CN113526892A - 一种脱水脱泥生产建设用砂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱水脱泥生产建设用砂工艺，所述工艺包括以下步骤：步骤1、设备选型论证比较；步骤2、筛面材质选型试验；步骤3、筛缝宽度试验；步骤4、筛板排矿端挡矿板高度；步骤5、筛面倾角设计；步骤6、振动频率和振幅；步骤7、第二段筛子脱泥；步骤8、筛下泥水分离循环利用。该技术方案满足建筑行业用砂质量标准，提高了尾矿资源利用率，减少堆存量，降低占用尾矿库库容，溢流水澄清再利用，无外排，不产生污染，对于生态环境具有重要作用。

Description

一种脱水脱泥生产建设用砂工艺
技术领域
本发明涉及一种工艺方法，具体涉及一种脱水脱泥生产建设用砂工艺，属于建筑材料技术领域。
背景技术
混凝土是相对耗能最低的材料，在建设中应用最广泛，占混凝土质量的85％砂石是混凝土骨架，是消耗自然资源最大的材料，据估算全国每年建筑骨料用量100亿吨。20世纪60年代起，水电系统的土木建设工程就地取材，进行机制砂石的生产应用，并开始在工程上使用。我国有大量的金属矿和非金属矿，产生20％～80％的尾矿，已有上百亿吨尾矿堆存，经过分选加工，不少尾矿可以制成人工砂石，解决环境问题又提高资源利用率。自90年代以来，北京、天津、上海、江苏等地开展了人工砂研究，2002年2月1日实施的GBT14684-2001建筑用砂首次增加了人工砂种类，发展用尾矿加工制成的人工砂。首钢迁安矿业公司、安钢舞阳矿业公司等铁矿用尾矿生产机制砂产量已达上千万吨。
混凝土对骨料本身岩石矿物类型没有特殊要求，具有足够高的强度、良好的级配和粒型，不含有害杂质，粘土和有机物，化学稳定性好。目前国内机制砂生产主要有两种形式，一种是专门生产的机制砂，其级配、细度模数优于天然砂，一种是利用尾矿生产的，是目前人工砂的主体，生产方法分为干法、湿法、半干法。在已有的工程实践中，用机制砂已经配制出了C10～C70的普通混凝土和泵送混凝土。目前建筑业机制砂主要用于配制混凝土和预拌混凝土。
人工砂石生产工艺通常分为干法制砂和湿法制砂两种，干法制砂工艺典型生产流程为以5mm～40mm的碎石为原料供给制砂机，通过筛分分级设备剔除大于5mm的碎石和部分2.5mm～5mm细碎石并返回制砂机再加工，小于0.6mm的细砂经过空气分级机除去多余石粉；湿法制砂工艺，棒磨机是最常见的湿法制砂设备，进料粒径为5mm～25mm，排出产品经螺旋分级机和旋流器分成人工砂和污泥水，污泥水经沉淀池回收细砂。
砂质量对混凝土性能影响较大，含泥量增加，混凝土的塌落度、抗渗性能、耐久性下降，强度明显下降，所以必须控制含泥量，同时含水量大，运输途中抛洒，影响环保，必须控制含水率，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种脱水脱泥生产建设用砂工艺，该技术方案在两段直线振动筛筛分工艺，降低产品水分和含泥量，满足建设用砂指标。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种脱水脱泥生产建设用砂工艺，所述工艺包括以下步骤：
步骤1、设备选型论证比较；
步骤2、筛面材质选型试验；
步骤3、筛缝宽度试验；
步骤4、筛板排矿端挡矿板高度；
步骤5、筛面倾角设计；
步骤6、振动频率和振幅；
步骤7、第二段筛子脱泥；
步骤8、筛下泥水分离循环利用。
作为本发明的一种改进，所述步骤1、设备选型论证比较；根据铁尾矿粒度分布、水分、含泥情况，针对已有的脱水设备进行选型，螺旋分级机、直线振动筛、真空过滤机、压滤机，选择直线振动筛作为高效脱水设备。优点是使用筛面强制透水，效率高，脱水效果好；螺旋分级机属于重力脱水，效果较差，泥不易脱除；真空过滤机和压滤机均适用于粒度较细的产品，粒度粗则耗能大，成本高。
作为本发明的一种改进，所述步骤2、筛面材质选型试验，具体如下：
不同材质的筛板，处理不同物料，使用寿命和堵孔率差别大，缺乏可靠数据采用和借鉴，筛板材质需要通过时间周期长的大量研究才能确定，目的是选出寿命长耐磨且堵孔率低的筛板，如果堵孔率高，即矿石容易卡在筛孔中，不易清除，则筛面有效筛分面积减少，处理能力大幅度降低；分别进行了聚氨酯筛板、橡胶筛板、不锈钢筛板三种类型的筛板实验室磨损试验，根据磨耗推算聚氨酯筛板使用寿命最长，堵孔率7.0％；橡胶筛板中等，堵孔率8.5％；不锈钢筛板最短，堵孔率9.6％；聚氨酯筛板使用寿命和堵孔率均优于橡胶筛板和不锈钢筛板，所以选用聚氨酯筛板。
