本发明涉及一种制备彩砂的方法及生产系统，它属于人造彩砂制备技术领域。
背景技术：
目前环境与自然生态保护力度不断加强，天然彩砂的产量越来越少，而彩砂应用市场，如彩色地坪、房屋彩瓦、建筑外墙装饰、彩色路面等对彩砂的需求日益增加，天然彩砂难以满足市场需要，致使人造彩砂成为发展重点。
人造彩砂通常是由颜料、颗粒骨料以及胶凝料加液体助剂复合而成。目前人造彩砂的加工工艺主要包括：有机料染色法、树脂热固化着色法和高温烧结着色法三大类。有机料染色法，如发明申请专利(申请公开号cn104150797a)，采用有机类胶凝料、有机功能助剂、无机颜料或有机颜料，在常温下染色而成。其主要特点是加工工艺简单，但产品耐候性较差，原料成本较高。树脂热固化着色法，如发明申请专利(申请公开号cn104310832a、申请公开号cn101704266a)，采用有机胶凝料、有机功能助剂、无机颜料或有机颜料，在加热温度较低(120℃-300℃)的情况下复合而成。其主要特点加工工艺较为复杂，高温加工能耗较高，且产品易粘。高温烧结着色法，如发明专利(申请公开号cn1644553a、申请公开号cn1807358a、申请公开号cn1962519a、申请公开号cn103910502a、申请公开号cn103626520a、申请公开号cn104446072a)，采用无机胶凝料和无机颜料，经过高温(500℃-1300℃)烧结而成，其加工工艺较为复杂，高温加工能耗较高，易造成新的环境污染，且产品易粘结。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有人造彩砂存在的产品耐候性较差、原料成本高、高温加工能耗高、易造成新的环境污染、产品颗粒之间易粘结以及单层包裹易脱色等的技术问题，提供一种低成本、低能耗、高质量的制备彩砂的方法及生产系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种制备彩砂的方法，其由下述步骤制成：先将骨料加入作圆周运动的容器中，再加入占骨料重量1.3-1.6％的液体，滚动1-2分钟，使骨料表面润湿；然后再加入占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的骨料表面，形成致密第一彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.3-1.6％的液体，滚动3-5分钟，使液体充分浸润第一彩色包裹层，再添加占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第一彩色包裹层表面，形成致密的第二彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.3-1.6％的液体，滚动3-5分钟，浸润第二彩色包裹层，再添加占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第二彩色包裹层表面，形成致密的第三彩色包裹层；最终制备成彩色包裹层厚度为骨料颗粒平均直径的10-55％的人造彩砂生料，最后将人造彩砂生料放入温度为20-60℃和湿度为60-90％的养护箱中养护10-15天，即制得人造彩砂。
进一步地，所述骨料的粒径范围为0.15-5毫米，所述骨料为天然矿石、炉渣、钢渣、建筑垃圾或尾矿砂中的一种。
进一步地，所述液体由石灰、水和丙烯酸乳液组成，石灰、水和丙烯酸乳液的重量百分比为：石灰0-10％、丙烯酸乳液0-30％和水占比60％-100％。
进一步地，所述彩色胶凝粉料由无机颜料和具有胶凝活性的无机胶凝粉料组成，无机颜料和无机胶凝粉料的重量百分比为：无机颜料5-25％和无机胶凝粉料75-95％。
进一步地，所述无机颜料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄或氧化铁红、氧化铁黑和氧化铁黄的组合物，组合物配比依据用户所需彩砂颜色具体调配。
进一步地，所述无机胶凝粉料为水泥、粉煤灰和钢渣粉的组合物，水泥、粉煤灰和钢渣粉的重量百分比为：水泥60％-80％、粉煤灰10％-20％和钢渣粉10％-20％。
进一步地，所述水泥、粉煤灰和钢渣粉的中位直径d50为5-20微米。
进一步地，所述容器的转速为60-180转/分钟。
上述的一种制备彩砂的方法的生产系统，它由骨料缓存仓、胶凝料缓存仓、颜料缓存仓、液体缓存罐、1#定量给料器、2#定量给料器、3#定量给料器、4#定量给料器、定量给浆泵、研磨混合机、滚动包裹机、溜料槽和养护箱构成，所述骨料缓存仓的出口与1#定量给料器入口连接，1#定量给料器出口与滚动包裹机入口连接；胶凝料缓存仓的出口与3#定量给料器入口连接，3#定量给料器出口与研磨混合机入口连接；颜料缓存仓的出口与2#定量给料器入口连接，2#定量给料器出口与研磨混合机入口连接；研磨混合机的出口与4#定量给料器的入口连接，4#定量给料器的出口与滚动包裹机的入口连接；液体缓存罐的出口与定量给浆泵入口连接，定量给料泵出口与滚动包裹机入口连接；滚动包裹机出料口通过溜料槽与养护箱的入料口连接。
