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礦山機械 - 海砂淡化設備- 海砂淡化設備的流程現狀及應用

近些年,我國基本建設規模不斷擴大,對建筑用砂和填料的需求日益增加,據估計,當前每年建筑用砂量約為26 億噸。大江大河是建筑用砂的主要來源,但河砂的供應受資源和環境條件的限制,遠不能滿足全國建筑用砂的需求,海砂已成為建筑用砂的重要組成部分。日本和我 國的香港、臺灣大多通過開采海砂來滿足其工程建設需要。日本2000 年就從我國進口海砂約600 多萬噸,1990 年~2000 年,香港各項填海工程共消耗2.85 億立方米海砂,其中4000 萬立方米來自大陸,未來10 年,預計需要3.5 億立方米填料,海砂需求量很大。
 
      我國的海砂資源大致可以分為兩類,一類是分布在海岸和近岸海域的海岸海砂,另一類是分布在陸架淺海的淺海海砂。海岸海砂主要分布在山東、遼寧、福建、廣 東、廣西、海南等省份;淺海海砂主要分布在臺灣淺灘、瓊州海峽東口、珠江口外等。珠江口地區編制了*份海砂分布及儲量預測圖,預測總儲量超過12.5 億立方米。2000 年,全國海砂開采量約9000 多萬噸,產值約22.5 億元,對促進經濟和社會發展做出了較大的貢獻。
 
      盡管河砂和海砂開采具有疏通航道等好處,但也產生了比較嚴重的環境問題。首先江河中從上游的來砂不是無限的,從河道沖淤平衡角度出發,應限制開采量;其 次,大量開采河砂會影響河勢穩定,并危及堤防的穩固,影響河道防洪的安全;第三,海砂開采引發海岸侵蝕、海水入侵,并對工程環境、航運、管道纜線和水產養 殖等產生了消極影響。
 
      海砂具有如下的一些特點:
     (1)根據出處的不同,海砂中可能含有不同量的貝殼,按海砂干重的百分比計算可以從小于1%到大于10%,這些貝殼對普通強度混凝土的抗壓強度影響不大,對新拌混凝土流動性的影響也可以被貝殼本身的光滑性和海砂顆粒更好的圓球形狀(相對河砂、山砂等)所抵消;
     (2)一般海砂的級配不良,但海砂中也有級配優良的中砂;
     (3)海砂中含有氯鹽、硫酸鹽等多種鹽分,若海砂被用于混凝土細骨料,其中的鈉離子、鎂離子、氯離子、硫酸根離子等會對混凝土的強度、耐久性等造成不同程度的影響,其中以氯離子的危害zui大;
     (4)海砂中的氯離子含量受海砂顆粒粒徑、海水氯鹽含量、海砂含水率及失水方式等多個因素影響;
     (5)海砂混凝土拌和后,海砂表面吸附的氯離子不能全部溶出到拌和水中,能溶出的部分定義為“有效氯離子”含量。
 
      我國使用海砂淡化設備的地區主要是寧波、舟山、深圳等地,沿海地 區一直存在著河砂資源不足的情況,就福建而言,由于受土地資源嚴重不足的制約,以及大規模發展臨海工業和城市建設的需要,很大一部份土地是通過圍海造地來 提供的,這樣僅福建本地就使用了大量的礦山機械設備海砂淡化設備;據寧波市建筑材料管理處的調查顯示,寧波市每年建設用砂中海砂的使用量在 80% 左右,僅以 2003 年為例,寧波市建筑用砂約為1000萬t,其中用海砂 800萬t。而這 800萬t 海砂中,未經淡化的海砂使用量高達520萬t,占65%。每年我國都有如此大量的海砂被使用,若沒有按相關規定要求控制海砂氯離子含量,使用不規范,將會 給建筑埋下危險隱患,也會對社會和人民財產安全造成威脅。因此,為了規范建筑市場對海砂的使用,國家及地區相繼出臺了一系列控制標準及管理辦法。近年來, 我國出臺了有關規程,對海砂及混凝土拌合物中的氯離子中含量進行了限定。根據《混凝土質量控制標準》規定,對于Ⅱ類海砂,氯化物含 量應低于0.02%,在潮濕且含有氯離子環境中,對于普通鋼筋混凝土水溶性氯離子中含量應為 0.10%,預應力混凝土水溶性氯離子中含量為 0.06%,《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》規定海砂中水溶性氯離子含量應低于0.03%。臺灣經濟部標準檢驗局也明確規 定混凝土氯離子含量的標準為 0.3千克每立方米。近幾年,由于高強混凝土的廣泛應用,新公布的《高強混凝土應用技術規程》也對海砂氯離子含量限定在 ≤0.03%,這較《混凝土質量控制標準》更嚴格,體現了國家規范及行業標準對混凝土用砂從嚴控制的目的。2004 年國家建設部頒發的《關于嚴格建筑用海砂管理的意見》中明確規定:“建筑工程中采用的海砂必須是經過專門處理的淡化海砂,對鋼筋混凝土,海砂中氯離子含量 不應大于 0.06%。若必須使用海砂時,則應經淡水沖洗,其氯離子含量不得大于 0.02%”。住房和城鄉建設部于2010 年 5 月 18 日發布《海砂混凝土應用技術規范》,將第3.0.1 條 “用于配制混凝土的海砂應作凈化處理”作為強制性條文,必須嚴格執行工作。
 