作为本发明的一种改进，所述步骤3、筛缝宽度试验；具体如下，当筛板为平面，排矿端筛板末端无挡矿板时，分别进行0.3mm、0.5mm、1mm、1.5mm 4种筛缝宽度研究，结果表明筛缝宽度0.3mm时，筛上产品水分降低到13.5％，筛上产品含泥量降低到5％，透过的筛下量2.5％；筛缝宽度0.5mm时，筛上产品水分降低到12.50％，，筛上产品含泥量降低到4.6％，透过的筛下量4％；筛缝宽度1mm时，筛上产品水分降低到11.78％，筛上产品含泥量降低到3％，透过的筛下量6％；筛缝宽度1.5mm时，筛上产品水分降低到11.55％，筛上产品含泥量降低到2.5％，透过的筛下量7.5％，综合产品水分、含泥、筛下量，选用筛缝宽度0.5mm的筛板。
作为本发明的一种改进，步骤4、筛板排矿端挡矿板高度；具体如下：设置挡矿板，是为了使筛面上运动的物料保持稳定在一定的厚度，延缓物料运动速度，促进水分透过料层到达筛面，穿过筛缝排出，选用0.5mm筛缝宽度的筛板，排矿端筛板挡矿板高度分别为30mm、40mm、50mm；排矿端高度30mm时，筛上产品水分12.0％，处理能力90t/h；排矿端高度40mm时，筛上产品水分11.7％，处理量85t/h；排矿端高度50mm时，筛上产品水分11.5％，处理能力76t/h，选定筛板排矿端挡矿板高度40mm，处理量和水分均满足生产和用户需要。
作为本发明的一种改进，所述步骤5、筛面倾角设计；具体如下，排矿端底座垫1块20mm厚的钢板，两只底座间距2100mm，则筛面倾角tangα＝20/2100＝0.00952，α＝0.545°，此时筛面矿量通过顺畅，不积矿，水分11.8％；排矿端底座垫2块20mm厚的钢板，则筛面倾角tangα＝40/2100＝0.019，α＝1.09°，此时筛面矿量通过缓慢，部分堆积，水分11.6％；排矿端底座垫3块20mm厚的钢板，则筛面倾角tangα＝60/2100＝0.0286，α＝1.64°，此时筛面矿量通过极其缓慢，大量堆积，水分11.5％，所以选定筛面倾角0.545°。
作为本发明的一种改进，所述步骤6、振动频率和振幅，具体如下，振动频率可调范围为10Hz～50Hz，筛体通过8组圆柱形橡胶弹簧支撑在混凝土基础上，振动频率的高低对筛子支撑基础稳定性影响较大，分别进行了15Hz、16.6Hz、20Hz、25Hz、30Hz、35Hz共6组频率测试，表明频率超过20Hz后，筛子剧烈振动，支撑的基础明显振动，频率15Hz则振动不足，物料运动不畅，频率16.6Hz时，支撑基础平稳无震动感，物料运动顺畅；筛子最大振幅6mm，可调范围为4mm～6mm，振幅与筛子筛孔堵塞密切相关，振幅减小，筛孔堵塞现象严重；振幅加大，物料会产生跳跃，小于筛孔的物料不易透过筛孔进入筛下；打开电机护罩电机有两组对称偏心块，调整两台振动电机振幅到5.4mm、4.8mm、4.2mm一般出厂设置70％，显示5.4mm时物料跳跃筛面，水分透过筛孔几率减少；4.2mm时物料紧贴筛面，筛孔堵塞严重；4.8mm时筛面料层平稳，透水和运行能力最好。所以选定振动频率16.6Hz，振幅4.8mm。
作为本发明的一种改进，所述步骤7、第二段筛子脱泥具体如下，第一段筛子脱水后，仍有部分矿泥粘附在矿石表面，为了降低第一段筛子筛上产品含泥量，采用第二段筛子继续脱泥，方法是增加1台筛子，把第一段筛子脱水后产品继续进行进一步脱泥，在筛子上方安装自来水喷壶，研究喷壶位置和水压，达到降低有效含泥量的目的。沿着筛面宽度方向安装喷壶喷水，有助于产品脱除表面泥，喷壶喷水位置与含泥量密切相关，固定水压0.1MPa，分别进行了喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长、1/2筛长、1/3筛长，测定排矿端筛上产品含泥量，显示喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长时含泥量3.5％、1/2筛长时含泥量3.7％、1/3筛长时含泥量4.0％；选择喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长时，调整水压大小，分别为0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa，测定含泥量和产品水分，水压0.05MPa时，产品含泥量4.0％、水分10.5％；水压0.1MPa时，产品含泥量3.5％、水分10.8％；水压0.15MPa时，产品含泥量3.1％、水分11.3％。