本发明的有益效果为：
本发明采用逐层滚动包裹方法，有效提高骨料与彩色胶凝粉料之间的粘接紧密度，并实现多层着色，增加彩砂产品的耐磨保色性，减少颗粒间粘结聚团，减少或避免有机胶凝料的使用，有效降低产品的原料成本，提高产品的耐候性能；本发明的设备系统是通过现有成熟设备优化集成，操作控制易于实现智能化，有利于规模化生产利用；此外，本发明工艺及其设备系统避免了高温操作，具有良好的节能减排效果，属于清洁生产，有利于保护生态环境。
附图说明
图1是本发明生产系统的设备连接示意图；
图中：1-骨料缓存仓，2-液体缓存罐，3-颜料缓存仓，4-胶凝料缓存仓，5-1#定量给料器，6-2#定量给料器，7-3#定量给料器，8-研磨混合机，9-4#定量给料器，10-定量给浆泵，11-滚动包裹机，12-溜料槽，13-养护箱。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的一种制备彩砂的方法，其由下述步骤制成：先将骨料加入作圆周运动的容器中，再加入占骨料重量1.5％的液体，滚动2分钟，使骨料表面润湿；然后再加入占骨料重量7％的彩色胶凝粉料，滚动包裹4分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的骨料表面，形成致密第一彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.5％的液体，滚动4分钟，浸润第一彩色包裹层，浸润第一彩色包裹层之后，再添加占骨料重量7％的彩色胶凝粉料，滚动包裹4分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第一彩色包裹层表面，形成致密的第二彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.5％的液体，滚动4分钟，浸润第二彩色包裹层，浸润第二彩色包裹层之后，再添加占骨料重量7％的彩色胶凝粉料，滚动包裹4分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第二彩色包裹层表面，形成致密的第三彩色包裹层；最终制备成彩色包裹层厚度为骨料颗粒平均直径的25％的人造彩砂生料，最后将人造彩砂生料放入温度为40℃和湿度为70％的养护箱中养护12天，即制得人造彩砂。
所述骨料的粒径范围为0.15-5毫米，所述骨料为钢渣。
所述液体由石灰、水和丙烯酸乳液组成，石灰、水和丙烯酸乳液的重量百分比为：石灰10％、丙烯酸乳液20％和水70％。
所述彩色胶凝粉料由无机颜料和具有胶凝活性的无机胶凝粉料组成，无机颜料和无机胶凝粉料的重量百分比为：无机颜料15％和无机胶凝粉料85％。
所述无机颜料为氧化铁红。
所述无机胶凝粉料为水泥、粉煤灰和钢渣粉的组合物，水泥、粉煤灰和钢渣粉的重量百分比为：水泥60％、粉煤灰20％和钢渣粉20％。
所述水泥、粉煤灰和钢渣粉的中位直径d50为5-20微米。
所述容器的转速为120转/分钟。
如图1所示，本实施例中的一种制备彩砂方法的生产系统，它由骨料缓存仓1、胶凝料缓存仓4、颜料缓存仓3、液体缓存罐2、1#定量给料器5、2#定量给料器6、3#定量给料器7、4#定量给料器9、定量给浆泵10、研磨混合机8、滚动包裹机11、溜料槽12和养护箱13构成，所述骨料缓存仓1的出口与1#定量给料器5入口连接，1#定量给料器5出口与滚动包裹机11入口连接；胶凝料缓存仓4的出口与3#定量给料器7入口连接，3#定量给料器7出口与研磨混合机8入口连接；颜料缓存仓3的出口与2#定量给料器6入口连接，2#定量给料器6出口与研磨混合机8入口连接；研磨混合机8的出口与4#定量给料器9的入口连接，4#定量给料器9的出口与滚动包裹机11的入口连接；液体缓存罐2的出口与定量给浆泵10入口连接，定量给料泵10出口与滚动包裹机11入口连接；滚动包裹机11出料口通过溜料槽12与养护箱13的入料口连接。
实施例2