海砂淡化的利用現狀
      世界很多發達國家如英國、日本、美國等很早就開始淡化海砂的生產和利用。其中,日本是世界上淡化海砂的生產與使用國。日本對海砂的除鹽方法包括噴灑、 浸泡、機械等方式。我國寧波地區上世紀 90 年代就開始采用機械除鹽的方法生產淡化海砂,積累了豐富的淡化海砂生產和使用經驗。
 
      海砂淡化處理方法
      目前采用較多的方法是利用海砂淡水機械設備進行海砂淡化處理,使其含鹽量達到標準要求。海砂淡化處理方式如下:
      (1)自然放置法
      將海砂堆積到一定厚度,自然放置數月或幾年,經取樣含鹽量合格后使用。此法的優點是:不需要特別大的場地,不消耗淡水;缺點是:需放置較長時間,不能解決應急需要。
      (2)淡水沖洗法
      利用淡水沖洗海砂,使其含鹽量達到標準要求。此法根據作用工具與方法不同,又具體分為以下三種:_機械法,可在較窄的場地上作業,需要消耗大量淡水 (>1.5t/m3),每方砂需消耗1.5t 以上的淡水,需分級機械、離心機械、給水設備、排水設備等,所需時間短;_斗式濾水法,可在較狹窄的場地上作業,消耗淡水>0.8t/m3,需要 12~24h;_散水法,需較大場地,用水量較少(消耗淡水> 0.2 t/ m3) ,每批砂的除鹽時間在12h 以上。但傳統海砂淡化工藝技術薄弱,浪費大量淡水資源,海砂淡化后技術指標缺乏系統的研究及評價,很容易造成淡化的不徹底,進而影響混凝土結構的耐久性 能。
 海砂淡化設備(每小時150 噸至1000噸大小不等設備)、洗砂機。本公司制造的海砂淡化設備廣泛應用于寧波、深圳、珠海地區的上百家海砂淡化砂場和商品混凝土公司,福建、廣西等地 也廣泛采用。近年又引進了先進海砂淡化技術——“有害離子洗滌法”,該技術使用超臨界洗滌水可以有效去除有害離子、有機物、無機物等,包含了對鋼筋危害的氯離子、油污、清潔劑(化學)殘留、藻類等,可以直接分解又不會造成污染。可以大量生產用于河砂、山砂、海砂、工業爐渣處理等,在除去有害離子后 砂石表面毛細孔明顯可以讓水泥更容易附著砂石中,可以有效保護鋼筋不接觸空氣和水氣,讓結構更安全,可以提升建筑物的安全,完全達到中國國家標準的 建筑砂標準,讓其他同業無法與其競爭,讓市場自然淘汰不良業者。該技術具有生產效率高、節水氯離子含量低(淡化后海砂氯離子含量小于0.02%以下),淡 化成本低等特點,是一種節水型工業項目。符合國家節能減排產業政策和環境友好型建筑材料產業政策,具有寬闊的市場前景。
 
       海砂淡化氯離子含量標準:
       對于鋼筋混凝土,淡化海砂中氯離子含量不應大于0.06%(以干砂重的百分率計,下同); 對預應力混凝土不宜用淡化海砂。若必須使用淡化海砂時,則應經 淡水沖洗,其氯離子含量不得大于0.02%,而廈門海砂淡化氯離子含量要求標準不得大于0.01%,上海巍立路橋技術標準
可使氯離子含量降到0.00%以下〈符合天然沙要求〉洗沙的水可以用井水、河水、一般淡水皆可,如果水量吃緊,可用自來水。水量控制在洗一方沙半噸水,排出的廢水只含有少許的氯離子和泥水,此技術不含任何化學成學,完全符合環保概念,無污染問題。
 
海砂淡化流程:
        原砂(海砂)由料倉經過輸送帶進入振動篩,大型廢料(貝殼及石頭)由廢料帶帶出,篩選后顆粒系數2.4~2.8平方米的中沙進入輪式洗砂機進行灰泥脫離后帶 入雙螺旋洗沙機利用臺灣技術所制造的高能量超臨界水與海沙充份攪拌借由物理原物將氯離子瞬間物理交換進而達到清除海沙核心氯離子效果,之后進入后一 道程序直線振動篩將多余的水脫干后進入輸送帶送出成品沙(環保沙)堆置場,所有的排放水將統一經管線進入細沙回收機,做回收動作,不浪費任何一粒沙,處理 后的廢水進入沉淀池沉淀及可排放,一條生產線的產能為;200立方米每小時。
 

      現在本方法使用超臨界洗滌水可以洗去海砂中有害離子,讓海砂成為安全的建筑用砂,可完全依粒度完全使用,無需摻入同粒度的河砂或山砂,并可增加強 度,讓建筑壽命更長,安全系數更高,本法受保護20 年以上,使海砂開采得到利益,其品質和產能都可以說是無人能及的技術。


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