程中严格控制好料浆浓度。
(3)经所述磙碾棒磨机破碎打磨后的含砂、水、泥、杂质等的物料，进入磁选机中，所述磁选机采用14000高斯半逆流磁选机或15000高斯半逆流磁选机，将物料的有害金属等杂质清除。清除后的杂质通过中转装袋锥仓打包，运至相应的专业工厂进行无害化处理。
(4)经所述磁选机除杂后的物料，进入双螺旋洗砂机中搓洗，进一步把物料中的泥或杂质清洗干净。清洗干净所得的硅微粉为SiO2含量≥95％的建材级硅微粉，通过皮带输送机运至脱水筛，经脱水后进入烘干装置中，经烘干并打包后产品进入成品仓库。
(5)经双螺旋洗砂机搓洗后的含泥、石粉等物料进入细砂回收系统，将回收的细砂依次脱水、烘干后作为成品的一部分。
(6)经细砂回收系统处理后的含泥物料，进入固液分离器，固液分离器将物料中的泥和水分离。分离出来的泥通过泥浆泵进入带式压滤机，泥被滤压成泥饼，收集后，可作为加气仿古青砖生产原料，或者根据需要外运还田等。分离和滤压出来的水进入循环净化水池净化后再次进入生产线循环利用。
采用如上所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法的制砂装置，如图1所示，包括锥形振动原料仓、磙碾棒磨机、磁选机、洗砂机、脱水筛、烘干装置、细砂回收系统、固液分离器、压滤机和循环净化水池；
所述锥形振动原料仓的出料口通过高压振动冲洗槽连接磙碾棒磨机的进料口，所述磙碾棒磨机的出料口通过第一振动给料机连接所述磁选机的入料口；所述磁选机的精矿出口通过第二振动给料机连接所述洗砂机的进料口，尾矿出口通过中转装袋锥仓打包送去进行无害化处理。所述洗砂机的出砂口通过第一皮带机连接所述脱水筛，所述脱水筛通过螺运机或皮带机连接所述烘干装置；所述洗砂机的泥水排出口通过第一水槽连接细砂回收系统的入料口；所述细砂回收系统的细砂出料口通过第二皮带机连接所述脱水筛，所述细砂回收系统的泥水出口通过第二水槽连接所述固液分离器的入料口，所述固液分离器的固体出口通过第四水槽连接锥形泥浆池，锥形泥浆池通过螺旋送料机连接压滤机的入料口，所述固液分离器的液体排出口通过第五水槽连接所述循环净化水池；所述锥形振动原料仓、高压振动冲洗槽、磙碾棒磨机、第一振动给料机、磁选机、第二振动给料机、洗砂机、第一皮带机、第二皮带机、脱水筛、皮带机、烘干装置、细砂回收系统、固液分离器、螺旋送料机、压滤机和循环净化水池分别电气连接中控设备，由中控设备的控制器进行控制。
所述锥形振动原料仓处理量约为120T/h，合适容量为10-40m3，重量约为300kg，采用380V电压，功率为0.25kw，振动频次为3000次/分。所述锥形振动原料仓将矿山固体废弃物和矿山尾矿通过高压振动冲洗槽冲洗后再送入到磙碾棒磨机中。
所述磙碾棒磨机内装有磨矿介质钢棒。驱动电机功率400kw，选择32级电机，50Hz同步转速为187.5r/min，额定电流为47A，额定转矩20373N·m。所述磙碾棒磨机外罩有隔音罩，使运行时噪音小于80分贝。物料经所述磙碾棒磨机破碎再通过第一振动给料机送入磁选机中，本实施例将物料的最大粒径控制在≤80mm的特定范围内，超径物料通过回收导槽返送回高压振动冲洗槽。
所述第一振动给料机外形尺寸约为3110mm×1800mm×1600mm，进料槽尺寸为850mm×3000mm。电机功率为7.5kw。
矿山固体废弃物回收过程中，可能会含有金属杂物，为将其去除，在所述磙碾棒磨机出料口上方安装一台强磁选机。所述磁选机选择高梯度强磁选机，磁感应强度14000GS或15000GS，尺寸为1500mm×550mm×1200mm，皮带宽为650mm。
所述洗砂机用双螺旋洗砂机，外形尺寸为9070mm×3250mm×1530mm，其螺旋直径为762mm，功率为2×11kw。
所述细沙回收系统中选用300mm的旋流器、11kw的泵和功率为2×1.0kw的脱水筛。经细砂回收系统处理后的含泥物料，进入固液分离器进行泥和水分离，分离出来的泥进入锥形泥浆池，再通过泥浆泵进入板框压滤机，泥被滤压成泥饼，回收利用。分离出来的水和带式压滤机出来的水分别送入循环再利用水池，然后一部分经过循环净化清水池净化后通过管道分别送回所述高压振动冲洗槽、所述脱水筛和所述双螺旋洗砂机再利用，另一部分返送回所述磙碾棒磨机再利用。
所述脱水筛为振动脱水筛，其筛面倾角为-5°～-3°，筛孔尺寸为0.3-0.6mm。功率为2×7.5kw。
所述压滤机为带式压滤机，外形尺寸为10405mm×2850mm×2075mm。过滤面积为400m2，滤室总容积为6030L。