选定第二段筛子喷壶安装于喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长，水压0.1MPa.
作为本发明的一种改进，所述步骤8、筛下泥水分离循环利用，具体如下，透过筛孔的筛下矿浆含有大量水分和矿泥，重量浓度2.6％，矿泥干量6.2t/h～7.2t/h，矿泥脱除率达到90％，矿泥粒度极细，＜0.074mm占90％～95％，＜0.0385mm占75％～80％，添加絮凝剂聚丙烯酰胺35g/t～45g/t，配制浓度0.1％，采用柱式无耙浓密机浓缩沉降，底流浓度达到35％，沉降矿泥输送堆存，自然风干后用于烧结制砖原料；澄清水悬浮物100mg/L～200mg/L，不含重金属和有害物质，PH值6.95，满足工业用水标准，回收供生产用水循环使用。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案运行成本低，测算成本0.6元/t～1.0元/t；具有生态环保效益，不产生污染物，节能降耗；产品采用汽车运输到用户，沿途汽车无滴漏渗水现象，不抛洒，不污染路面，满足环保管控要求；筛上产品脱泥率90％，产品水分由18.5％～20％降低到10.8％～11.3％，符合建设用砂GB/T14684标准中机制砂指标要求，细度模数达到中砂3.0～2.3，颗粒级配≥4.75mm占10％～0％、≥2.36mm占35％～5％、≥1.18mm占65％～35％、≥600μm占85％～71％、≥300μm占95～80％、≥150μm占97％～85％；矿泥含量2.5％～5％，标准要求≤10％，硫化物及硫酸盐含量0.40％～0.45％；氯离子含量0.025％～0.035％；尾矿砂的表观密度应符合GB/T 14684-2011中6.5的规定，表观密度3260kg/m3，标准要求≥2500kg/m3。松散堆积密度1900kg/m3，标准要求≥1400kg/m3。汽车运输途中无滴漏，同时了满足建筑行业用砂质量标准，提高了尾矿资源利用率，减少堆存量，降低占用尾矿库库容，溢流水澄清再利用，无外排，不产生污染，对于生态环境具有重要作用。
附图说明
图1为本发明整体工艺流程图；
图中：1.湿式铁尾矿砂，2.运输皮带，3.第一段直线振动筛，4.第二段直线振动筛，5.直线筛筛板，6.絮凝剂溶液，7.筛下矿浆，8.澄清水，9.无耙浓密机，10.沉降矿泥，11.建设用砂，12.矿仓，13.气动放矿闸阀，14.运输汽车。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：一种脱水脱泥生产建设用砂工艺，所述工艺包括以下步骤：
步骤1、设备选型论证比较；
步骤2、筛面材质选型试验；
步骤3、筛缝宽度试验；
步骤4、筛板排矿端挡矿板高度；
步骤5、筛面倾角设计；
步骤6、振动频率和振幅；
步骤7、第二段筛子脱泥；
步骤8、筛下泥水分离循环利用。
对铁尾矿进行粒度分析和矿物鉴定，测定了粒度为含泥量以＜0.074mm含量表示，占9％，≥4.75mm含量1.5％，含水20％，铁品位20.8％，对矿石的矿物组成进行了分析检测表明，主要的金属矿物赤铁矿和菱铁矿、少量磁铁矿，主要脉石矿物为石英、高岭石和方解石，抗压强度600kg/cm2。
步骤1：选用第一段1530型直线振动筛，有效筛分面积4.5m2，振动电机2台，功率2.9KW/台，振幅调整为4.8mm，转速1000转/分，最大激振力65KN，振动频率16.6Hz。
步骤2、筛面材质选用厚度30mm的聚氨酯筛板，
步骤3：筛缝宽度0.5mm；
步骤4：筛板排矿端挡矿板高度40mm。
步骤5：筛面倾角可调节，调整为0.545°.
