CN116283006A - 一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，包括以下步骤：S1、对母材进行三级选取，控制其含泥量，从源头上控制石粉品质。S2、合格母材分别经颚式破碎机、圆锥式破碎机、高效冲击破碎机依次进行不同程度的破碎，其中高效冲击破碎机进行两次破碎。S3、经四级破碎后的母材在每一次破碎完成后都需传送至对应粒径的振动式筛选机进行筛选。S4、集尘器存储仓内收集的石粉及破碎粒径在0～5mm的矿石由提升机送至球磨机储料斗，再经振动给料机将其均匀定量连续地送入卧式球磨机主机磨室内进行研磨。S5、对经过粉磨阶段后的石粉进行活性检测。S6、将高活性物质掺入粉磨后的石粉，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法。
背景技术
目前桥梁、隧道、路基、站房、道路等工程建设对混凝土砂石料需求巨大，由于天然砂资源短期内不可再生，且开采过程对生态环境存在不利影响，因此现今大量工程中将隧道洞渣作为原料生产机制砂。机制砂制备过程中产生大量石粉，而处置石粉容易造成环境污染及土地资源浪费。与此同时，混凝土工程建设对粉煤灰掺合料的需求量日益增长，但粉煤灰使用成本较高，不利于项目造价控制。以一定比例的石粉替代粉煤灰可有效节约自然资源并降低混凝土成本，但石粉为惰性物质，活性较差，因此需要对石粉进行改性处理以使混凝土达到良好的力学性能。因此，急需寻求一种可根据母材特性灵活定制石粉改性方案的生产方法，以同时解决石粉污染环境、浪费土地资源与石粉活性差的问题。
为攻克现有石粉生产工艺不合理，无法解决其母材种类不一致时无法生产以及石粉活性差导致的石粉混凝土抗压强度低的难题，许多专家及学者对此进行了深入研究，如：
公开号为CN114988738A的中国专利公开了一种改性白云石粉的制备方法，该方法通过在石粉中掺合促溶剂、毛细孔填充剂等促进白云石粉表面的溶解、参与水化反应和毛细孔填充三重改性，解决了现有技术中白云石粉混凝土的泌水、强度和耐久性问题。但该方法仅能应用在白云石原料上，而洞渣来源广泛，石材种类繁多，并不适用这种方法。
公开号为CN113603382A的中国专利公开了一种用于制作混凝土的改性石灰石粉，通过在石粉中掺杂卵磷脂、水玻璃、聚乙烯醇和空心玻璃微珠等，改善了隧道中石灰石粉混凝土在高水压、硫酸盐侵蚀环境下的抗蚀能力。但该方法同样仅能应用于石灰石粉，且只能解决石粉混凝土的抗蚀能力，无法解决石粉活性差的问题。
公开号为CN115477529A的中国专利公开了一种基于花岗岩石粉的混凝土及其制备方法，该方法通过对石粉进行化学改性将花岗岩石粉由亲水改为疏水，解决花岗岩石粉吸水量大、吸附外加剂等问题，改善了花岗石石粉混凝土拌合物的和易性。同样的，该方法仅能基于花岗石石粉进行改性，且化学改性步骤复杂，所用pH调节剂氨水属于危险化学品，易对操作人员产生安全隐患。
公开号为CN103553372A的中国专利公开了一种利用废弃大理石粉生产石灰的方法，将适用的大理石粉直接或经造粒成形后喂入工业窑炉煅烧，使大理石经煅烧分解后生成颗粒小、气孔率高、活性高的优质轻烧石灰，有利于减少天然石灰石矿山资源消耗，可促进石材业的可持续发展。但该方法仅能用于石材业产生的废弃大理石，对于洞渣这种石材种类混杂的原材料并不适用。
因此，针对石粉母材不同，活性差导致的石粉混凝土质量差的问题，有必要提出一种可根据石粉活性灵活配比、针对性改性的新型改性石粉的生产方法，且其制备工艺简单、生产成本低，能创造良好的经济效益。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种通过对生产石粉的活性检测结果，对其进行掺杂物的种类、数量、掺杂方式等参数的灵活控制，使不同母材制得的石粉达到活性最优的基于隧道挖掘洞渣制备的活性可控的石粉生产方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，包括以下步骤：
