一种高效环保型海砂淡化处理工艺及系统的制作方法

本发明属于海砂淡化技术领域，特别是涉及一种高效环保型海砂淡化处理工艺及系统。

背景技术：

砂料是混凝土的重要组成部分，随着经济的快速发展，混凝土的需求量逐渐增大，对砂料的需求也日益激增，河砂资源供需矛盾日益突出。河砂的过度开采对环境造成严重破坏，国家对此也越发重视，陆续出台了多种措施予以限制。与河砂相比，海砂资源储量丰富，级配好，开采方便。但海砂中含有大量的氯盐，如果不经除氯直接使用，会导致钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀加剧，钢筋不断腐蚀进一步造成钢筋混凝土强度降低，使混凝土保护层的剥落或钢筋开裂。未经净化处理的海砂容易造成混凝土中的钢筋过早锈蚀，给建筑工程埋下严重的质量隐患。因此，海砂资源用于建筑物的首要问题是进行海砂淡化。

国内外因滥用或误用海砂曾出现一批“海砂屋”，造成了重大的经济损失和恶劣的社会影响。《海砂混凝土应用技术规范》提高了对海砂中氯离子含量的要求，规定海砂的离子含量不得大于0.03％。同时对其他原材料(水泥、拌和用水等)的氯离子含量也提出了较高要求，以达到从严控制的目的。jgj52－2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中对砂的氯离子含量作为强制性条文规定：钢筋混凝土用砂，氯离子含量不得大于0.06％；预应力钢筋混凝土用砂，氯离子含量不得大于0.02％。海砂的淡化是使海砂用于建筑工程中的必经步骤。自然界的海砂具有良好的级配，常规的海砂淡化处理工艺仅仅保留了粗砂部分，中砂或细砂部分却被白白浪费。

海砂淡化的方法有自然堆置法、机械法、淡水冲洗法、化学反应法等。自然堆置法的优点是操作简单但需要场地较大，机械法是通过机械设备多个工序分级进行海砂淡化，优点是质量有保证但工程造价高且耗水严重。於林峰等人在2011年5月《粉煤灰》期刊发表的文章编号为1007-046x(2011)05-0012-03的“海砂的性能及新型净化工艺研究”中提出了一种海砂淡化工艺，该工艺中二次淡水冲洗后的废水重新进入第一道冲洗工序，实现了水资源循环利用，但在多次利用后，水中的氯盐会逐步增多，海砂淡化效果逐步减弱不能满足要求。如果不能循环使用淡水，又会造成淡水使用量过大。中国专利公开号cn105110668a，专利名称为“海砂淡化处理工艺及系统”，也提出了一种海砂淡化工艺，该专利在海砂淡化除氯部分采用臭氧水后进行加热，该方法关键在脱氯剂对海砂的除氯能力，但对含泥量较大的海砂或者胶体较多的海砂除氯效果难以保证。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有淡化效果好，砂土级配优，便于实现，节水环保等特点的一种高效环保型海砂淡化处理工艺及系统。

