降低机制砂中云母含量的生产工艺及生产系统的制作方法

1.本发明涉及砂石制备技术领域，具体涉及一种降低机制砂中云母含量的生产工艺及生产系统。

背景技术：

2.随着水电开发重心向金沙江上游、雅砻江上游、雅鲁藏布江中下游等高山峡谷地区转移，修建的高坝大库越来越多，尤其是高拱坝的修建，从混凝土原岩技术指标到大坝施工质量越来越受到水电工程技术专家的高度重视。在以上地区花岗岩、变质岩分布较广，这些原岩中云母含量较高，比如，金上ybt电站花岗岩的云母含量超过了10％，远大于规范规定的砂中云母含量不超过2％的要求。云母是常见的岩石矿物成分之一，是混凝土用砂中有害成分。根据试验成果，随着砂中云母含量的增加水工混凝土的力学性能(抗压、劈拉强度)均会降低，大坝混凝土耐久性能将受到很大影响。水电工程的砂石加工系统被称为混凝土大坝的“绿色粮仓”，砂石料占混凝土重量的85％以上，制砂工艺是砂石生产工艺的核心工艺。

3.鉴于目前在水电、水利工程建设中遇到的机制砂中云母含量超标的实际问题，因此，很有必用对现有传统砂石加工系统生产工艺进行创新，在生产合格的各级配骨料的同时，降低砂中的云母含量，以满足工程质量、经济性和环保方面要求。

4.目前降低云母含量，一般采用破碎筛分分选、浮选法、磁选法等技术手段。

5.其中，破碎筛分分选的工艺流程为：依次进行三段破碎(采用粗碎

→

半成品料堆

→

中碎

→

细碎

→

棒磨制砂破碎流程)和筛分分选(采用预筛分、主筛分、检查筛分分级的流程)，各级成品经筛分后进入成品料堆，其中《5mm粒径的砂经螺旋分级机冲洗分级后送入成品料堆场堆存。筛分过程中均大量用水冲洗，以达到清洁骨料和除去片状去母。母岩经过多次破碎，小块的片状游离云母主要存在于成品砂中。要实现分选，需对筛下物《5mm粒径砂再进入螺旋分级机冲洗分级以实现云母和砂品砂分离。

6.破碎筛分分选的缺陷为：1)用水量大，不利于环水保。2)0.3mm以下云母与成品机制砂混在一起，利用螺旋分级机水力冲洗分级，云母不易清除干净，难以达到规范求的2％以内的质量要求。3)在高原高寒地区，冬季制砂胶带机易结冰，影响砂石正常生产；同时湿法砂中含水率过高，成品砂在仓中易冷结，对后继的混凝土拌合带来不利。4)废水处理规模多，占地面积大，能耗高。

7.磁选法：黑云母、铁锂云母等云母矿物中均含有铁，属弱磁性矿物，此类云母矿物可以在已获得的成品砂中再通过磁选进行分选。经过磁选脱云母作业后，成品砂中的云母含量会降低。

8.磁选法的缺陷为：1)可以去除部分含铁黑云母。但对白云母、绢云母等无磁性或弱磁性云母不适用。2)磁感应滚式设备的磁感应强度要大，同时在输送带上成品砂堆料厚度、输送带速度要适中，否侧吸附不干净。

9.浮选法：主要利用矿物表面物理化学性质的差异，在“固、液、气”三相界面有选择

性地富集一种或几种目的物料，从而实现与废弃物料相分离。因矿浆ph环境的不同，浮选时所使用的捕收剂类别也存在差异：

10.矿浆ph《6.0时，一般使用阳离子捕收剂；

11.当矿浆ph》9.0时，一般使用阴阳离子混合捕收剂。

12.云母浮选有酸性矿浆阳离子浮选法和碱性矿浆阴阳离子混合浮选法。浮选法在砂石行业主要用于碎云母和细粒云母的回收。

13.浮选法的缺陷为：1)浮选法对矿浆的ph值有严格要求，需加入大量的调整剂、捕收剂、抑制剂等化学试剂；2)浮选法用水量大，成本高，废水处理难度大，且添加的化学试剂对混凝土质量有影响，不能在水电工程重要工程部位推广使用。

技术实现要素：

14.本发明的目的在于提供一种降低机制砂中云母含量的生产工艺及生产系统，能够在生产各个级配砂石骨料的同时，显著降低机制砂中云母含量，使成品砂中游离云母含量低于2％。