S1、对母材进行三级选取，控制其含泥量，从源头上控制石粉品质；
S2、合格母材分别经颚式破碎机、圆锥式破碎机、高效冲击破碎机依次进行不同程度的破碎，其中高效冲击破碎机进行两次破碎，各破碎机输出口设有集粉器口，可将破碎过程中产生的石粉收集至集粉器粉仓；
S3、经四级破碎后的母材在每一次破碎完成后都需传送至对应粒径的振动式筛选机进行筛选，各筛选机输出口同样设有集粉器口，可将筛选过程中产生的石粉收集至集粉器粉仓；
S4、集尘器存储仓内收集的石粉及破碎粒径在0～5mm的矿石由提升机送至球磨机储料斗，再经振动给料机将其均匀定量连续地送入卧式球磨机主机磨室内进行研磨，粉磨后石粉粒径应处于10～30±2.5μm范围内；
S5、对经过粉磨阶段后的石粉进行活性检测，活性指数结果为75％及以上的石粉视为达标并归入成品保存，对不合格的石粉进行下一步的改性处理；
S6、将高活性物质掺入粉磨后的石粉，掺入时根据其母材特性及石粉活性检测结果等确定掺入活性物质的种类、数量及掺杂方式，经改性处理后的石粉将再次进行活性检测，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
进一步地，所述步骤S1包括以下分步骤：
S11、对备选矿石进行含泥量、岩石强度、含水量等指标的测量，即为岩性检测，对经检验合格的矿石进行可利用资格的认定，如岩体应不易破碎且遇水无明显软化，岩体力学性质无明显高度各向异性等；
S12、利用栅栏式挖斗机对合格矿石进行初筛，去除10mm以下石屑、夹尘，合格的矿石运输至厂房原料间；
S13、通过泥岩分离机初步去除原料间矿石夹杂的泥土，降低母材的含泥量，经泥岩分离机处理过的母材将被运输至石粉加工厂房。
进一步地，所述步骤S1中的石粉原料为隧道掘进时产生的洞渣，其岩石成分单一或多种岩石夹杂。
进一步地，所述步骤S11中的岩性检测中应选择饱和抗压强度大于90MPa、点载荷强度指数大于4.0MPa和回弹硬度大于65的岩石块体，去除夹尘则通过格栅式挖斗机去除粒径10mm以下的小块岩石、夹尘及石屑，最后利用泥岩分离机来对含泥量进行控制，最终母材中含泥量应小于0.2％。
进一步地，所述步骤S2中母材需经颚式破碎机、圆锥式破碎机、两次高效冲击破碎机共四级破碎后，砂石颗粒应破碎至0～5mm。
进一步地，所述步骤S6中的高活性物质为硅灰，将硅灰掺入粉磨后的石粉，掺入时根据其母材特性及石粉活性检测结果等进行改性，使用物理掺杂方法与硅粉改性剂，对经改性处理后的石粉将再次进行活性检测，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其中的母材主要来源于洞渣，实现了资源再利用，保护了生态环境，也有助于土地资源的有效利用。
2、本发明在对母材的处理上采用多类型破碎机、粉磨机进行多级破碎筛选的方法，得到的石粉粒径更加均匀。
3、本发明生产的改性石粉生产过程中经过多次活性检测，以确保得到的改性石粉中活性掺杂物活性达到最优以及具有较高的分散性，进而保证了石粉的质量，进一步的使得石粉混凝土具有良好的力学性能。
4、本发明能够使来源不同母材的石粉，在活性掺杂物类型、用量、以及掺杂方式上有针对性的进行不同的选择，最终得到各指标最佳的改性石粉，相对于传统的针对某一种情况的石粉改性有更为全面的制备流程及评价指标。在代替粉煤灰掺入混凝土等领域，能够在不影响产品质量的前提下显著降低生产成本，为高效率、高质量的石粉制备工艺奠定基础，有益于改性石粉的推广应用，经济效益潜力巨大。
