CN108405135B - 一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法及其装置，涉及尾矿砂的整形和除泥脱粉，解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，包括粒形优化、除泥脱粉工序。具体上尾矿砂首先通过石打铁、铁打石、石打石对尾矿砂中的颗粒群和团聚泥球进行打散以及砂粒局部轮廓整形，通过切向高压风实现对尾矿砂中临界粒径0.075～0.045mm颗粒进行分级分离，实现泥质物、石粉与砂粒分离，含泥粉和细石粉的气固流体通过除尘***实现气固分离和细粉回收，从而实现尾矿砂的充分利用，保护环境。

Description

一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法及其装置

技术领域

本发明涉及尾矿砂的整形和除泥脱粉，具体的说是一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法及其装置。

背景技术

作为混凝土的主要组分之一，砂在混凝土制品中起到充填、抗变形作用，可以提高混凝土的致密性、力学稳定性和耐久性，对混凝土工程质量影响较大。有关资料显示，2016年，我国建筑砂石总产销量约150亿吨，其中砂总产量约70亿吨。

砂主要有天然砂和机制砂两类，我国建筑工程量巨大，天然砂主要是河砂、江砂、海砂和平原地下卵砂。经过近40年的高强度开采，优质天然砂资源逐步枯竭。天然砂开采对河道和土壤生态影响极大，其治理恢复周期长达数百年，几乎无法恢复到开采前的生态水平。海砂资源量较大，但由于氯离子超标，使用海砂将严重腐蚀混凝土结构，在目前技术水平下，海砂没有利用价值。大规模天然砂开采也导致各类安全事故、质量事故频发，为此，西方发达国家早在上个世纪就陆续压缩了天然砂的开采规模。近年来我国也逐渐加大了长江、闽江、赣江等内河及沿海天然砂限采和禁采力度。目前，我国机制砂主要是粗砂，机制砂大规模生产技术尚不成熟或生产成本过高。为此，我国实际工程利用中主要采用机制粗砂搭配含泥粉量较高的天然细砂使用，产品质量波动较大。

尾矿砂是生产机制碎石的副产品，由于含泥量高、级配不合理、粒形差等因素而无法有效替代天然砂。据统计，我国建筑石料开采中年产尾矿砂约30亿吨，其中东部地区部分利用水冲洗形成机制粗砂，部分替代天然砂；中西部地区尾矿砂由于缺水、干法除泥技术不成熟等原因导致利用途径有限，主要排放到自然环境中。因此，发展尾矿砂生产可替代天然砂的机制中砂技术和成套机制砂装备，既可解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，又可以替代天然砂，从而达到保护环境的目的。同时我国建筑用砂需求总量比较大，利用尾矿砂大规模生产优质机制砂也是我国建筑砂石产业发展的趋势。