本实施例中的一种制备彩砂的方法，其由下述步骤制成：先将骨料加入作圆周运动的容器中，再加入占骨料重量1.3％的液体，滚动1分钟，使骨料表面润湿；然后再加入占骨料重量6％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的骨料表面，形成致密第一彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.3％的液体，滚动3分钟，浸润第一彩色包裹层，浸润第一彩色包裹层之后，再添加占骨料重量6％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第一彩色包裹层表面，形成致密的第二彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.3％的液体，滚动3分钟，浸润第二彩色包裹层，浸润第二彩色包裹层之后，再添加占骨料重量6％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第二彩色包裹层表面，形成致密的第三彩色包裹层；最终制备成彩色包裹层厚度为骨料颗粒平均直径的10％的人造彩砂生料，最后将人造彩砂生料放入温度为20℃和湿度为60％的养护箱中养护15天，即制得人造彩砂。
所述骨料的粒径范围为0.15-5毫米，所述骨料为天然矿石。
所述液体由水和丙烯酸乳液组成，水和丙烯酸乳液的重量百分比为：丙烯酸乳液30％和水70％。
所述彩色胶凝粉料由无机颜料和具有胶凝活性的无机胶凝粉料组成，无机颜料和无机胶凝粉料的重量百分比为：无机颜料20％和无机胶凝粉料80％。
所述无机颜料为氧化铁黑。
所述无机胶凝粉料为水泥、粉煤灰和钢渣粉的组合物，水泥、粉煤灰和钢渣粉的重量百分比为：水泥80％、粉煤灰10％和钢渣粉10％。
所述水泥、粉煤灰和钢渣粉的中位直径d50为5-20微米。
所述容器的转速为60转/分钟。
本实施例中的生产系统与实施例1中的相同。
实施例3
本实施例中的一种制备彩砂的方法，其由下述步骤制成：先将骨料加入作圆周运动的容器中，再加入占骨料重量1.6％的液体，滚动1分钟，使骨料表面润湿；然后再加入占骨料重量8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的骨料表面，形成致密第一彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.6％的液体，滚动5分钟，使液体充分浸润第一彩色包裹层，浸润第一彩色包裹层之后，再添加占骨料重量8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第一彩色包裹层表面，形成致密的第二彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.6％的液体，滚动5分钟，浸润第二彩色包裹层，浸润第二彩色包裹层之后，再添加占骨料重量8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第二彩色包裹层表面，形成致密的第三彩色包裹层；最终制备成彩色包裹层厚度为骨料颗粒平均直径的55％的人造彩砂生料，最后将人造彩砂生料放入温度为60℃和湿度为90％的养护箱中养护10天，即制得人造彩砂。
所述骨料的粒径范围为0.15-5毫米，所述骨料为尾矿砂。
所述液体由石灰和水组成，石灰和水重量百分比为：石灰10％和水90％。
所述彩色胶凝粉料由无机颜料和具有胶凝活性的无机胶凝粉料组成，无机颜料和无机胶凝粉料的重量百分比为：无机颜料25％和无机胶凝粉料75％。
所述无机颜料为氧化铁黄。
所述无机胶凝粉料为水泥、粉煤灰和钢渣粉的组合物，水泥、粉煤灰和钢渣粉的重量百分比为：水泥70％、粉煤灰15％和钢渣粉15％。
所述水泥、粉煤灰和钢渣粉的中位直径d50为5-20微米。
所述容器的转速为180转/分钟。
本实施例中的生产系统与实施例1中的相同。
实施例4
本实施例中的一种制备彩砂的方法，其由下述步骤制成：先将骨料加入作圆周运动的容器中，再加入占骨料重量1.3-1.6％的液体，滚动1-2分钟，使骨料表面润湿；然后再加入占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的骨料表面，形成致密第一彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.3-1.6％的液体，滚动3-5分钟，使液体充分浸润第一彩色包裹层，再添加占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第一彩色包裹层表面，形成致密的第二彩色包裹层；然后再加入占骨料重量1.3-1.6％的液体，滚动3-5分钟，浸润第二彩色包裹层，再添加占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料，滚动包裹3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在液体润湿的第二彩色包裹层表面，形成致密的第三彩色包裹层；最终制备成彩色包裹层厚度为骨料颗粒平均直径的10-55％的人造彩砂生料，最后将人造彩砂生料放入温度为20-60℃和湿度为60-90％的养护箱中养护10-15天，即制得人造彩砂。