本发明是这样实现的，一种高效环保型海砂淡化处理工艺，包括以下步骤：

1)原料海砂被运送至原料砂堆场；

2)原料砂堆场的海砂被送入筛分装置进行筛分，通过筛分装置的海砂被运送至海砂淡化系统的洗砂池一；

3)经过洗砂池一的一级淡化后，半成品淡化海砂进入海砂淡化系统的洗砂池二；

4)经过洗砂池二的二级淡化后，半成品淡化海砂进入海砂淡化系统的洗砂池三；

5)经过洗砂池三的三级淡化后，成品淡化海砂被运送到成品砂堆场。

优选的，所述步骤2)中，未通过筛分装置的杂质被运送至废料堆场。

优选的，所述步骤3)、4)、5)中，经各个洗砂池淡化后的废水均进入回收池。

进一步优选的，进入回收池中的废水通过回收机进行粉细砂回收，回收后的粉细砂被运送到成品砂堆场，排出的废水进入沉淀池。

更进一步优选的，进入沉淀池的废水经沉淀后，将泥浆压滤成滤饼，其余尾水进入具有反渗透膜的滤罐，经过滤后再次进入洗砂池进行海砂淡化。

优选的，所述步骤3)、4)、5)中，一级淡化、二级淡化、三级淡化的淡化方法分别为淡水冲洗方法、机械振动方法、化学反应方法中的一种。

优选的，所述步骤3)、4)中，淡化后的半成品淡化海砂经不断搅拌混合后再送入下级洗砂池中。

一种高效环保型海砂淡化处理系统，包括海砂供料系统、海砂筛分系统和海砂淡化系统；

所述海砂供料系统包括运砂船和原料砂堆场，所述运砂船与原料砂堆场连接；

所述海砂筛分系统包括筛分装置，所述原料砂堆场与所述筛分装置的入口连接，筛分装置的杂质出口与废料堆场连接；

所述海砂淡化系统包括三级海砂除氯设备和两级粉细砂回收设备，所述三级海砂除氯设备包括洗砂池一、洗砂池二和洗砂池三，所述筛分装置的海砂出口与洗砂池一连接，所述洗砂池一与洗砂池二连接，所述洗砂池二与洗砂池三连接，所述洗砂池三与成品砂堆场连接；

所述两级粉细砂回收设备包括回收池一、回收机一、回收池二和回收机二，所述洗砂池一、洗砂池二的废水出口与回收池一连接，所述回收池一与回收机一连接，所述回收池一的粉细砂回收通过回收机一进行回收，所述洗砂池三的废水出口与回收池二连接，所述回收池二与回收机二连接，所述回收池二的粉细砂回收通过回收机二进行回收；

所述回收机一、回收机二的海砂出口与成品砂堆场连接，回收机一、回收机二的废水出口与沉淀池连接；所述沉淀池与洗砂池一连接。

优选的，所述沉淀池具有压滤装置和滤罐，所述滤罐具有反渗透膜。

优选的，所述洗砂池一通过搅拌桶一与洗砂池二连接，所述洗砂池二通过搅拌桶二与洗砂池三连接。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明采用三级海砂淡化处理工艺，经过淡化后的海砂具有更好的淡化质量，能够满足国家标准规范对淡化海砂的使用要求。

2.本发明的海砂淡化处理系统，能够获得级配更好的砂料，具体指细粉砂的回收。海砂淡化后的砂粒形状优良、级配良好，适合配制各等级混凝土。

3.本发明采用多级水砂分离装置和含盐水的淡化设备，实现了海砂淡化生产线用水的循环利用，节约水资源，更加节能环保。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的海砂淡化处理系统流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“二”、“三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

本发明实施例提供的高效环保型海砂淡化处理工艺，包括以下步骤：

1)原料海砂被运送至原料砂堆场；

2)原料砂堆场的海砂被送入筛分装置进行筛分，通过筛分装置的海砂被运送至海砂淡化系统的洗砂池一，未通过筛分装置的杂质被运送至废料堆场；

3)经过洗砂池一的一级淡化后，半成品淡化海砂经不断搅拌混合后进入海砂淡化系统的洗砂池二，淡化后的废水均进入回收池；

4)经过洗砂池二的二级淡化后，半成品淡化海砂经不断搅拌混合后进入海砂淡化系统的洗砂池三，淡化后的废水均进入回收池；

5)经过洗砂池三的三级淡化后，成品淡化海砂被运送到成品砂堆场，淡化后的废水均进入回收池。

在优选的实例中，进入回收池中的废水通过回收机进行粉细砂回收，回收后的粉细砂被运送到成品砂堆场，排出的废水进入沉淀池。进入沉淀池的废水经沉淀后，将泥浆压滤成滤饼，其余尾水进入具有反渗透膜的滤罐，经过滤后再次进入洗砂池进行海砂淡化。

如图1所示，本发明的高效环保型海砂淡化处理系统包括海砂供料系统、海砂筛分系统和海砂淡化系统，在海砂供料系统中，运砂船或其它海砂供料装置携带未经处理的海砂放置在原料砂堆场，原料砂堆场中的原料海砂经过传送带一到达所述海砂筛分系统的筛分装置，筛分装置将海砂中的杂物，诸如贝壳、砾石等分离出来，这些分离出来的杂质经过传送带二到达废料堆场，不含杂物的海砂则进入海砂淡化系统进行海砂淡化。

所述海砂供料系统包括运砂船、原料砂堆场、传送带一，原料海砂既有颗粒直径较大的砂石，也有颗粒直径较小的砂粒，这种纯天然的海砂，经海水冲刷、滚动、碰撞等作用后具有优良的级配。海砂除了含有二氧化硅外，还含有少量的氯离子、钠、镁、钙等。海砂主要用途之一就是作为工程建设的细骨料。因为海砂当中的盐分氯离子会侵蚀钢筋，给工程带来安全隐患。海砂经过绞吸挖泥船、耙吸挖泥船或采砂船等挖掘并装载到运砂船，这些海砂被放置在原料砂堆场，所述原料砂堆场一般安置在海边或岸边，方便运砂船将海砂放置在原料砂堆场。