想要利用尾矿砂首要解决的就是如何脱除尾矿砂中的泥质物和石粉，降低尾矿砂中的含水量，并对尾矿砂中的砂粒进行局部整形。目前干法机制砂除泥脱粉装置主要借用水泥行业的选粉机，其中原料含水率一般小于1％、小于0.075mm细粉含量比例一般大于60％，同时由于原料颗粒粒径小、磨蚀性较弱，对耐磨性要求低，无整形要求。也有人公开了专门的干法机制砂除泥脱粉装置。例如，专利CN201420347549.3公开了一种人工机械制砂气力筛砂脱粉设备，其特征在于包括：动态选粉机和静态选粉机；所述动态选粉机通过法兰连接直接坐落在静态选粉机的箱体上；所述的动态选粉机包括：传动装置、转子、固定导流叶片，第一壳体；所述固定导流叶片是由多片环形固定在第一壳体上，所述转子通过箱体内的轴承座悬挂布置；所述转子从第一壳体的上面伸出传动轴，传动轴通过一个联轴器与固定在第一壳体上方的传动装置连接；所述的静态选粉机包括：第二壳体、台阶板、导流风栅、粒度控制调整机构以及翻板锁风阀；所述台阶板固定在第二壳体的内部，在所述台阶板的右侧进风口处设有导流风栅；在所述台阶板的最下面的设有粒度控制调整机构；在所述第二壳体的最下面出口位置设有翻板锁风阀。专利CN200920073699.9提出一种机制砂的脱粉设备，包括脱尘***、吹送风***以及吸风集尘***三部分组成，脱尘***是在一空腔长方体壳中设有两排散料篦板，在该散料篦板的上下方分别设有给料装置和落料装置；脱尘***一侧通过调风阀与吹风机风管相连，另一侧与引风机风管亦通过调风阀联通，引风机风管另一端与旋风集尘器相连；在所述吹风机风管与脱尘***连通处设有进风罩；在所述引风机风管与脱尘***连通处设有出风罩。专利CN201710557326.8公开了一种自动脱粉制砂机，含有壳体、支架、进料斗和转子总成，壳体设置在支架上，转子总成包括主轴、轴套、抛料转子和电机，主轴设置在轴套上，轴套设置在壳体内部中央，抛料转子设置在主轴的上端上，主轴的下端设有带轮，电机位于壳体的外侧且设置在支架上，电机通过带轮和皮带与主轴的下端设有带轮相连，壳体上部的内壁上设有防磨衬板，该防磨衬板与抛料转子相对应，壳体的中部的内壁上设有中间防磨衬板，壳体的下部为集料锥，进料斗位于壳体的顶部，其特征在于，还含有旋风除尘器、风叶和通风罩，风叶设置在所述主轴的上部，且风叶位于所述抛料转子与轴套之间，通风罩穿装在所述主轴的外侧，通风罩的上端口位于风叶的下方，所述壳体侧面设有出风口，旋风除尘器包括筒体、下锥体和进风螺旋管道，下锥体设置在筒体的下端，筒体的侧面上设有进风管，进风螺旋管道设置在筒体的内壁上，进风螺旋管道的进风口与筒体侧面的进风管相通连，筒体侧面的进风管与所述壳体侧面设有出风口相通连，进风螺旋管道的出风口位于下锥体的上方，筒体的侧面设有出风管，该出风管的出口穿过壳体与通风罩的侧面相通连。综合上述专利，主要表现为：1、通过静态打散方法和气力分离方法实现砂粒除泥脱粉；2、采用静态打散方法实现机制砂除泥脱粉，通过动态选粉机机控制回收粒径；3、基于水泥行业转子式选粉机，在转笼和壳体内壁之间没有依据泥粉和砂粒特点专门考虑含泥粉废气流和砂粒流的切割和流道设计，同时，不对砂粒整形功能进行专门设计，也不依据砂粒的强磨损性进行转子叶片防磨损设计。

因此，目前我国尾矿砂干法制砂技术上，尚缺少一种具有动力高效打散尾矿砂、能够多次重复动态的进行砂粒和泥粉切割分离、设有依据泥粉和砂粒特点的含泥粉废气流和砂粒流专门流道、在尾矿砂除泥脱粉时对砂粒进行整形的一体式方法设计和相应装置。

发明内容

本发明意在提供一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法及其装置，通过该方法及装置，可以有效的去除尾矿砂中的泥物质和石粉，并且对砂粒进行轮廓整形，使其达到机制砂使用标准，从而有效利用尾矿砂达到保护环境的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法，其特征是，采用的原料主要为尾矿砂，其中尾矿砂含水量小于4％，尾矿砂中还含有的泥粉和细石粉以及泥球，其中泥粉和细石粉总含量小于15％、粒径小于0.075mm，泥球含量小于5％、粒径大于0.075mm；具体包括以下步骤：

步骤1：粒形优化

1)将尾矿砂通过进料口倒入撒料盘，处于高速旋转的撒料盘将尾矿砂以不低于10m/s的线速度离心抛撒出去，尾矿砂在离心力的作用下溅射到罩在撒料盘***的反击板上，通过碰撞作用实现泥球、团聚泥砂、细石粉的打散；

2)被反击板反弹后的砂粒再次高速撞到撒料盘下方的不低于150转/分钟的旋转速度的冲击板上，进一步实现泥球、团聚泥砂、细石粉的打散；

3)受旋转的冲击板冲击飞向反击板砂粒与反击板反弹的砂粒碰撞，进一步实现泥球、团聚泥砂、细石粉的打散；

4)以上1、2、3过程中，90％以上的大于0.075mm的泥球打散成小于0.075mm的粉状，砂粒与固定的反击板、高速旋转的打击板、高速飞行中的砂粒群通过石打铁、石打石和铁打石实现局部轮廓整形，砂粒更加圆润；

