本发明涉及一种机制砂的生产工艺及生产系统。
背景技术：
云母是常见的岩石矿物成分之一，混凝土用砂中所含云母为有害物质，规范规定混凝土用砂中云母(粒径大于0.3mm)含量不得大于2wt％。我国在云母含量较高岩石地区(如花岗岩地区)进行水电、水利等工程建设常遇到机制砂中云母含量超标问题，目前仍未有成熟的处理技术。而花岗伟晶岩中云母主要为白云母，白云母为非磁性物质，难以破碎为小粒径，更加难以有效地将其分选出来。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机制砂的生产工艺及生产系统，以获得云母含量低的花岗岩机制砂。
一种机制砂的生产工艺，包括如下步骤：
s1、提供制砂原料；
其中，所述制砂原料主要由花岗岩组成；
s2、对所述制砂原料依次进行一次破碎、二次破碎、制砂处理，获得机制砂粗品；
s3、对所述机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；
其中，所述粉细砂主要由石粉和云母粉组成；粉细砂的粒径≤5mm；
s4、对所述粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；
其中，筛分时，筛网的孔径为0.3-0.4mm；
s5、将s4获得的筛下物与s3获得的中粗砂混合均匀，获得云母含量≤2％的机制砂成品。
进一步地，s2中，一次破碎期间，还包括对制砂原料进行三级筛分的步骤，三级筛分所用筛网的孔径依次为5cm、2cm、1cm。
进一步地，s2中，二次破碎、制砂处理之间，还包括对制砂原料进行筛分的步骤，筛分所用筛网的孔径为5mm，弃除筛下的物料。
可选的，s3中，采用pl90ⅱ型瀑流式选粉机(处理能力60t/h、单机功率55kw)和xxf12型双旋风分离器进行风选。
进一步地，s4中，筛网的孔径为0.3mm。
一种机制砂的生产系统，包括
一次破碎单元，用于对制砂原料进行初步破碎；
二次破碎单元，用于对经过一次破碎单元处理后的制砂原料进行进一步破碎；
制砂单元，用于对经过二次破碎单元处理后的制砂原料进行制砂处理，获得机制砂粗品；
风选单元，用于对机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；
第一筛分单元，用于对粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；筛分单元的筛网的孔径为0.3-0.4mm；
拌湿机，用于将中粗砂和筛下物混合均匀。
进一步地，所述一次破碎单元为颚式
破碎机。
进一步地，所述二次破碎单元为圆锥破碎机。
进一步地，还包括第二筛分单元，用于对经过二次破碎单元处理后的制砂原料进行筛分。
进一步地，所述第一筛分单元为高频筛。
进一步地，还包括用于对粉细砂进行干燥的烘干单元。
通过风选，可降低机制砂中石粉含量，但是在本申请日之前，并未见有较好的降低机制砂中云母含量的方法。申请人仔细研究发现，云母的松散密度(约1.2g/cm3～1.3g/cm3)与花岗岩机制砂中的石粉松散密度(约1.1g/cm3～1.3g/cm3)相近，因此，可以采用重选法，如风选法，剔除或控制机制砂中云母含量。申请人进一步研究发现，机制砂粗品在风力作用下，石粉被吹走的同时，小粒径云母也能被吹走。故本发明通过对制砂原料依次进行一次破碎、二次破碎、制砂、风选和筛分，再拌湿，可以获得低云母含量的机制砂。
本发明的生产方法可用于改良和调整水电及建筑工程中常规砂石系统生产工艺流程，增加风选、筛分及返掺等关键工艺环节，达到控制花岗岩机制砂中有害云母含量在2wt％以内的目的。本发明填补了行业空白，具有显著的经济效益和社会效益。
本发明通过在常规机制砂生产工艺中增加风选步骤，将机制砂粗品中的石粉和云母分选出来，再将已分选出来的石粉与云母混合料进行筛分后，分选出筛上的有害云母，筛下的石粉，可返掺回去使用。
一般的，机制砂含水率在1wt％以内时，高频筛筛分效率较高。通过在一次破碎和二次破碎之间设置1cm、2cm、5cm的大孔径筛网去泥，并同时去除小粒径石料，可达到控制风选前机制砂含水率在1wt％以内的效果，这样可大大提高机制砂风选效果和高频筛的筛分效率。
二次破碎后筛分生产出的少量机制砂直接作为弃料，产出的中小石进入立轴破碎机制砂可有效降低风选前机制砂的含水率，并能进一步提高风选效果和高频筛的筛分效率。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)选用花岗岩为主的混合料作为砂石骨料料源，采用本发明风选+细粒筛分的砂石加工工艺，并采取本发明的机制砂含水率控制措施(风选≤2％，筛分≤1％)，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dl/t5388-2007《水电水利工程天然建筑材料勘察规程》和dl/t5144-2015《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≤2wt％的要求。
