一种利用岩石废料高收率制备机制砂的方法与流程

1.本发明涉及制砂领域，具体涉及一种利用岩石废料高收率制备机制砂的方法。


背景技术：

2.近年来，我国对建筑用砂的需求迅速增长,而天然河砂作为短时间内不可再生的地材资源日渐匮乏。随着天然河砂市场供应量不足和价格不断上涨，机制砂作为细集料的推广和应用已成为混疑土工程发展的主要方向。机制砂是指经除土开采、机械破碎、筛分制成的，粒径在4.75 ｍｍ以下的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。岩石废料是采矿企业在一定技术经济条件下排出的废弃物，但同时又是潜在的二次资源，可作为机制砂的生产原料。
3.生产优质机制砂对矿石、设备及生产管理都有着较高的要求。传统生产工艺主要有干法制砂、湿法制砂和半干法制砂。湿法工艺破碎作业采用水淋预湿抑尘，筛分作业加水冲洗，耗水量大，泥质物量大，污水处理和泥质物堆存占地面积大，但砂石表面清洁，观感好。干法工艺破碎筛分作业均需密闭采用袋式除尘器解决粉尘问题，石粉综合利用程度高，但原料需严格控制泥土、有机物含量和砂石骨料表面有裹粉的情况。半干法工艺与湿法工艺类似，破碎筛分作业不加水，但预筛分作业和最终产品均加水冲洗，减少了全湿法生产工艺的用水量。
4.在具体的生产环节上，以花岗岩等硬质岩石原料制备机制砂，通常需要经过除土、破碎、整形、筛分等过程。在骨料矿山的前期剥离阶段，开采原材料中可能带有较多的泥土；有些骨料矿山的矿山岩层中也会夹杂有较多的泥土，在进入生产系统时需进行除土，可采用筛分（干法）或水淋（湿法）等方式。由于花岗岩等岩石硬度大，磨蚀性较强，原石粒径跨度大，因此破碎过程通常采用粗、中、细多级破碎方式，主要的破碎设备有：鄂式破碎机、圆锥破碎机、立轴冲击破碎机、球磨机、双转子制砂机、立磨制砂机等。经过破碎后的颗粒往往粒型较差，其针片状颗粒过多，因此需要往往整形处理。其中立轴冲击破碎机具有独特的“石打石”原理，可同时实现物料的破碎、粉碎和整形，是最常用的整形设备。为了更好地减少破碎不完全和过度粉碎，以及对不同尺寸物料进行充分利用，在生产过程中应多设立筛分系统对进入下一步处理工艺中的物料进行有效筛选。常用的筛分设备有：圆振筛、三轴椭圆水平振动筛、空气筛分机等。此外，对于产品中的石粉含量的控制，干法制砂工艺可采取筛分方式，而湿法制砂工艺可采取洗砂工艺。在洗砂工艺中应避免细砂的过度流失，并要辅以脱水处理。
5.目前，大多数生产线由于工艺流程存在缺陷，导致成品机制砂产品的性能指标与国家及行业标准的要求相差甚远，主要体现在骨料含泥量大，其对外加剂的适应性差；粒型圆润度差，其混凝和易性差；级配不合理，细度模数、石粉含量不达标等。例如，部分企业生产水洗机制砂细颗粒缺乏、颗粒级配不良、颗粒形状较差，往往需要搭配天然中砂或细砂来调整混凝土配合比，才能获得较好的工作性能，导致机制砂替代率不高。此外，部分生产线设备配置不合理，其出料口颗粒尺寸分布“两头多、中间少”，一方面粗料破碎不完全，流程
中循环量大，而另一方面细料过度研磨，石粉产生量大、细砂回收率低，导致成品砂生产效率低下而尾料量大。中国专利cn112439530a公开了名称为：一种精品花岗岩机制砂石骨料生产线及其工艺流程。该技术提出“多筛少破”理念，设置多级筛分工序，可保证成品骨料的高品质，并全线配置高精度称量及智能输送系统，实现了生产线运行的自动化控制。该技术的不足之处在于在细碎和整形单元中采用单一的立式冲击破碎机，导致流程中循环量大，且石粉产量大，生产效率低。中国专利cn112452502a公开了名称为：一种精品玄武岩机制砂石骨料生产线及其工艺流程，该技术采用干湿结合工艺以实现对粉尘的回收。尽管该技术流程中加增污水循环系统，但过程中多处采用水洗筛分方式，导致需水量大，污水处理压力大；此外其设置的洗砂回收单元不够合理，细砂回收率低且装置占地较大。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服传统技术存在的不足，提供一种利用岩石废料高收率制备机制砂的方法。