5、本发明能够根据石粉活性灵活配比、针对性改性的新型改性石粉的生产方法，且其制备工艺简单、生产成本低，能创造良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明提供的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，包括以下步骤：
S1、对母材进行三级选取，控制其含泥量，从源头上控制石粉品质。
步骤S1中的石粉原料为隧道掘进时产生的洞渣，其岩石成分单一或多种岩石夹杂。本步骤对备选矿石进行含泥量、岩石强度、含水量等指标的测量，对经检验合格的矿石进行可利用资格的认定，岩体应不易破碎且遇水无明显软化，岩体力学性质应无明显高度各向异性。另外，在保证无其他对工程不利特性的前提下，控制原材料质量。
本实施例中，步骤S1包括以下分步骤：
S11、对备选矿石进行含泥量、岩石强度、含水量等指标的测量，即为岩性检测，对经检验合格的矿石进行可利用资格的认定，如岩体应不易破碎且遇水无明显软化，岩体力学性质无明显高度各向异性等。在保证无其他对工程不利特性的前提下，控制原材料质量，具体如下：
表1母岩的力学性能
表2母岩的点载荷强度指数和回弹硬度
步骤S11中的岩性检测中应选择饱和抗压强度大于90MPa、点载荷强度指数大于4.0MPa和回弹硬度大于65的岩石块体，去除夹尘则通过格栅式挖斗机去除粒径10mm以下的小块岩石、夹尘及石屑，最后利用泥岩分离机来对含泥量进行控制，最终母材中含泥量应小于0.2％。
S12、利用栅栏式挖斗机对合格矿石进行初筛，去除10mm以下石屑、夹尘，合格的矿石运输至厂房原料间。
S13、通过泥岩分离机初步去除原料间矿石夹杂的泥土，降低母材的含泥量，经泥岩分离机处理过的母材将被运输至石粉加工厂房。
S2、合格母材分别经颚式破碎机、圆锥式破碎机、高效冲击破碎机依次进行不同程度的破碎，其中高效冲击破碎机进行两次破碎，各破碎机输出口设有集粉器口，可将破碎过程中产生的石粉收集至集粉器粉仓。
在步骤S2中母材需经颚式破碎机、圆锥式破碎机、两次高效冲击破碎机共四级破碎后，砂石颗粒应破碎至0～5mm，提高了后续粉磨效率。
S3、经四级破碎后的母材在每一次破碎完成后都需传送至对应粒径的振动式筛选机进行筛选，各筛选机输出口同样设有集粉器口，可将筛选过程中产生的石粉收集至集粉器粉仓。
S4、集尘器存储仓内收集的石粉及破碎粒径在0～5mm的矿石由提升机送至球磨机储料斗，再经振动给料机将其均匀定量连续地送入卧式球磨机主机磨室内进行研磨，粉磨后石粉粒径应处于10～30±2.5μm范围内。
S5、对经过粉磨阶段后的石粉进行活性检测，活性指数结果为75％及以上的石粉视为达标并归入成品保存，对不合格的石粉进行下一步的改性处理。
S6、将高活性物质掺入粉磨后的石粉，掺入时根据其母材特性及石粉活性检测结果等确定掺入活性物质的种类、数量及掺杂方式，经改性处理后的石粉将再次进行活性检测，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
在步骤S6中的高活性物质为硅灰，将硅灰掺入粉磨后的石粉，掺入时根据其母材特性及石粉活性检测结果等进行改性，使用物理掺杂方法与硅粉改性剂，对经改性处理后的石粉将再次进行活性检测，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
由于不同类型母材生产的石粉活性并不相同，因此对石粉进行改性处理时高活性物质的种类选取、掺杂比例并不相同，高活性掺杂物应以硅灰(主要成分为SiO2)、铝粉(主要成分为Al2O3)等能与水泥、石灰拌水后产生碱性激发剂并与其中Ca(OH)2发生化学反应并能生成水化硅酸钙等凝胶的化合物为主，具体掺杂量要求如下：
表3石粉改性中改性剂掺量选择表