本实施例所用的皮带机均选用TD75槽型带式输送机，其皮带宽度为650mm。
本实实施例装置1500T型的成套系统设备的机制砂最高产能为87T/h,最低产能为55T/h,合理运行产能为65T/h,功率能耗约为568.5kw。
对某矿山的固体废弃物采用上述本发明方法和装置进行处理，固体废弃物约为6000m3。其中选用2台额定功率为400kw的32级电机分别连接磙碾棒磨机，装机功率为800kw，并使用三芯电缆完成整个电路的连接。本矿山的6000m3固体废弃物24个工作日处理完成并且获得13000吨机制砂产品。
实施例2
对某地尾矿采用如实施例1的方法和装置进行处理，处理量为13000m3。因处理量较大，准备两套本发明装置，其中选用4台额定功率为400kw四级电机分别连接两套装置的磙碾棒磨机，装机功率为1600kw，并使用三芯电缆完成整个电路的连接。本尾矿工地的废料24个工作日处理完成并且获得30000吨机砂产品。
Claims (9)
1.矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)待处理物料经过磙碾棒磨机破碎打磨；
(2)步骤(1)经破碎打磨后的含砂、水、泥、杂质的物料，进入磁选机中，将物料中的有害杂质清除，清除出来的有害杂质送去进行无害化处理；
(3)步骤(2)除杂后的物料，进入双螺旋洗砂机中搓洗，进一步把物料中的泥或杂质清洗干净，清洗干净所得的硅微粉依次进行脱水、烘干，即可打包成品；
(4)经步骤(3)双螺旋洗砂机搓洗出来的泥或杂质进入细砂回收系统，将回收的细砂作为成品的一部分；
(5)经步骤(4)细砂回收系统处理后的含泥物料，进行泥水分离，分离后所得的泥被滤压成泥饼，回收利用；分离和滤压出来的水经过净化处理后再循环利用。
2.采用如权利要求1所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用制砂方法的制砂装置，其特征在于，包括原料仓、磙碾棒磨机、磁选机、洗砂机、脱水筛、烘干装置、细砂回收系统、固液分离器、压滤机和循环净化水池；
所述原料仓的出料口通过高压振动冲洗槽连接磙碾棒磨机的进料口，所述磙碾棒磨机的出料口通过第一振动给料机连接所述磁选机的入料口；所述磁选机的精矿出口通过第二振动给料机连接所述洗砂机的进料口，所述洗砂机的出砂口通过第一皮带机连接所述脱水筛，所述脱水筛通过螺运机或皮带机连接所述烘干装置；所述洗砂机的泥水排出口通过水槽连接细砂回收系统的入料口；所述细砂回收系统的细砂出料口通过第二皮带机连接所述脱水筛，所述细砂回收系统的泥水出口通过水槽连接所述固液分离器的入料口，所述固液分离器的固体出口通过螺旋送料机连接压滤机的入料口，所述固液分离器的液体排出口通过水槽连接所述循环净化水池；所述原料仓、磙碾棒磨机、磁选机、洗砂机、脱水筛、烘干装置、细砂回收系统、固液分离器、压滤机和循环净化水池分别电气连接中控设备。
3.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述原料仓为锥形振动原料仓。
4.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述磙碾棒磨机的磨矿介质采用钢棒，所述磙碾棒磨机外罩有隔音罩。
5.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述磁选机选择高梯度强磁选机，磁感应强度15000GS。
6.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述洗砂机为双螺旋洗砂机，螺旋直径为762mm。
7.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述细沙回收系统中选用300mm的旋流器、11kw的泵和功率为2×1.0kw的脱水筛。
8.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述脱水筛为振动脱水筛，其筛面倾角为-5°～-3°，筛孔尺寸为0.3～0.6mm。
9.如权利要求2所述的矿山固体废弃物、尾矿的再生资源化利用的制砂装置，其特征在于，所述压滤机采用带式压滤机，过滤面积为400m2，滤室总容积为6030L。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210108 |