(2)当混凝土均采用3％～4％含气量控制、相同水胶比、相同粉煤灰掺量时，风选去除大部分有害云母后的花岗岩为主的混合料机制砂配制的混凝土抗冻性能，明显优于常规花岗岩为主的混合料机制砂配制的混凝土，利用本发明的机制砂配制的混凝土抗冻性能可达到f100，而常规的以花岗岩为主的混合料机制砂配制的混凝土抗冻性能只能达到f50。
(3)本发明能有效控制花岗岩为主的混合料机制砂中有害云母含量在规范允许范围内，进而提高相同配合比条件下混凝土的抗冻性能和耐久性，即可解决工程实际问题，又具备巨大的市场推广应用前景和经济效益，环境效益也十分突出。
附图说明
图1是本发明的一种生产系统的结构简图。
图中，1-制砂原料，2-一次破碎单元，3-二次破碎单元，4-第二筛分单元，5-制砂单元，6-第三筛分单元，7-料仓，8-风选单元，9-粗砂，10-粉细砂、11-烘干单元、12-第一筛分单元、13-筛上物、14-拌湿机、15-机制砂成品，16-小中石，17-进料口，18-弃料。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
实施例1
湖南某平江抽水蓄能电站工程洞挖料以花岗岩为主，并分布有少量比例的花岗伟晶岩和片麻岩。根据试验成果，利用洞挖料加工生产的机制砂游离云母含量在4～10问题％之间波动，随着机制砂中云母含量的增加，将给混凝土的工作性能和力学性能带来不利影响：混凝土拌合物和易性能(粘聚性、塌落度、析水性等)变差，同时混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度等)均有所降低，混凝土耐久性也会受影响。本实施例以上述洞挖料作为制砂原料，进行制砂。
机制砂的生产系统包括一次破碎单元，用于对制砂原料进行初步破碎；二次破碎单元，用于对经过一次破碎单元处理后的制砂原料进行进一步破碎；制砂单元，用于对经过二次破碎单元处理后的制砂原料进行制砂处理，获得机制砂粗品；风选单元，用于对机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；第一筛分单元，用于对粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；筛分单元的筛网的孔径为0.3-0.4mm；和拌湿机，用于将中粗砂和筛下物混合均匀。风选单元包括复合式选粉机。
所述一次破碎单元为移动式颚式破碎机。所述二次破碎单元为移动式圆锥破碎机。
还包括第二筛分单元，用于对经过二次破碎单元处理后的制砂原料进行筛分。所述第一筛分单元为高频筛。还包括用于对粉细砂进行干燥的烘干单元11。可选的，还包括除尘设备、成品堆场及配套设施等部分组成。
制砂单元生产的机制砂经带式输送机进入风选单元，风选分级为中粗砂和粉细砂。粉细砂(含云母)经带式输送机进入第一筛分单元筛分(筛孔孔径0.3mm～0.4mm)，筛上物料作为弃料处理，筛下粉细砂(粒径0mm～0.3mm)返掺入中粗砂中，经带式输送机可输送至缓冲料仓，粉细砂和中粗砂在缓冲料仓内混合后，经带式输送机运至拌湿机内，充分拌湿混匀后运送至成品砂堆场。
本实施例中，机制砂的生产工艺，包括如下步骤：
s1、提供制砂原料；其中，所述制砂原料主要由花岗岩组成；
s2、对所述制砂原料依次进行一次破碎、二次破碎、制砂处理，获得机制砂粗品；
其中，一次破碎期间，还包括对制砂原料进行三级筛分的步骤，三级筛分所用筛网的孔径依次为5cm、2cm、1cm；二次破碎、制砂处理之间，还包括对制砂原料进行筛分的步骤，筛分所用筛网的孔径为5mm，弃除筛下的物料；
s3、对所述机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；采用pl90ⅱ型瀑流式选粉机(处理能力60t/h、单机功率55kw)和xxf12型双旋风分离器进行风选；
其中，所述粉细砂主要由石粉和云母粉组成；粉细砂的粒径≤5mm；
s4、对所述粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；
其中，筛分时，筛网的孔径为0.3mm；
s5、将s4获得的筛下物与s3获得的中粗砂混合均匀，获得云母含量≤2％的机制砂成品。
本发明通过风选单元和第一筛分单元的设置，可利用风选单元将花岗岩机制砂分级为中粗砂和粉细砂，有害云母在粉细砂中；再利用第一筛分单元筛分粉细砂，筛上物料作为弃料处理，筛下的粉细砂(粒径0mm～0.3mm)返掺入中粗砂中，控制机制砂中有害云母含量不超规范并确保细粉含量在合理范围内。
一次破碎单元下游端可设置1cm、2cm、5cm的大孔径筛网去泥并同时去除小粒径石料以便控制风选前机制砂含水率。通过该措施将风选前机制砂含水率控制在1wt％以内，预防高频筛网孔堵塞，可大大提高机制砂风选效果和高频筛的筛分效率。
将经过移动式圆锥破碎机破碎并经第二筛分单元筛分获得的5mm以下砂子作为弃料不进入风选单元和第一筛分单元，这样也可以控制风选前机制砂含水率，预防高频筛网孔堵塞，提高机制砂风选效果和高频筛的筛分效率。
对比例1
重复实施例1，区别之处仅在于，舍弃s3。