15.本发明通过下述技术方案实现：

16.一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，包括以下步骤：

17.s1、制砂：将母岩依次进行三段破碎、一级制砂，获得各级成品骨料和机制砂；

18.s2、将步骤s1获得的机制砂进行风力分选，通过风力对机制砂进行分级，将机制砂分离形成粗砂和云母混合料，所述云母混合料由石粉和细粒云母构成；

19.s3、将步骤s2获得的云母混合料通过高频筛分级，剔除云母混合料中的细小云母，将筛下物与步骤s2中制备的粗砂混合均匀，获得云母含量＜2％的成品机制砂。

20.申请人通过室内试验检测，云母的密度与砂中石粉的密度相近，在1.1-1.3t/m3之间。通过生产性试验发现，破碎后云母成片状，云母风阻大，在风力作用下，石粉和云母的混合料被吹走，中粗砂在重力作用下自然下落成为有用料。因此，可以采用风力设备实现细粒物料的分级，达到控制机制砂中云母含量的目的。

21.由于本发明采用的是风力分选实现机制砂分级，避免了现有的破碎筛分分选、磁选法和浮选法的缺陷。

22.本发明通过对制备的机制砂依次进行风力分选和高频筛分级，且将筛下物与粗砂混合均匀制备机制砂，能大大降低机制砂中云母的含量，使成品砂中游离云母含量低于2％，同时生产各级配粗骨料。

23.进一步地，步骤s1中，三段破碎的过程为：

24.母岩经一次破碎后对物料进行湿法筛分分级获得粒径分别为＞150mm、80-150mm、40-80mm、20-40mm的骨料；将＞150mm、80-150mm的骨料进行再次破碎，将一次破碎制备的粒径为40-80mm、20-40mm的骨料进行再次破碎，将再次破碎后物料进行湿法筛分分级，获得粒径为20-40mm、5-20mm的骨料。

25.进一步地，湿法筛分分级的冲洗水压大于0.25mpa。

26.进一步地，步骤s1中，一级制砂的过程为：

27.将经过三段破碎后筛分出的部分粒径为5-40mm的骨料进入立轴破碎机中破碎，然后采用干法筛分分级，获得粒径为5-20mm的骨料以及粒径＜5mm的机制砂，机制砂中含有云

母和砂。

28.本发明采用的是立轴破碎机中破碎，采用石打石立轴冲击破制砂，以冲击破制砂代替常规的棒磨机制砂，即“干法制砂”，降低机制砂含水率，为后段的风力分选创造条件。

29.进一步地，机制砂的含水率控制为1.5％。

30.进一步地，将步骤s2制备的云母混合料进行烘干处理再进行高频筛分级。

31.进一步地，步骤s3中，高频筛分级所使用的筛网的孔径为0.3mm，实现云母和0.3mm以下的细砂石粉分选；0.3mm以上的云母成为弃料，筛下的细砂石粉，可以通过掺配方法和前面的中粗砂混合使用。

32.进一步地，步骤s3中，在混合粗砂和筛下物的过程中，适当喷水，使成品机制砂中细颗粒级配连续，并调整成品机制砂的细度模数在2.4-2.8、石粉含量在6％-18％之间波动。

33.进一步地，步骤s1中，各级成品骨料包括粒径分别为5-20mm、20-40mm、40-80mm和80-150mm的骨料。

34.一种降低机制砂中云母含量的生产系统，包括一次破碎车间、第一筛分单元、二次破碎车间、三次破碎车间、第二筛分单元、制砂车间、第三筛分单元、机制砂料仓、风选车间、烘干单元、检查筛分单元和掺拌设备；

35.所述一次破碎车间用于对母岩经进行一次破碎；

36.所述第一筛分单元用于对一次破碎后的物料进行湿法筛分分级获得粒径分别为＞150mm、80-150mm、40-80mm、20-40mm的骨料；

37.所述二次破碎车间用于将一次破碎后粒径＞150mm、80-150mm的骨料进行再次破碎；所述三次破碎车间用于将一次破碎后粒径为40-80mm、20-40mm的骨料进行再次破碎；

38.所述第二筛分单元用于对经过二次破碎车间和三次破碎车间进行再次破碎后的物料进行湿法筛分分级，获得粒径为20-40mm、5-20mm的骨料；

39.所述制砂车间包括立轴破碎机，用于对部分粒径为5-40mm的骨料进行破碎；

40.所述第三筛分单元用于对经过制砂车间破碎后的物料进行干法筛分分级，获得粒径为5-20mm的骨料以及粒径＜5mm的机制砂，机制砂中含有云母和砂；

41.所述机制砂料仓用于接收并存储经过第三筛分单元筛分获得的机制砂；

42.所述风选车间用于实现对机制砂的风选，包括风选设备和至少两个集料机构；所述风选设备用于向风选车间提供风力，通过风力分级后的粗砂和云母混合料分别进入不同的集料机构中；