进一步地，所述骨料的粒径范围为0.15-5毫米，所述骨料为天然矿石、炉渣、钢渣、建筑垃圾或尾矿砂中的一种。
进一步地，所述液体由石灰、水和丙烯酸乳液组成，石灰、水和丙烯酸乳液的重量百分比为：石灰0-10％、丙烯酸乳液0-30％和水占比60％-100％。
进一步地，所述彩色胶凝粉料由无机颜料和具有胶凝活性的无机胶凝粉料组成，无机颜料和无机胶凝粉料的重量百分比为：无机颜料5-25％和无机胶凝粉料75-95％。
进一步地，所述无机颜料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄或氧化铁红、氧化铁黑和氧化铁黄的组合物，组合物配比依据用户所需彩砂颜色具体调配。
进一步地，所述无机胶凝粉料为水泥、粉煤灰和钢渣粉的组合物，水泥、粉煤灰和钢渣粉的重量百分比为：水泥60％-80％、粉煤灰10％-20％和钢渣粉10％-20％。
进一步地，所述水泥、粉煤灰和钢渣粉的中位直径d50为5-20微米。
进一步地，所述容器的转速为60-180转/分钟。
本实施例中的生产系统与实施例1中的相同。
本发明的具体实施过程为：用铲车给骨料缓存仓1上料，骨料缓存仓1具有2-3天的缓存时间，骨料缓存仓1下接1#定量给料器5，1#定量给料器5的出料口与滚动包裹机11的入口连接；胶凝料由粉体罐车密闭运输，再通过气力输送泵密闭打入胶凝料缓存仓4中，胶凝料缓存仓4具有3-5天的缓存量，胶凝料缓存仓4的出料口与3#定量给料器7的入口连接，3#定量给料器7的出料口与研磨混合机8的入口连接；颜料由人工加入颜料缓存仓3中，颜料缓存仓3具有7-10天的缓存量，颜料缓存仓3的出料口与2#定量给料器6的入口连接，2#定量给料器6的出料口与研磨混合机8的入口连接；研磨混合机8的出料口与4#定量给料器9的入口连接，4#定量给料器9的出料口与滚动包裹机11的入口连接；液体缓存罐2中的水由自来水龙头定量注入，丙烯酸乳液和石灰粉由人工定量加入，液体缓存罐2具有1-2天的缓存量，液体缓存罐2的出料口与定量给浆泵10的入口连接，定量给浆泵10的出料口与滚动包裹机11的入口连接；滚动包裹机11的出料口与溜料槽12的进料口连接，溜料槽12的出料口与养护箱13的进料口连接。
本发明生产系统的实施方式采用间歇定量生产模式，也就是分批次定量间歇式生产。其生产操作过程为：首先将养护箱13调节至温度40-60℃，湿度为60-90％，并将各种生产原料加入到缓存仓(罐)中，准备开始生产。然后，再依次开启研磨混合机8、2#定量给料器6和3#定量给料器7，按设定比例将胶凝粉料和颜料定量给入研磨混合机8中，并在研磨混合机8中研磨混合3-5分钟，制得彩色胶凝粉料；开启1#定量给料器5，向滚动包裹机中11给入一定量的骨料，再开启滚动包裹机11，按照设定速度运转；开启定量给浆泵10，向滚动包裹机11中的骨料上喷射占骨料重量1.3-1.6％的液体，关闭定量给浆泵10，同时滚动包裹机11持续运转1-2分钟，使骨料表面完全湿润后；开启4#定量给料器9，将占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料定量添加到表面润湿的骨料中，再关闭4#定量给料器9，同时滚动包裹机11持续运转3-5分钟，使彩色胶凝粉料包裹在骨料表面，完成第一次骨料包裹；再开启定量给浆泵10，向滚动包裹机11中的包裹颗粒料上喷射占骨料重量1.3-1.6％的液体，关闭定量给浆泵10，同时滚动包裹机11持续运转3-5分钟，使包裹颗粒料表面完全湿润；然后，再开启4#定量给料器9，将占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料定量添加到表面润湿的包裹颗粒料中，然后再关闭4#定量给料器9，同时滚动包裹机11持续运转3-5分钟，使彩色胶凝粉料继续包裹在骨料表面，完成第二次骨料包裹；再开启定量给浆泵10，向滚动包裹机11中的包裹颗粒料上喷射占骨料重量1.3-1.6％的液体，关闭定量给浆泵10，同时滚动包裹机11持续运转3-5分钟，使包裹颗粒料表面完全湿润；然后，再开启4#定量给料器9，将占骨料重量6-8％的彩色胶凝粉料定量添加到表面润湿的包裹颗粒料中，然后再关闭4#定量给料器9，同时滚动包裹机11持续运转3-5分钟，使彩色胶凝粉料继续包裹在骨料表面，完成第三次骨料包裹；最终使第一批次液体和彩色胶凝粉料量完全使用，并滚动包裹骨料表面，制得第一批次彩砂生料。然后，打开滚动包裹机11的卸料阀，使第一批次生产的彩砂生料沿溜料槽12进入养护箱13中进行养护。按照上述生产流程循环往复，依次完成后续各批次的间歇生产，养护完成后的成品彩砂，按照进入养护箱13的养护时间，依次装车销售，完成彩砂的生产过程。