在优选的实例中，所述海砂供料系统还包括运砂设备，运砂船通过运砂设备与原料砂堆场连接。运砂船中的海砂经过运砂设备到达原料砂堆场，运砂船可以与原料砂堆场保持一定的距离，增加了海砂淡化设备布置的空间合理性。同样地，若原料砂堆场与海边距离增大，海砂淡化的成本会有所增加，一般是把原料砂堆场布置在岸边。

海砂被放置在原料砂堆场后，因为海砂中的空隙大而渗透系数大，海砂中的海水通过渗流作用逐渐被排出，然后汇集到指定的排水管道。堆置的海砂采用先近后远的方式进入传送带一，所述先近后远的方式是指先放置的海砂先进入传送带一，后放置的海砂后进入传送带一，这样能保证通过传送带一进入筛分装置的海砂具有较小的含水量。

所述海砂筛分系统包括筛分装置、传送带二、废料堆场，所述筛分装置的海砂出口与洗砂池一连接，筛分装置的杂质出口通过传送带二与废料堆场连接，通过筛分装置的海砂进入海砂淡化系统的洗砂池一进行海砂淡化，不能通过筛分装置的海砂进入传送带二，然后被运送到废料堆场。

海砂中除氯盐外，还有贝壳、砾石等，另外，还可能含有部分黏土或钙质成分。旋转的筛分装置对海砂进行充分的搅拌清洗，并将直径较大的石块、贝壳等杂质筛分去除。所述筛分装置可选用具有圆柱状筛筒的滚筒筛，筛筒的数量可为一个或一个以上，当具有多个筛筒的时候，能够明显的提高筛分速度和筛分效率。筛筒的轴线可设计为与水平面具有一定的角度，设计角度为10°～15°，筛筒在旋转作用下，颗粒直径小于筛筒孔径的海砂颗粒被离心作用甩出，被甩出的海砂颗粒进入洗砂池一；颗粒直径大于筛筒孔径的海砂杂质留在筛筒内部，在重力的作用下，这些砾石、贝壳等大颗粒海砂杂质沿着筛筒移动，然后进入杂质出口，杂质出口与传送带二连接，砾石、贝壳等大颗粒海砂杂质进入传送带二，最后进入废料堆场。

由于海砂的成分不是固定不变的，可能有较大颗粒砾石，也可能有一些珊瑚岩块，这些杂质不能通过筛筒而被排出到杂质出口中，然后进入传送带二，继而进入废料堆场。因此，在实际工作中，可以根据实际情况调整筛筒的轴线与水平面的夹角，以使海砂杂质被排出的效果最好。

所述海砂淡化系统包括三级海砂除氯设备和两级粉细砂回收设备，所述三级海砂除氯设备包括洗砂池一、洗砂池二和洗砂池三，所述筛分装置的海砂出口与洗砂池一连接，所述洗砂池一与洗砂池二连接，所述洗砂池二与洗砂池三连接，所述洗砂池三与成品砂堆场连接；所述两级粉细砂回收设备包括回收池一、回收机一、回收池二和回收机二，所述洗砂池一、洗砂池二的废水出口与回收池一连接，所述回收池一与回收机一连接，所述回收池一的粉细砂回收通过回收机一进行回收，被回收的粉细砂进入成品砂堆场，所述洗砂池三的废水出口与回收池二连接，所述回收池二与回收机二连接，所述回收池二的粉细砂回收通过回收机二进行回收，被回收的粉细砂进入成品砂堆场；所述回收机一、回收机二的海砂出口与成品砂堆场连接，回收机一、回收机二的废水出口与沉淀池连接。

具体的，所述海砂淡化系统包括洗砂池一、链斗机一、搅拌桶一、洗砂池二、链斗机二、搅拌桶二、回收池一、回收机一、洗砂池三、链斗机三、回收池二、回收机二、沉淀池。海砂从运砂船到成品砂堆场还需要依次经过原料砂堆场、传送带一、筛分装置、洗砂池一、链斗机一、搅拌桶一、洗砂池二、链斗机二、搅拌桶二、洗砂池三、链斗机三、传送带三。所述洗砂池一、洗砂池二、洗砂池三用于海砂淡化或者除氯，所述链斗机一、链斗机二、链斗机三用于淡化处理后海砂的搬运，所述搅拌桶一和搅拌桶二用于海砂的搅拌，所述回收池一、回收机一、回收池二、回收机二用于海砂的回收，沉淀池用于水的淡化，所述沉淀池与所述洗砂池一联通，实现了水的循环使用，更加节能环保。