43.所述烘干单元用于对风选车间制备的云母混合料进行烘干处理；

44.所述检查筛分单元用于对烘干后的云母混合料进行高频筛分级，剔除云母混合料中的细小云母；

45.所述掺拌设备用于将风选车间制备的粗砂和检查筛分单元筛下的筛下物混合均匀，制备云母含量＜2％的成品机制砂。

46.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

47.1、本发明将制砂原料含水率控制在1.5％左右，利用立轴冲击破制砂+风选+检查筛分+粉细砂掺拌生产工艺，能显著降低机制砂的游离云母含量，生产出质量合格的成品砂，满足nb/t10235《水电工程天然建材料勘察规程》和dl/t5144《水工混凝土施工规范》等

规范提出的成品砂中游离云母含量应≤2％的要求。

48.2、本发明能有效控制各种云母(白云母、黑云母等)在机制砂中的含量，进而在同配合比条件下提高混混凝土的力学性能和耐久性。

49.3、本发明的生产工艺在显著降低云母含量的同时，可以同时生产各级配粗骨料，并可以控制机制砂中的含水率和细度模数，从而实现在高原高寒地区，冬季砂石加工系统也可正常进行生产，并满足大坝冬季混凝土施工要求。

附图说明

50.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

51.图1为本发明的工艺流程图。

52.附图中标记及对应的零部件名称：

53.1-一次破碎车间，2-第一筛分单元，3-二次破碎车间，4-三次破碎车间，5-第二筛分单元，6-制砂车间，7-第三筛分单元，8-机制砂料仓，9-风选车间，10-粗砂，11-云母混合料，12-烘干单元，13-检查筛分单元，14-弃料堆，15-掺拌设备，16-掺拌进料口，17-成品机制砂，18-风选设备，19-集料机构。

具体实施方式

54.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

55.实施例1：

56.如图1所示，一种降低机制砂中云母含量的生产系统，包括一次破碎车间1、第一筛分单元2、二次破碎车间3、三次破碎车间4、第二筛分单元5、制砂车间6、第三筛分单元7、机制砂料仓8、风选车间9、烘干单元12、检查筛分单元13和掺拌设备15。

57.一次破碎车间1用于对母岩经进行一次破碎：将石料场开采的粒径小于等于900mm的母岩输送至一次破碎车间1，采用破碎机进行一次破碎，将粒径小于等于300mm的半成品骨料进行堆料放置。

58.第一筛分单元2用于对一次破碎后的物料进行湿法筛分分级获得粒径分别为＞150mm、80-150mm、40-80mm、20-40mm的骨料：第一筛分单元2进行湿法筛分分级的冲洗压力在0.25mpa以上。

59.二次破碎车间3用于将一次破碎后粒径＞150mm、80-150mm的骨料进行再次破碎；所述三次破碎车间4用于将一次破碎后粒径为40-80mm、20-40mm的骨料进行再次破碎；二次破碎车间3和三次破碎车间4第一筛分单元2分形成闭路循环。

60.第二筛分单元5用于对经过二次破碎车间3和三次破碎车间4进行再次破碎后的物料进行湿法筛分分级，冲洗压力在0.25mpa以上，筛网孔径为40mm、20mm、5mm，获得粒径为20-40mm、5-20mm的成品骨料。

61.制砂车间6包括立轴破碎机，用于对部分粒径为5-40mm的骨料进行破碎；制砂车间6承担中小石整形和生产机制砂。在本车间采用干法生产，车间封闭并设收尘器，为下一步

的风力分选砂和云母混合物作准备。

62.第三筛分单元7用于对经过制砂车间6破碎后的物料进行干法筛分分级，车间封闭并设收尘器，筛网孔径为20mm、5mm，获得粒径为5-20mm的骨料以及粒径＜5mm的机制砂，机制砂中含有云母和砂。

63.机制砂料仓8用于接收并存储经过第三筛分单元7筛分获得的机制砂；

64.风选车间9用于实现对机制砂的风选，包括风选设备18和至少两个集料机构19；所述风选设备18用于向风选车间9提供风力，通过风力分级后的粗砂10和云母混合料11分别进入两个不同的集料机构19中，其中，接收粗砂10的集料机构19靠近风选设备18更近，风选车间9上端设有进料口，下端设有出料口。风选设备18的出风口与风选车间9的进料口连接，风选车间9出料口与物料掺拌设备15的掺拌进料口16连接，其中，风选车间9出料口是指集料机构19的出料口；风选设备18具体为风选机，风选机可以采用xf3000，单机处理能力60t/h，供风量68020m3/h，撒料盘转速1320r/min。风选机的供风量和主轴转速可以根据处理量和云母的含量进行调整。集料机构19可以是料斗，料斗的上部和下部分别为入口和出口；集料机构19内的物可由出口导出通过输送带或管路将物料输送至掺拌设备15或烘干单元12。

