剥岩尾矿干法脱泥方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种剥岩尾矿干法脱泥方 法。
【背景技术】
[0002] 混凝土工程中需要大量使用各种尺寸的碎石作为粗集料，并且要求碎石表面干 净，无泥沙残留。这主要是因为，泥沙比表面积较大，混于混凝土混合料中时，容易先于碎石 骨料与混凝土中的粉料胶结材发生反应，使得粘结相优先生成于小的泥沙颗粒之间，消耗 了一定量胶结材，造成粘结相在大颗粒粗集料界面间的产生量不足，对混凝土结构强度和 工程质量有很大影响。因此，混凝土工程中需使用较干净的碎石，含泥量和泥块含量需符合 GB/T14685-2011相关要求。对于含泥量和泥块含量不达标的碎石资源需用水洗净并干燥后 方能使用。因此，市场上，干净的碎石比粘附有泥土的碎石售价高出很多。
[0003] 近年来，随着房地产产业的持续升温，每年需消耗大量的石料资源，严重破坏自然 环境，国家为保护自然环境并实行房地产宏观调控，限制了对天然石料资源的开采，目前， 大量建筑用石料需求转向于寻求二次资源。
[0004] 剥岩尾矿是露天矿开米过程中产生的一种固体废弃物。在露天矿开米矿石之前， 需要将覆盖在矿石上的那层岩石（矿物含量较小的贫矿）和地表的土壤剥去，这个过程称 为剥岩。大型矿山剥下来的岩石和泥土的混合物作为尾矿堆积起来，未被有效利用，常年累 月的积累后形成了几十米高的剥岩尾矿山，可作为重要的石料二次资源。现有的剥岩尾矿 开采工艺通常直接将挖掘的剥岩尾矿进行破碎和筛分。在破碎、筛分过程中伴随的机械外 力的冲击下，大部分的岩石可与泥土自然分离并分选出碎石产品和尾泥。但是，实践表明， 始终有部分碎石表面黏附有少量泥土，分离不彻底，影响碎石产品整体含泥量。含泥量不达 标是制约碎石产品售价的重要因素。
[0005] 使用大量水将碎石冲洗干净后再出售可提高其售价，但冲洗过程中会产生大量废 水，存在外排问题，同时，在缺少水源的开采区域，水洗也难以进行。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是针对上述缺陷，提供一种剥岩尾矿干法脱泥方法，通过向剥岩 尾矿原料中加入一定量的脱泥剂再进行破碎筛分，可在无需用水冲洗的条件下获得优质的 碎石材料，含泥量满足GB/t 14685-2011中II类品以上要求。
[0007] 为实现上述目的，本发明所涉及的剥岩尾矿干法脱泥方法，包括如下步骤：
[0008] 1)根据前期剥岩尾矿开采加工过程中尾端产生的碎石总量和尾泥总量，估算本次 开挖尾矿区域的泥土总量，按开挖尾矿区域泥土总量的5. 0%~20. 0%向开挖尾矿区域加 入脱泥剂；
[0009] 2)开挖尾矿区域，并将开挖的尾矿与脱泥剂混合均匀；
[0010] 3)将混合好的挖出尾矿在常温下静置4~18h，使脱泥剂与挖出尾矿中的泥土颗 粒充分反应；
[0011] 4)待静置时间充足后，将挖出尾矿装入破碎机中进行破碎；
[0012] 5)破碎后的碎石和泥土的混合物进入振动网筛，直径〈5. Omm的部分作为尾泥收 集，直径>5. Omm的部分进一步根据需求多级筛选得到各个尺寸且泥土脱除干净的碎石材 料。
[0013] 进一步地，所述脱泥剂的配方为生石灰或消化石灰中的一种，或为生石灰和消 化石灰两种任意比例组合的混合物；所述脱泥剂成分的重量含量特征为：氧化钙CaO% 彡80. 0% ;所述脱泥剂的粒度特征为：200目以下颗粒的总质量彡80. 0%。
[0014] 进一步地，所述步骤1)中，前期剥岩尾矿中的尾泥总量不大于尾泥和碎石质量总 和的百分之二十五。
[0015] 进一步地，所述步骤1)中，前期剥岩尾矿中尾泥的自然含水率多5.0%。
[0016] 进一步地，所述步骤1)中，脱泥剂的加入量为开挖尾矿区域中泥土总量的 10. 0%~15. 0%。
[0017] 进一步地，所述步骤3)中，常温下静置时间为6~8小时。