在优选的实例中，洗砂池一与筛分装置、链斗机一、回收池一连接，所述链斗机一与搅拌桶一连接，回收池一与回收机一连接，回收机一与传送带三、沉淀池连接。通过筛分装置的海砂颗粒直接进入洗砂池一，经洗砂池一除氯淡化后通过链斗机一的搬运作用到达搅拌桶一，在不断拌合后，海砂进入所述洗砂池二；淡化后的废水进入回收池一。

所述洗砂池二与所述搅拌桶一、所述链斗机二、回收池一连接，所述链斗机二与搅拌桶二连接。搅拌桶一中的海砂颗粒经搅拌混合后进入洗砂池二，经洗砂池二除氯淡化后通过链斗机二的搬运作用到达搅拌桶二，在不断拌合后，海砂进入所述洗砂池三；淡化后的废水进入回收池一。

所述洗砂池三与所述搅拌桶二、链斗机三、回收池二连接，所述链斗机三与传送带三连接，回收池二与回收机二连接，回收机二与传送带三、沉淀池连接。搅拌桶二中的海砂颗粒经搅拌混合后进入洗砂池三，经洗砂池三除氯淡化后通过链斗机三的搬运作用到达传送带三，最后进入成品砂堆场；淡化后的废水进入回收池二。

此外，链斗机一、链斗机二、链斗机三，在具体使用时，链斗机的砂斗可选用具有斗孔，斗孔可以排出砂斗海砂中的水，由于海砂的孔隙较大，排水效果显著。在搅拌桶中，海砂充分混合后还可以将一部分水分释放出来，增加海砂之间的碰撞，最后增加了海砂的孔隙，方面后续海砂处理工序的进行。

本实施例中，所述洗砂池一除氯通过淡水冲洗方法，进入洗砂池一中的水为淡水或经过淡化处理的水。海砂经过筛分装置后，颗粒相对均匀，杂质含量少，但是海砂中夹杂的黏土或粉土类成分也需要清除。海砂经过洗砂池一里的水冲洗后，黏土或粉土类成分被溶解在水中，形成泥浆，海砂颗粒因不溶于水而沉淀。沉淀的海砂经过淡水的浸泡作用，一部分氯盐溶于水中，使海砂的含氯量降低。

所述洗砂池二除氯通过机械振动方法，进入洗砂池二中的水为淡水或经过淡化处理的水。海砂经过洗砂池一除氯后，含氯量已经有所降低。所述洗砂池二具有振动装置，振动装置位于所述洗砂池二一侧，振动装置能够制造一定频率的冲击波，所述冲击波具有一定的能量，海砂表面附着的黏质成分或钙质成分受到振动而脱离海砂颗粒，一些氯盐也受到振动而加剧溶解，经过洗砂池二除氯后，海砂的含氯量进一步降低。

所述洗砂池三除氯通过化学反应方法，进入洗砂池三中的水为淡水或经过淡化处理的水。海砂经过洗砂池一除氯和洗砂池二除氯后，含氯量已经较低。所述洗砂池三具有除氯装置，除氯装置位于所述洗砂池三一侧，除氯装置具有配料装置，配料装置能够制造一定浓度的除氯剂，除氯剂能够与残留海砂表面的氯盐发生化学反应，使氯盐被逐渐消耗，则经过洗砂池三除氯后，海砂的含氯量进一步降低，此时的海砂氯离子含量能够满足国家规范标准的要求。

优选地，选用化学反应方法除氯的所述洗砂池三具有氯气回收装置，氯气回收装置具有铁块，所述氯气回收装置通过氯化亚铁溶液为溶剂吸收氯气，该溶剂吸收氯气能力强，氯化亚铁吸收氯气生成三氯化铁，三氯化铁溶液可以与氯气回收装置中的铁反应生成氯化亚铁，使得氯化亚铁的浓度随着氯气的吸收而不断增加。这种氯气回收装置的溶液自我更新能力强，可循环使用。氯气进行无害化处理后，更加安全，更加节能环保。

所述两级粉细砂回收包括回收池一中粉细砂回收和回收池二中粉细砂回收，其中回收池一中粉细砂回收通过回收机一进行海砂回收，回收池二中粉细砂回收通过回收机二进行海砂回收，回收海砂进入传送带三，最后进入成品砂堆场。例如，在洗砂池二除氯后，水砂分离，经过除氯的海砂被链斗机二携带进入搅拌桶二，携带氯盐的废水进入回收池一，这些废水中含有部分海砂，这些海砂以细砂和粉砂为主。