65.风选机的原理是以空气分选介质的方法。云母是层状结构，在石料破碎、制砂过程中，容易实现剥离，形成不同粒径的片状云母，在风选过程中，呈片状的云母所受风阻要大于相同粒级呈粒状的成品砂，由于云母下降速度较慢，从而实现云母与机制砂的有效分离。

66.烘干单元12用于对风选车间9制备的云母混合料进行烘干处理；

67.检查筛分单元13用于对烘干后的云母混合料进行高频筛分级，剔除云母混合料中的细小云母；

68.掺拌设备15用于将风选车间9制备的粗砂和检查筛分单元13筛下的筛下物混合均匀，制备云母含量＜2％的成品机制砂，掺拌设备15可以选用强制式砂浆搅拌机。

69.实施例2：

70.如图1所示，一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，本实施例的生产工艺通过实施例1所述的生产系统实现，具体包括以下步骤：

71.s1、制砂：将母岩依次进行三段破碎、一级制砂(立轴破碎机)，获得各级成品骨料和机制砂；

72.具体过程为：

73.母岩经一次破碎车间1进行一次破碎后，在第一筛分单元2内对物料进行湿法筛分分级，冲洗压力在0.25mpa以上，筛网孔径为150mm、80mm、40mm,获得粒径分别为＞150mm、80-150mm、40-80mm、20-40mm的骨料，其中80-150mm、40-80mm，经进冲洗后进入成品料堆堆存。

74.二次破碎车间3对部分80-150mm、＞150mm的骨料进行再破碎，三次破碎车间4对部分40-80mm、20-40mm骨料再破碎，二次破碎车间3和三次破碎车间4与第一筛分单元2形成闭路循环。

75.在第二筛分单元5内对经过二次破碎车间3和三次破碎车间4再破碎的物料进行湿法筛分分级，冲洗压力在0.25mpa以上，筛网孔径为40mm、20mm、5mm,，获得粒径为20-40mm、5-20mm的骨料，20-40mm、5-20mm的成品骨料经进冲洗后进入成品料堆堆存；冲洗废水进入废水处理车间。

2.8、石粉含量在6％-18％之间波动。充分搅拌合混合物即为满足质量要求的成品机制砂17，用输送带送到砂堆，成品砂仓设三格，轮流取料备用。

88.综上每本实施例采用这种“前湿后干法、风力分选法和粉细砂掺配方法”，骨料生产效率高，制砂成本低，并适用于各种云母分选；加工系统占地面积小，废水处理规模较传统湿法小很多，节能环保；生产工艺在显著降低云母含量的同时，可以人为控制了机制砂中的含水率和成品砂细度模数。在高原高寒地区，冬季也可正常进行机制砂生产和大坝混凝土浇筑。综上，本发明通用性较强，在砂石加工制备行业有较好的经济效益和环保效益。

89.将通过本实施例制备的成品机制砂17进行ybt生产性试验，配比如表1所示，表1中的混凝土耐久性能和力学性能分别如表2和表3所示，其中，表1中的减水剂和引气剂均是混凝土通用试剂，砂为本实施例制备的成品机制砂17。

90.表1

[0091][0092]

表2

[0093][0094]

表3

[0095][0096][0097]

通过ybt生产性试验表明，利用本生产工艺，降低云母含量后，按以上配合比制备的ybt大坝混凝土的主要指标，可以满足相关规范要求。综上，通过本发明不但可以有效解决工程实际问题，而且也具备较大的经济效益，同时环境效益也较突出。

[0098]