步骤2：除泥脱粉

1)筒体下部切向设有进风口，在步骤1的过程中，空气流由下自上吹进转笼内部，在转笼离心力作用下流向转笼冲击板和转笼外部固定的反击板之间的空隙，形成高压风流，基于重力分选原理，对上述1)、2)、3)过程中砂粒、泥质物、石粉进行分级和分离，其中小于0.075mm的泥粉和细石粉分离效果不低于85％；

2)含泥粉的高压风通过风道切向进流出筒体，进入除尘器***，实现气固分离，泥粉进入专门的泥粉仓，而筒体内砂粒因自重原因直接进入筒体下部的砂仓。

一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法所使用的装置，其特征是，包括筒体、砂仓、泥粉仓、旋风除尘器、冲击板和反击板，筒体的上端中间设有进料口，筒体的下端设有出料口，出料口下部连接有砂仓；筒体内部上方垂直方向沿中心轴线设有一转笼主轴，主轴上端固定一个圆形撒料盘，撒料盘下部围绕主轴呈环形固定有多个冲击板，在筒体内壁和转笼之间自上而下还固定环形的反击板；在筒体下方、砂仓上方的筒壁上设有切向进风口，在筒壁外部有风道与进风口相连；筒体的外侧设有与筒体上部周边切向出风通道相连接的除尘器。

为提高转笼对进风的离心加速效果，所述冲击板与转笼的圆周切线方向的夹角低于90°角度；冲击板自上而下、直径有小到大梯次多层状布置，层数不少于2层；所述冲击板为条形加厚板，冲击板的上下窄边活动的固定在转笼上，使得冲击板可在工作面磨损到不能满足除泥脱粉效率时，拆下并翻转180°固定到转笼上，使冲击板的反面变成工作面。

所述反击板围绕转笼依托筒体支撑布置，反击板呈环形多面体，自上而下设置不少于2层的直径由小到大的呈环形多面体的反击板层，各层反击板层垂直方向通过直径差异相互嵌套，预留纵向自下而上的风道，反击板为板材，多个反击板以转笼为中心环绕围成一层多面体，上下两层多面体，上层多面体直径小、下层多面体直径大，上下两层多面体局部重叠，两个多面体直径差异形成的空间即为风道，风道通风能力保证含泥粉气流自下向上无阻力通过；适应砂粒的高磨蚀性，提高反击板的使用率，反击板通过水平支架固定在筒体内壁上，反击板与水平支架采用可拆卸固定方式，反击板工作面磨损到不能满足除泥脱粉效率时，拆下、翻转180°并再次通过支撑横梁固定到筒壁上，反击板的反面变成工作面。

本发明的有益效果是：通过上述方法对尾矿砂中的泥球、团聚泥砂、细石粉进行动力打散，通过石打铁、铁打石、石打石对尾矿砂中的砂粒进行局部轮廓整形，通过切向高压风实现对尾矿砂中小于0.075mm粒径泥粉和石粉与砂粒进行颗粒分离，分离后的泥粉和石粉随高压风流进入除尘器实现气固分离。

附图说明

图1装置结构简图，

图2转笼主视图，

图3转笼俯视图，

图4反击板主视图，

图5反击板俯视图，

图6颗粒形貌直观对比。

图中，1筒体、2砂仓、3泥粉仓、4除尘器、5冲击板、6反击板、7进料口、8出料口、9水平支架、10转笼主轴、11撒料盘、12转笼、13进风口

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一

镇江某企业砂石年产0‐5mm尾矿砂30万吨，由于含泥粉超标，不能有效替代天然砂用于混凝土材料。2017年4月份相同尾矿砂试样，含水率不同时，通过V型选粉机和本方法装置进行除泥脱粉实验，结果如表1和表2所示。当尾矿砂含水率比较低时，V型选粉机和本方法装置虽然除泥脱粉效果均能将尾矿砂处理成合格的机制砂，但本装置除泥效果更好。当尾矿砂含水率比较高时，V型选粉机除泥效果迅速下降，而本方法装置仍能将尾矿砂处理成合格的机制砂。通过对比，该企业选用了本方法及除泥脱粉装置。2017年7月完成安装和调试，2017年8月取样检测结果如表3所示，***实现了尾矿砂高效除泥脱粉效果，同时产品粒形得到一定程度的优化，如图所示。目前，该装置小时处理量120吨、装机功率37kw、主轴转速250r/min，出***泥粉废气通过袋式除尘器，运行风量50000m³/小时、装机功率75kw。综合单吨处理量耗电0.96kw。