[0018] 干法脱泥技术的原理是利用脱泥剂对土壤的固化作用，在土壤颗粒之间产生水化 硅酸盐类粘结相，强化了岩石表面泥土层的结构强度，使得岩石在破碎和筛分过程中泥土 固结体易与岩石本体分离。土壤与石头界面主要是物理吸附相互作用，无化学结合，将其结 合力记为O 1，同时将岩石表面泥土层土壤颗粒之间的结合力记为〇2。如图1所示，在不 加入脱泥剂的情况下，土壤颗粒之间的结合力也以物理吸附作用为主，则〇:与σ 2相当， O1^ 〇 2。在外力冲击过程中，表面泥土层自身结构强度与界面处相当，断裂可发生在整个 结构体的任何位置，泥土层碎片化，造成泥土与岩石分离不完全。如图2所示，加入脱泥剂 后，土壤颗粒之间产生粘结相，σ 2转变为化学结合力，且〇 〇 2。在外力冲击过程中由 于土壤与岩石界面处是整个材料结合力最小的地方，界面处最容易发生断裂，使得粘附在 岩石表面的土壤整块脱落，土壤与岩石分离较为完全。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0020] 1、本发明将土壤固化的原理应用于剥岩尾矿开采加工，通过添加脱泥剂可显著改 善碎石广品外观品貌，大幅减少泥土残留，且含泥量指标彳两足GB/t 14685-2011中II类品 以上要求。实验室模拟实验研宄表明，以天然土壤样本为研宄对象，添加泥土总质量10. 0% 的脱泥剂与不添加脱泥剂的情况进行相比，在静置时间均为12小时，冲击高度和次数相同 的情况下，平均残泥率由2. 65%降低到1. 04%，而脱泥合格品率由30. 0%提高到82. 7%。
[0021] 2、本发明所涉及方法为干法工艺，可大量减少碎石冲洗用水，节约水资源，具有明 显的环境效益和社会效益，对水资源缺乏的干旱地区尤为显著。
【附图说明】
[0022] 图1~图2为本发明剥岩尾矿干法脱泥方法原理示意图；
[0023] 图3为本发明剥岩尾矿干法脱泥方法的流程图；
[0024] 图4为剥岩尾矿照片图；
[0025] 图5为图4采用本发明剥岩尾矿干法脱泥方法去除泥土筛分后的碎石照片图；
[0026] 图6~图13为实施例中脱泥剂掺入量对碎石残泥率分布的影响；
[0027] 图14为实施例中不同脱泥剂掺入量下的平均碎石残泥率和脱泥合格品率曲线 图；
[0028] 图15~图22为实施例中脱泥剂反应时间对碎石残泥率分布的影响；
[0029] 图23为实施例中不同反应时间下的平均碎石残泥率和脱泥合格品率曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本 发明，但它们不对本发明构成限定。
[0031] 图3为本发明剥岩尾矿干法脱泥方法的流程图。
[0032] 实施例1
[0033] 前期剥岩尾矿开采加工过程中尾端产生的碎石总量和尾泥总量约为8 :1 (含土量 11. 1% )，估算本次开挖尾矿区域（30mX20mX Im)泥土和碎石总量约为900吨，其中泥土总 量约为100吨，按开挖尾矿区域泥土总量10%的比例加入总量为10吨的脱泥剂；
[0034] 使用挖掘机在本次开挖尾矿区域中心位置先挖开一个3mX3mX Im的大坑，将10 吨脱泥剂加入其中，再使用铲车和挖掘机配合将本次开挖尾矿区域的尾矿反复多次堆起再 摊平，直至脱泥剂与开挖的尾矿混合均匀；
[0035] 将混合好的挖出尾矿在常温下静置6小时，使脱泥剂与挖出尾矿中的泥土颗粒充 分反应；
[0036] 静置时间充足后，使用挖掘机将挖出尾矿装入破碎机中进行破碎；
[0037] 破碎后的碎石和泥土的混合物通过皮带进入振动网筛，直径〈5. Omm的部分作为 尾泥收集，直径>5. Omm的部分进一步根据需求多级筛选得到各个尺寸且泥沙脱除干净的 碎石材料。
[0038] 按照GB/T14685-2011中所述方法对本次生产碎石的含泥量进行取样测试，含泥 量为0. 48%，泥块含量为0. 0%，满足I类品要求。
[0039] 实施例2
[0040] 前期剥岩尾矿开采加工过程中尾端产生的碎石总量和尾泥总量约为6 :1 (含土量 14. 3% )，估算本次开挖尾矿区域（30mX30mX Im)泥土和碎石总量约为1350吨，其中泥土 总量约为193吨，按开挖尾矿区域泥土总量15%的比例加入总量为29吨的脱泥剂；<