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。技术特征：

1.一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、制砂：将母岩依次进行三段破碎、一级制砂，获得各级成品骨料和机制砂；s2、将步骤s1获得的机制砂进行风力分选，通过风力对机制砂进行分级，将机制砂分离形成粗砂和云母混合料，所述云母混合料由石粉和细粒云母构成；s3、将步骤s2获得的云母混合料通过高频筛分级，剔除云母混合料中的细小云母，将筛下物与步骤s2中制备的粗砂混合均匀，获得云母含量＜2％的成品机制砂。2.根据权利要求1所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，步骤s1中，三段破碎的过程为：母岩经一次破碎后对物料进行湿法筛分分级获得粒径分别为＞150mm、80-150mm、40-80mm、20-40mm的骨料；将＞150mm、80-150mm的骨料进行再次破碎，将一次破碎制备的粒径为40-80mm、20-40mm的骨料进行再次破碎，将再次破碎后物料进行湿法筛分分级，获得粒径为20-40mm、5-20mm的骨料。3.根据权利要求2所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，湿法筛分分级的冲洗水压大于0.25mpa。4.根据权利要求2所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，步骤s1中，一级制砂的过程为：将经过三段破碎后筛分出的部分粒径为5-40mm的骨料进入立轴破碎机中破碎，然后采用干法筛分分级，获得粒径为5-20mm的骨料以及粒径＜5mm的机制砂，机制砂中含有云母和砂。5.根据权利要求4所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，机制砂的含水率控制为1.5％。6.根据权利要求1所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，将步骤s2制备的云母混合料进行烘干处理再进行高频筛分级。7.根据权利要求1所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，步骤s3中，高频筛分级所使用的筛网的孔径为0.3mm。8.根据权利要求1所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，步骤s3中，在混合粗砂和筛下物的过程中，适当喷水，使成品机制砂中细颗粒级配连续，并调整成品机制砂的细度模数在2.4-2.8、石粉含量在6％-18％之间波动。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种降低机制砂中云母含量的生产工艺，其特征在于，步骤s1中，各级成品骨料包括粒径分别为5-20mm、20-40mm、40-80mm和80-150mm的骨料。10.一种降低机制砂中云母含量的生产系统，其特征在于，包括一次破碎车间(1)、第一筛分单元(2)、二次破碎车间(3)、三次破碎车间(4)、第二筛分单元(5)、制砂车间(6)、第三筛分单元(7)、机制砂料仓(8)、风选车间(9)、烘干单元(12)、检查筛分单元(13)和掺拌设备(15)；所述一次破碎车间(1)用于对母岩经进行一次破碎；所述第一筛分单元(2)用于对一次破碎后的物料进行湿法筛分分级获得粒径分别为＞150mm、80-150mm、40-80mm、20-40mm的骨料；所述二次破碎车间(3)用于将一次破碎后粒径＞150mm、80-150mm的骨料进行再次破碎；所述三次破碎车间(4)用于将一次破碎后粒径为40-80mm、20-40mm的骨料进行再次破

碎；所述第二筛分单元(5)用于对经过二次破碎车间(3)和三次破碎车间(4)进行再次破碎后的物料进行湿法筛分分级，获得粒径为20-40mm、5-20mm的骨料；所述制砂车间(6)包括立轴破碎机，用于对部分粒径为5-40mm的骨料进行破碎；所述第三筛分单元(7)用于对经过制砂车间(6)破碎后的物料进行干法筛分分级，获得粒径为5-20mm的骨料以及粒径＜5mm的机制砂，机制砂中含有云母和砂；所述机制砂料仓(8)用于接收并存储经过第三筛分单元(7)筛分获得的机制砂；所述风选车间(9)用于实现对机制砂的风选，包括风选设备(18)和至少两个集料机构(19)；所述风选设备(18)用于向风选车间(9)提供风力，通过风力分级后的粗砂和云母混合料分别进入不同的集料机构(19)中；所述烘干单元(12)用于对风选车间(9)制备的云母混合料进行烘干处理；所述检查筛分单元(13)用于对烘干后的云母混合料进行高频筛分级，剔除云母混合料中的细小云母；所述掺拌设备(15)用于将风选车间(9)制备的粗砂和检查筛分单元(13)筛下的筛下物混合均匀，制备云母含量＜2％的成品机制砂。

技术总结

本发明涉及砂石制备技术领域，具体公开了一种降低机制砂中云母含量的生产工艺及生产系统，生产工艺包括以下步骤：S1、制砂：将母岩依次进行三段破碎、一级制砂，获得各级成品骨料和机制砂；S2、将步骤S1获得的机制砂进行风力分选，通过风力对机制砂进行分级，将机制砂分离形成粗砂和云母混合料，所述云母混合料由石粉和细粒云母构成；S3、将步骤S2获得的云母混合料通过高频筛分级，剔除云母混合料中的细小云母，将筛下物与步骤S2中制备的粗砂混合均匀，获得云母含量＜2％的成品机制砂。能够在生产各个级配砂石骨料的同时，显著降低机制砂中云母含量，使成品砂中游离云母含量低于2％。使成品砂中游离云母含量低于2％。使成品砂中游离云母含量低于2％。

技术研发人员：潘勇 邵帅 刘成英 蒋林魁 李鹏 王俊智 薛林丽

受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

技术研发日：2023.02.14

技术公布日：2023/5/4