表1、2017年4月份实验情况(一)

表1、2017年4月份实验情况(二)

表2、2017年8月份运行情况

Claims (4)

1.一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法，其特征是，采用的原料主要为尾矿砂，其中尾矿砂含水量小于4％，尾矿砂中还含有的泥粉和细石粉以及泥球，其中泥粉和细石粉总含量小于15％、粒径小于0.075mm，泥球含量小于5％、粒径大于0.075mm；具体包括以下步骤：

步骤1：粒形优化

1)将尾矿砂通过进料口倒入撒料盘，处于高速旋转的撒料盘将尾矿砂以不低于10m/s的线速度离心抛撒出去，尾矿砂在离心力的作用下溅射到罩在撒料盘***的反击板上，通过碰撞作用实现泥球、团聚泥砂、细石粉的打散；

2)被反击板反弹后的砂粒再次高速撞到撒料盘下方的冲击板上，冲击板旋转的速度不低于150转/分钟，进一步实现泥球、团聚泥砂、细石粉的打散；

3)受旋转的冲击板冲击飞向反击板的砂粒与反击板反弹的砂粒碰撞，进一步实现泥球、团聚泥砂、细石粉的打散；

4)以上1)、2)、3)过程中，90％以上的大于0.075mm的泥球打散成小于0.075mm的粉状，砂粒与固定的反击板、高速旋转的打击板、高速飞行中的砂粒群通过石打铁、石打石和铁打石实现局部轮廓整形，砂粒更加圆润；

步骤2：除泥脱粉

1)筒体下部切向设有进风口，在步骤1的过程中，空气流由下自上吹进转笼内部，在转笼离心力作用下流向转笼冲击板和转笼外部固定的反击板之间的空隙，形成高压风流，基于重力分选原理，对上述1)、2)、3)过程中砂粒、泥质物、石粉进行分级和分离，其中小于0.075mm的泥粉和细石粉分离效果不低于85％；

2)含泥粉的高压风通过风道切向流出筒体，进入除尘器***，实现气固分离，泥粉进入专门的泥粉仓，而筒体内砂粒因自重原因直接进入筒体下部的砂仓。

2.根据权利要求1所述的一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法所使用的装置，其特征是，包括筒体、砂仓、泥粉仓、旋风除尘器、冲击板和反击板，筒体的上端中间设有进料口，筒体的下端设有出料口，出料口下部连接有砂仓；筒体内部上方垂直方向沿中心轴线设有一转笼主轴，主轴上端套有撒料盘，撒料盘下部围绕主轴呈环形固定有多个冲击板；以筒体内壁为支撑点，在筒体内壁和转笼之间自上而下还固定有反击板，多个反击板围成一个环形；在筒体下方、砂仓上方的筒壁上设有切向进风口，在筒壁外部有风道与进风口相连；筒体的外侧设有与筒体上部周边切向出风通道相连接的除尘器。

3.根据权利要求2所述的一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法所使用的装置，其特征是，为提高转笼对进风的离心加速效果，所述冲击板与转笼的圆周切线方向的夹角低于90°角度；冲击板自上而下、直径由小到大梯次多层状布置，层数不少于2层；所述冲击板为条形加厚板，冲击板的上下窄边活动的固定在转笼上，使得冲击板可在工作面磨损到不能满足除泥脱粉效率时，拆下并翻转180°固定到转笼上，使冲击板的反面变成工作面。

4.根据权利要求2所述的一种尾矿砂高效除泥脱粉和粒形优化方法所使用的装置，其特征是，所述反击板为板材，围绕转笼依托筒体支撑布置，多个反击板组合呈环形多面体，自上而下设置不少于2层的直径由小到大的呈环形多面体的反击板层，各层反击板层垂直方向通过直径差异相互嵌套，预留纵向自下而上的风道；反击板通过水平支架固定在筒体内壁上，反击板与水平支架采用可拆卸固定方式，反击板工作面磨损到不能满足除泥脱粉效率时，拆下、翻转180°并再次通过支撑横梁固定到筒壁上，反击板的反面变成工作面。

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