7.本发明以岩石废料为主要原料，提出“可调节除土流程-多级分段破碎筛分-全产品整形再筛分-湿式轮斗洗砂细砂回收”的干湿结合复合工艺流程，以优化机制砂成品品质，并提高过程生产效率。
8.本发明采用的技术方案如下：一种利用岩石废料高收率制备机制砂的方法，包括以下步骤：1）给料机接收矿石，将矿石按照粒径不同，分选成给料机筛上物和给料机筛下物，给料机筛上物通过单向胶带输送机进入粗碎机进行粗碎，给料机筛下物通过单向胶带输送机进入除土筛；其中，所述给料机筛上物的粒径大于200mm（150mm），所述给料机筛下物的粒径小于200mm（150mm）；2）除土筛将给料机筛下物按照粒径不同，分选成除土筛筛上物和除土筛筛下物，除土筛筛上物通过单向胶带输送机进入预先筛，除土筛筛下物作为弃土运至矿山排土场堆存；粗碎机将给料机筛上物粗碎后通过单向胶带输送机进入预先筛；其中，除土筛筛上物的粒径大于10mm，除土筛筛下物的粒径小于10mm；3）进入预先筛的物料，按照粒径不同，被分选成一层筛筛上料、二层筛上料筛和二层筛筛下料，一层筛筛上料通过单向胶带输送机进入中碎缓冲料仓，二层筛上料筛通过单向皮带输送机进入细碎整形用缓冲料仓，二层筛筛下料通过单向胶带输送机进入整形制砂用缓冲料仓；预先筛向外输送物料的各单向胶带输送机上均安装有悬吊式除铁器，生产线所有中转缓冲料仓底部均安装有吊装式电振动给料机。
9.4）中碎缓冲料仓通过电振动给料机出料并通过单向胶带输送机向中碎机给料，中碎机出料通过单向胶带输送机进入分级筛，分级筛将物料分选成分级筛筛上料和分级筛筛下料，分级筛筛上料通过单向胶带输送机返回中碎机，分级筛筛下料通过单向胶带输送机进入细碎整形用缓冲料仓；5）细碎整形用缓冲料仓通过电振动给料机出料并通过单向胶带输送机向细碎整
形机给料，细碎整形机出料通过单向胶带输送机进入粗骨料成品筛；粗骨料成品筛将物料按照粒径不同，分选成一层筛筛上料、二层筛筛上料、三层筛筛上料和三层筛筛下料，一层筛筛上料进入20-31.5mm成品骨料仓、二层筛筛上料进入10-20mm成品骨料仓，三层筛筛上料进入4.75-10mm成品骨料仓，三层筛筛下料通过单向胶带输送机进入整形制砂用缓冲料仓；其中，一层筛筛上料、二层筛筛上料、三层筛筛上料出料斗与双向胶带输送机连通，一端分别与20-31.5mm成品骨料、10-20mm成品骨料、4.75-10mm成品骨料仓相接，另一端均与细碎整形用缓冲料仓进料端相接，三条双向胶带输送机在20-31.5mm成品骨料仓、10-20mm成品骨料仓及4.75-10mm成品骨料仓方向均安装胶带秤，20-31.5mm成品骨料仓、10-20mm成品骨料仓及4.75-10mm成品骨料仓出料口与转运货车货箱进料口正对，转运货车底部安装着汽车电子衡；6）整形制砂用缓冲料仓通过电振动给料机出料并通过单向胶带输送机向整形制砂机给料，整形制砂机出料通过单向胶带输送机进入细骨料成品筛，细骨料成品筛将物料按照粒径不同，分选成一层筛筛上料、二层筛筛上料、二层筛筛下料；一层筛筛上料通过单向胶带输送机返回整形制砂用缓冲料仓，二层筛