步骤6：处理物料含水20％，含泥9％，给矿量90t/h。
步骤7：第二段筛子脱泥；
步骤8：筛下泥水分离循环利用。
选用与第一段1530型直线振动同型号，作为第二段筛子，进行进一步脱泥，在筛子上方安装自来水喷壶，沿着筛面宽度方向安装喷壶喷水，喷壶安装于喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长，水压0.1MPa.
6、生产出的建设用砂，细度模数达到2.6，属于中砂，水分11.3％，颗粒级配≥4.75mm占1.5％、≥2.36mm占14.56％、≥1.18mm占31.66％、≥600μm占54.3％、≥300μm占80.46％、≥150μm占89.56％；含泥量5％，硫化物及硫酸盐含量0.45％；氯离子含量0.035％；尾矿砂的表观密度3260kg/m3，松散堆积密度1900kg/m3，所有指标均符合建设用砂GB/T14684标准中机制砂指标要求。
筛下水泥分离循环利用：透过筛孔的筛下矿浆含有大量水分和矿泥，矿泥干量7.2t/h，重量浓度2.6％，矿泥粒度极细，＜0.074mm占95％，＜0.0385mm占80％，添加絮凝剂聚丙烯酰胺45g/t，配制浓度0.1％，采用
Figure BDA0002460525510000061
柱式无耙浓密机浓缩沉降，底流浓度达到35％，沉降矿泥输送堆存，自然风干后用于烧结制砖原料；澄清水水质悬浮物200mg/L，不含重金属和有害物质，PH值6.95，满足工业用水标准，回收供生产用水循环使用。
实施例2：
对铁尾矿进行粒度分析和矿物鉴定，测定了粒度为含泥量以＜0.074mm含量表示，占7.6％，≥4.75mm含量3％，含水18.5％，铁品位20.8％，对矿石的矿物组成进行了分析检测表明，主要的金属矿物赤铁矿和菱铁矿、少量磁铁矿，主要脉石矿物为石英、高岭石和方解石，抗压强度600kg/cm2。
步骤1、选用第一段1530型直线振动筛，有效筛分面积4.5m2，振动电机2台，功率2.9KW/台，振幅调整为4.8mm，转速1000转/分，最大激振力65KN，振动频率16.6Hz。
步骤2、筛面材质选用厚度30mm的聚氨酯筛板，
步骤3：筛缝宽度0.5mm；
步骤4：筛板排矿端挡矿板高度40mm。
步骤5、筛面倾角可调节，调整为0.545°.
步骤6：、处理物料含水18.5％，含泥7.6％，给矿量90t/h。
步骤7：第二段筛子脱泥。
选用与第一段1530型直线振动同型号，作为第二段筛子，进行进一步脱泥，在筛子上方安装自来水喷壶，沿着筛面宽度方向安装喷壶喷水，喷壶安装于喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长，水压0.1MPa.