表1和表2为实施例1和对比例1所得机制砂用于配制混凝土，所得混凝土的相关性能试验表。由表可知，实施例1对应的混凝土的抗冻性能明显优于对比例1。
表1混凝土静力抗压弹性模量和轴心抗压强度试验成果表
表2混凝土抗冻、抗渗性能试验成果表
本发明的生产工艺和系统可有效去除和控制花岗岩机制砂中有害云母的含量，生产系统具有结构简单、造价低等优点，具有较好的推广价值。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
技术特征：
1.一种机制砂的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
s1、提供制砂原料；
其中，所述制砂原料主要由花岗岩组成；
s2、对所述制砂原料依次进行一次破碎、二次破碎、制砂处理，获得机制砂粗品；
s3、对所述机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；
其中，所述粉细砂主要由石粉和云母粉组成；粉细砂的粒径≤5mm；
s4、对所述粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；
其中，筛分时，筛网的孔径为0.3-0.4mm；
s5、将s4获得的筛下物与s3获得的中粗砂混合均匀，获得云母含量≤2%的机制砂成品。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，s2中，一次破碎期间，还包括对制砂原料进行三级筛分的步骤，三级筛分所用筛网的孔径依次为5cm、2cm、1cm。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，s2中，二次破碎、制砂处理之间，还包括对制砂原料进行筛分的步骤，筛分所用筛网的孔径为5mm，弃除筛下的物料。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，s4中，筛网的孔径为0.3mm。
5.一种机制砂的生产系统，其特征在于，包括
一次破碎单元，用于对制砂原料进行初步破碎；
二次破碎单元，用于对经过一次破碎单元处理后的制砂原料进行进一步破碎；
制砂单元，用于对经过二次破碎单元处理后的制砂原料进行制砂处理，获得机制砂粗品；
风选单元，用于对机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；
第一筛分单元，用于对粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；筛分单元的筛网的孔径为0.3-0.4mm；
拌湿机，用于将中粗砂和筛下物混合均匀。
6.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于，所述一次破碎单元为颚式破碎机。
7.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于，所述二次破碎单元为圆锥破碎机。
8.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于，还包括第二筛分单元，用于对经过二次破碎单元处理后的制砂原料进行筛分。
9.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于，所述第一筛分单元为高频筛。
10.根据权利要求5所述的生产系统，其特征在于，还包括用于对粉细砂进行干燥的烘干单元（11）。
技术总结
本发明涉及一种机制砂的生产工艺及生产系统，包括如下步骤：对所述制砂原料依次进行一次破碎、二次破碎、制砂处理，获得机制砂粗品；对所述机制砂粗品进行风选，获得中粗砂和粉细砂；其中，所述粉细砂主要由石粉和云母粉组成；粉细砂的粒径≤5mm；对所述粉细砂进行筛分，获得筛上物和筛下物；其中，筛分时，筛网的孔径为0.3?0.4mm；将S4获得的筛下物与S3获得的中粗砂混合均匀，获得云母含量≤2%的机制砂成品。本发明能有效控制花岗岩为主的混合料机制砂中有害云母含量在规范允许范围内，进而提高相同配合比条件下混凝土的抗冻性能和耐久性，即可解决工程实际问题，又具备巨大的市场推广应用前景和经济效益，环境效益也十分突出。
技术研发人员：童慧;唐建国;辛继勇;任鑫;张祥富;田达松;钟聚光;耿必君;岳金文;袁涛
受保护的技术使用者：国家电网有限公司;国网新源控股有限公司;湖南平江抽水蓄能有限公司;中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2020.12.23
技术公布日：2021.06.01
声明：
“机制砂的生产工艺及生产系统的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：国家电网有限公司;国网新源控股有限公司;湖南平江抽水蓄能有限公司;中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