筛上料进入高细度模数0-4.75mm成品骨料仓或研磨机，研磨机将物料研磨后进入洗砂细砂回收一体机，二层筛筛下料通过单向胶带输送机进入洗砂细砂回收一体机；7）洗砂细砂回收一体机中物料经过洗砂及细砂回收，获得细度模数0-4.75mm成品骨料，具体如下：洗砂细砂回收一体机由轮斗洗砂机、专用细砂回收旋流器、高频振动脱水筛以及给料泵组成，进入洗砂细砂回收一体机的物料经水淋洗，形成的含砂料浆自流进入轮斗洗砂机擦洗，轮斗洗砂机溢流进入脱水筛筛下泵池，经过渣浆泵泵送至专用细砂回收旋流器，比重较大的砂沿分选空间外圈离心向下运动，经沉砂口排出；比重较小的泥从上部溢流管排出；沉砂产物与轮斗洗砂机所捞粗砂共同进入高频振动脱水筛脱水，最终含一定水分湿砂采用单向胶带输送机堆存在低细度模数0-4.75mm成品骨料仓，溢流产物经絮凝浓缩沉淀后用压滤机过滤，浓缩机溢流液和压滤机滤液进入厂区循环水池，泥饼采用单向胶带输送机堆存在临时堆场。
10.本发明的有益效果：1、制砂工艺中，采用立式冲击破与研磨机结合的联合制砂工艺。立式冲击破制砂为主，辅以棒磨机、立磨机等研磨制砂作为调节，两者互相补充。立轴冲击式破碎机具有比研磨机体积小、基础简单、效率较高的优点，但其制砂不完全，流程中循环量较大，成品砂的细度模数较大、颗粒较粗，容易产生粗砂与石粉较多，中间级别颗粒偏少的缺点；研磨机制砂，虽容易调节、质量稳定，但具有产量低、投资大、能耗高的缺点。经实验测试和应用证明，成品砂由立式冲击破碎砂，研磨机碎砂和部分＜3mm检查筛下除粉砂三部分掺和而成，级配最合理，细度模数更合适。
11.2、采用新型洗砂细砂回收一体机作为洗砂细砂回收装置。细骨料成品筛筛余料以及经过研磨的高细度模数0-4.75mm成品骨料中含有大量石粉，经过洗砂及细砂回收，可以更高收率地获得低细度模数的成品骨料。机制砂含砂料浆自流进入轮斗洗砂机擦洗，洗砂机溢流进入脱水筛筛下泵池，经过渣浆泵泵送至旋流器，在一定给料压力下，流体在旋流器内部做离心运动。由于离心力场的作用，流体中细砂颗粒加速沉降，强化了分离过程。比重
较大的砂沿分选空间外圈离心向下运动，经沉砂口排出；比重较小的泥从上部溢流管排出。沉砂产物与轮斗洗砂机所捞粗砂共同进入高频振动脱水筛脱水，形成混砂产品。溢流产物经过浓缩罐浓缩后泵送至压滤机，浓缩机溢流液和压滤机滤液进入厂区循环水池，重复利用不外排。过程需水量小，用水可循环使用，同时生成泥饼可作为制砖厂的原料。
附图说明
12.图1为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
13.以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
14.本发明包括一种由岩石废料高收率制备机制砂的生产线，所述生产线包括原料仓、给料机、粗破机、除泥筛、泥料堆、预先筛、中碎机、分级筛、细碎整形机、成品筛、成品骨料仓、整形制砂机、分级筛、研磨机、洗砂细砂回收一体机、污水浓缩机、压缩机以及各类输送机和集尘气管等设备和配件。
15.一种利用岩石废料高收率制备机制砂的方法，采用上述生产线，包括以下步骤：1）粗碎及除土（泥）开采的矿石经自卸车运至原料仓，然后采用给料机将矿石给入粗碎机或除土筛。其中给料机优选棒条振动给料机，其下部溜槽安装翻板阀，根据原矿开采含土量灵活调节是否进入除土作业；棒条间距在150mm-200mm间调整。大于棒条间距的物料通过单向胶带输送机进入粗碎机进行粗碎，小于棒条间距的筛下物料通过带翻板阀的溜槽进入单向胶带输送机给入除土筛。粗碎机优选鄂式破碎机。除土筛优选振动筛，筛网孔10mm，大于10mm的筛上物料通过单向胶带输送机给入预先筛，小于10mm的物料作为弃土运至矿山排土场堆存。如无需除土作业，棒条振动给料机小于棒条间距的物料直接与颚式破碎机排矿合并进入预先筛。