回收机一可采用砂水分离器、细砂回收机、或旋流式砂水分离器等，对于粉细砂的回收，优选采用旋流式砂水离心分离器，其具体工作原理如下：利用离心力来实现砂水混合物在高速旋转下的分离，利用外部压力把砂水混合物以较大的速度推入回收机内部，砂水混合物顺着回收机的切向运动，这将促使水沿筒壁作旋转运动。旋流中的颗粒受到离心力作用，它的密度大于四周液体的密度，它所受的离心力就越来越大，一旦离心力大于因运动所产生的液体阻力，颗粒就会克服这一阻力向器壁方向移动，与周围液体分离，到达器壁附近的颗粒受到回收机上方液体推动，沿器壁向下运动，最后从底流口排出。分离后的液体旋转向下继续运动，进入圆锥段后，因回收机的内径逐渐缩小，液体旋转速度加快。由于液体在产生涡流时沿径向方向的压力分布不均，越接近轴线的地方越小，至轴线时约为零。成为低压区甚至为真空区，导致液体趋向于轴线方向移动。同时，由于回收机底流口大大缩小，液体无法迅速从底流口排出，回收机顶盖中央具有溢流口，由于处于低压区而使一部分液体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。

所述回收池一中粉细砂回收是通过回收机一进行海砂回收，从回收机一的底流口排出的海砂进入传送带三，然后汇集到成品砂堆场。从回收机一的溢流口排出的废水进入沉淀池，这些废水中的氯盐含量较高，经过沉淀池的淡化功能，这些废水可以重新进入洗砂池一，对下一批需要淡化的海砂进行冲洗作用，实现了水资源的循环利用。

所述回收池二中粉细砂回收通过回收机二进行海砂回收，回收海砂进入传送带三，然后汇集到成品砂堆场。大部分海砂在洗砂池三除氯后，水砂分离，经过除氯的海砂被链斗机三运送到传送带三，携带氯盐和部分海砂的废水进入回收池二，这些海砂以细砂和粉砂为主。回收机二与回收机一的工作原理相同，从回收机二的底流口排出的海砂进入传送带三，然后汇集到成品砂堆场。从回收机二的溢流口排出的废水进入沉淀池，由于废水中的氯盐含量较高，需要经过沉淀池的淡化功能进行处理，经过处理后的废水含盐量很低可以重新进入洗砂池一，对后续的海砂进行冲洗，实现了水资源的循环利用。

沉淀池的作用是实现水资源的循环利用，进入沉淀池的废水不仅含有较多的氯盐，还具有部分泥浆，这些泥浆经过压滤装置的压滤作用，泥浆中的泥土变成固结状态的泥饼，其余尾水通过沉淀池的滤罐，滤罐具有反渗透膜，这些反渗透膜能够阻止氯离子溢出，因此通过滤罐的水中不含氯离子。滤罐可以根据规模设置为多个，提高沉淀池的淡化效率。值得注意的是，反渗透膜根据使用情况，需要定期更换。

传送带三与成品砂堆场连接，经过三级除氯后海砂中的氯盐含量降到最低。经过淡化处理的海砂中氯离子含量平均值在0.001％。《海砂混凝土应用技术规范》中海砂中氯离子含量的要求，规定海砂的氯离子含量不得大于0.03％，本发明的海砂除氯效果远优于国家标准，满足建筑行业的要求。

在优选的实例中，采用三级海砂淡化处理工艺，分别依次采用淡水冲洗法、机械振动法、化学反应法，经过淡化后的海砂具有更少的氯离子，氯离子含量远高于国家标准，制作的混凝土更好，能够满足建筑市场的要求。

海砂淡化处理系统采用两级粉细砂回收措施，能够最大程度获得海砂的自然级配。粗砂、中砂、细砂、粉砂等全粒径覆盖，能够获得更好的砂料。海砂淡化后的砂粒形状优良、级配良好，提高了混凝土的和易性，适合配制混凝土。

海砂淡化处理系统采用多级水砂分离装置，分离的水在沉淀池的淡化作用下，重新进入洗砂池，水资源经过处理后能够再次使用，实现了水资源的循环使用，节约了海砂淡化用水。在优选的实例中，海砂中的氯盐溶解在水中，然后变成氯气，最后被氯气回收装置进行无害化处理，更加节能环保。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。