6、生产出的建设用砂，细度模数达到2.9，属于中砂，水分10.8％，颗粒级配≥4.75mm占3％、≥2.36mm占16.38％、≥1.18mm占34.16％、≥600μm占56.8％、≥300μm占82.86％、≥150μm占92.06％；矿泥含量2.5％，硫化物及硫酸盐含量0.40％；氯离子含量0.025％；尾矿砂的表观密度3260kg/m3，松散堆积密度1900kg/m3，所有指标均符合建设用砂GB/T14684标准中机制砂指标要求。
筛下水泥分离循环利用，透过筛孔的筛下矿浆含有大量水分和矿泥，矿泥干量6.2t/h，重量浓度2.6％，矿泥粒度极细，＜0.074mm占90％，＜0.0385mm占75％，添加絮凝剂聚丙烯酰胺35g/t，配制浓度0.1％，采用
Figure BDA0002460525510000071
柱式无耙浓密机浓缩沉降，底流浓度达到35％，沉降矿泥输送堆存，自然风干后用于烧结制砖原料；澄清水水质悬浮物100mg/L，不含重金属和有害物质，PH值6.95，满足工业用水标准，回收供生产用水循环使用。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (9)

1.一种脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
步骤1、设备选型论证比较；
步骤2、筛面材质选型试验；
步骤3、筛缝宽度试验；
步骤4、筛板排矿端挡矿板高度；
步骤5、筛面倾角设计；
步骤6、振动频率和振幅；
步骤7、第二段筛子脱泥；
步骤8、筛下泥水分离循环利用。
2.根据权利要求1所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤1、设备选型论证比较；根据铁尾矿粒度分布、水分、含泥情况，针对已有的脱水设备进行选型，螺旋分级机、直线振动筛、真空过滤机、压滤机，选择直线振动筛作为高效脱水设备。
3.根据权利要求1所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤2、筛面材质选型试验，具体如下，分别进行了聚氨酯筛板、橡胶筛板、不锈钢筛板三种类型的筛板实验室磨损试验，根据磨耗推算聚氨酯筛板使用寿命最长，堵孔率7.0％；橡胶筛板中等，堵孔率8.5％；不锈钢筛板最短，堵孔率9.6％；聚氨酯筛板使用寿命和堵孔率均优于橡胶筛板和不锈钢筛板，选用聚氨酯筛板。
4.根据权利要求2所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤3、筛缝宽度试验；具体如下，当筛板为平面，排矿端筛板末端无挡矿板时，分别进行0.3mm、0.5mm、1mm、1.5mm 4种筛缝宽度研究，结果表明筛缝宽度0.3mm时，筛上产品水分降低到13.5％，筛上产品含泥量降低到5％，透过的筛下量2.5％；筛缝宽度0.5mm时，筛上产品水分降低到12.50％，，筛上产品含泥量降低到4.6％，透过的筛下量4％；筛缝宽度1mm时，筛上产品水分降低到11.78％，筛上产品含泥量降低到3％，透过的筛下量6％；筛缝宽度1.5mm时，筛上产品水分降低到11.55％，筛上产品含泥量降低到2.5％，透过的筛下量7.5％，综合产品水分、含泥、筛下量，选用筛缝宽度0.5mm的筛板。
5.根据权利要求3所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，步骤4、筛板排矿端挡矿板高度；具体如下：设置挡矿板，穿过筛缝排出，选用0.5mm筛缝宽度的筛板，排矿端筛板挡矿板高度分别为30mm、40mm、50mm；排矿端高度30mm时，筛上产品水分12.0％，处理能力90t/h；排矿端高度40mm时，筛上产品水分11.7％，处理量85t/h；排矿端高度50mm时，筛上产品水分11.5％，处理能力76t/h，选定筛板排矿端挡矿板高度40mm，处理量和水分均满足生产和用户需要。
6.根据权利要求3或4所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤5、筛面倾角设计；选定筛面倾角0.545°。
7.根据权利要求5所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤6、振动频率和振幅，具体如下，选定振动频率16.6Hz，振幅4.8mm。
8.根据权利要求5所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤7、第二段筛子脱泥具体如下，选定第二段筛子喷壶安装于喷壶水平距离排矿端最末下矿点2/3筛长，水压0.1MPa。
9.根据权利要求5所述的脱水脱泥生产建设用砂工艺，其特征在于，所述步骤8、筛下泥水分离循环利用，具体如下，透过筛孔的筛下矿浆含有大量水分和矿泥，重量浓度2.6％，矿泥干量6.2t/h～7.2t/h，矿泥脱除率达到90％，矿泥粒度极细，＜0.074mm占90％～95％，＜0.0385mm占75％～80％，添加絮凝剂聚丙烯酰胺35g/t～45g/t，配制浓度0.1％，采用柱式无耙浓密机浓缩沉降，底流浓度达到35％，沉降矿泥输送堆存，自然风干后用于烧结制砖原料；澄清水悬浮物100mg/L～200mg/L，不含重金属和有害物质，PH值6.95，满足工业用水标准，回收供生产用水循环使用。
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