16.2）预筛分物料经粗碎机出料口通过单向胶带输送机进入预先筛。预先筛优选双层圆振预先筛，其一层筛筛上料出料通过单向胶带输送机进入中碎缓冲料仓，二层筛上料筛出料通过单向皮带输送机进入细碎整形用缓冲料仓，二层筛筛余料通过单向胶带输送机进入整形制砂用缓冲料仓。另外，从圆振预先筛向外输送物料的各单向胶带输送机上均安装着悬吊式除铁器，生产线所有中转缓冲料仓底部均安装着吊装式电振动给料机。
17.3）中碎中碎缓冲料仓通过电振动给料机出料并通过单向胶带输送机向中碎机给料。中碎机优选单/多缸液压圆锥破碎机。中碎机出料通过单向胶带输送机进入分级筛。分级筛优选圆振分级筛。分级筛筛上料通过单向胶带输送机返回中碎机，筛下料通过单向胶带输送机进入细碎整形用缓冲料仓。
18.4）细碎整形细碎整形用缓冲料仓通过电振动给料机出料并通过单向胶带输送机向细碎整形机给料。细碎整形机优选立轴冲击破整形机。整形机出料通过单向胶带输送机进入粗骨料成品筛。
19.5）粗骨料筛分细碎整形机出料通过单向胶带输送机进入粗骨料成品筛。成品筛优选三层三轴椭圆水平振动筛，其一至三层筛筛上料出料斗与双向胶带输送机连通，一端分别与20-31.5mm、10-20mm、4.75-10mm成品骨料仓相接，另一端均与细碎整形用缓冲料仓进料端相接，三层筛筛余出料斗通过单向胶带输送机的连通与整形制砂用缓冲料仓相接。另外，三条双向胶带输送机在20-31.5mm成品骨料仓、10-20mm成品骨料仓及4.75-10mm成品骨料仓方向均安装胶带秤，20-31.5mm成品骨料仓、10-20mm成品骨料仓及4.75-10mm成品骨料仓出料口与转运货车货箱进料口正对，转运货车底部安装着汽车电子衡。
20.6）整形制砂整形制砂工艺主要在制砂楼内完成。制砂楼内包括整形制砂用缓冲料仓、整形制砂机、细骨料成品筛、研磨机和洗砂细砂回收一体机以及传动装置。整形制砂用缓冲料仓通过电振动给料机出料并通过单向胶带输送机向整形制砂机给料。整形制砂机优选立轴冲击破制砂机。制砂机出料通过单向胶带输送机进入细骨料成品筛。细骨料成品筛优选双层三轴椭圆水平振动筛，其一层筛筛上料通过单向胶带输送机返回整形制砂用缓冲料仓，二层筛筛上料出料斗与双向胶带输送机连通，一端与高细度模数0-4.75mm成品骨料仓相接，另一端与研磨机进料端相接，二层筛筛余出料通过单向胶带输送机进入洗砂细砂回收一体机。研磨机出料斗通过单向胶带输送机与洗砂细砂回收一体机连接。研磨机优选棒磨机或立磨机。另外，制砂楼内输送成品的胶带输送机上均安装胶带秤，高细度模数0-4.75mm成品骨料仓与转运货车货箱进料口正对，转运货车底部安装着汽车电子衡。
21.7）洗砂细砂回收洗砂细砂回收机优选新型洗砂细砂回收一体机，由轮斗洗砂机、专用细砂回收旋流器、高频振动脱水筛以及给料泵组成。机制砂经水淋洗，形成的含砂料浆自流进入轮斗洗砂机擦洗，洗砂机溢流进入脱水筛筛下泵池，经过渣浆泵泵送至旋流器。比重较大的砂沿分选空间外圈离心向下运动，经沉砂口排出；比重较小的泥从上部溢流管排出。沉砂产物与轮斗洗砂机所捞粗砂共同进入高频振动脱水筛脱水，最终含一定水分湿砂采用单向胶带输送机堆存在低细度模数0-4.75mm成品骨料仓。溢流产物经絮凝浓缩沉淀后用压滤机过滤，浓缩机溢流液和压滤机滤液进入厂区循环水池。泥饼采用单向胶带输送机堆存在临时堆场。