本发明在使用过程中：将母材在经过岩性检测、去除夹尘、泥石分离三级筛选，后经颚式破碎机、圆锥式破碎机、两次高效冲击破碎机共四级破碎、四级筛分，经卧式球磨机粉磨后对其进行活性检测，若合格(活性指数75％以上)则对其进行包装，若不合格则根据其活性指标结果灵活选择掺杂物的种类(硅粉改性剂、硅铝质石粉改性剂)、数量(石粉比例的10％～30％)、掺杂方式(物理掺杂、化学掺杂)，最终使不同母材制成的石粉活性指数达到75％～80％。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对母材进行三级选取，控制其含泥量，从源头上控制石粉品质；
S2、合格母材分别经颚式破碎机、圆锥式破碎机、高效冲击破碎机依次进行不同程度的破碎，其中高效冲击破碎机进行两次破碎，各破碎机输出口设有集粉器口，可将破碎过程中产生的石粉收集至集粉器粉仓；
S3、经四级破碎后的母材在每一次破碎完成后都需传送至对应粒径的振动式筛选机进行筛选，各筛选机输出口同样设有集粉器口，可将筛选过程中产生的石粉收集至集粉器粉仓；
S4、集尘器存储仓内收集的石粉及破碎粒径在0～5mm的矿石由提升机送至球磨机储料斗，再经振动给料机将其均匀定量连续地送入卧式球磨机主机磨室内进行研磨，粉磨后石粉粒径应处于10～30±2.5μm范围内；
S5、对经过粉磨阶段后的石粉进行活性检测，活性指数结果为75％及以上的石粉视为达标并归入成品保存，对不合格的石粉进行下一步的改性处理；
S6、将高活性物质掺入粉磨后的石粉，掺入时根据其母材特性及石粉活性检测结果等确定掺入活性物质的种类、数量及掺杂方式，经改性处理后的石粉将再次进行活性检测，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
2.根据权利要求1所述的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：
S11、对备选矿石进行含泥量、岩石强度、含水量等指标的测量，即为岩性检测，对经检验合格的矿石进行可利用资格的认定，如岩体应不易破碎且遇水无明显软化，岩体力学性质无明显高度各向异性等；
S12、利用栅栏式挖斗机对合格矿石进行初筛，去除10mm以下石屑、夹尘，合格的矿石运输至厂房原料间；
S13、通过泥岩分离机初步去除原料间矿石夹杂的泥土，降低母材的含泥量，经泥岩分离机处理过的母材将被运输至石粉加工厂房。
3.根据权利要求1所述的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其特征在于：所述步骤S1中的石粉原料为隧道掘进时产生的洞渣，其岩石成分单一或多种岩石夹杂。
4.根据权利要求1所述的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其特征在于：所述步骤S11中的岩性检测中应选择饱和抗压强度大于90MPa、点载荷强度指数大于4.0MPa和回弹硬度大于65的岩石块体，去除夹尘则通过格栅式挖斗机去除粒径10mm以下的小块岩石、夹尘及石屑，最后利用泥岩分离机来对含泥量进行控制，最终母材中含泥量应小于0.2％。
5.根据权利要求1所述的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其特征在于：所述步骤S2中母材需经颚式破碎机、圆锥式破碎机、两次高效冲击破碎机共四级破碎后，砂石颗粒应破碎至0～5mm。
6.根据权利要求1所述的一种洞渣制备的活性可控的石粉生产方法，其特征在于：所述步骤S6中的高活性物质为硅灰，将硅灰掺入粉磨后的石粉，掺入时根据其母材特性及石粉活性检测结果等进行改性，使用物理掺杂方法与硅粉改性剂，对经改性处理后的石粉将再次进行活性检测，经检测合格后便可直接将精品改性石粉进行罐装处理。
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