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煤矸石的綜合利用
發(fā)布時(shí)間：2009-08-26 點(diǎn)擊次數(shù)：1671次煤質(zhì)儀器|煤炭化驗(yàn)儀器|煤炭化驗(yàn)設(shè)備|煤質(zhì)分析儀器-鶴壁市華通分析儀器有限公司
一、概述
煤矸石是多種礦巖組成的混合物，屬沉積巖。主要巖石種類有粘土巖類、砂巖類、碳酸鹽類和鋁質(zhì)巖類。粘土巖中主要礦物組分為粘土礦物，其次為石英、長(zhǎng)石云母和黃鐵礦、碳酸鹽等自生礦物，此外還含有植物化石、有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)等；砂巖類礦物多為石英、長(zhǎng)石、云母、植物化石和菱鐵礦結(jié)核等；碳酸鹽類的礦物組成為方解石、白云石、菱鐵礦，并混有較多的粘土礦物、陸源碎屑礦物、有機(jī)物、黃鐵礦等；鋁質(zhì)巖類均含有高鋁礦物：三水鋁礦、一水軟鋁石、一水硬鋁石，此外還常常含有石英、玉髓、褐鐵礦、白云母、方解石等。 煤矸石的巖石種類和礦物組成直接影響煤矸石的化學(xué)成分。
煤矸石的活性大小與其物相組成和煅燒溫度有關(guān)。粘土類煤矸石加熱到一定溫度時(shí)(一般為700～900℃)，結(jié)晶相分解破壞，變成無(wú)定型的非晶體，使煤矸石具有活性。
我國(guó)煤矸石的發(fā)熱量多在6300kJ／kg以下，其中3300～6300kJ／kg、1300～3300kJ／kg和低于1300kJ／kg的各占30％，高于6300kJ／'kg的僅占10％。各地煤矸石的熱值差別很大，
二、煤矸石的綜合利用技術(shù)
目前技術(shù)成熟、利用量比較大的煤矸石資源化途徑是生產(chǎn)建筑材料。
(一)煤矸石制磚
包括用煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚和作燒磚內(nèi)燃料。
煤矸石磚以煤矸石為主要原料，一般占坯料質(zhì)量的80％以上，有的全部以煤矸石為原料，有的外摻少量粘土。煤矸石經(jīng)破碎、粉磨、攪拌、壓制、成型、干燥、焙燒，制成煤矸石磚。焙燒時(shí)基本上無(wú)需再外加燃料。
泥質(zhì)和碳質(zhì)煤矸石質(zhì)軟、易粉碎，是生產(chǎn)煤矸石磚的理想原料。煤矸石的發(fā)熱量要求在2100～4200kJ／kg，過(guò)低時(shí)需加煤，過(guò)高時(shí)易使成磚過(guò)火。煤矸石需粉碎到小于lmm的顆粒占75％以上。用煤矸石粉料壓制成的坯料塑性指數(shù)應(yīng)在7—17之間，成型水分一般為15％-20％。許多磚廠生產(chǎn)的煤矸石磚抗壓強(qiáng)度一般為4．80～1：4．71MPa，抗折強(qiáng)度為2．94～4．90MPa，高于普通粘土磚。
以煤矸石作燒磚內(nèi)燃料制磚生產(chǎn)工藝與用煤作內(nèi)燃料基本相同，僅需增加煤矸石粉碎工序。
(二)煤矸石生產(chǎn)輕骨料
適宜燒制輕骨料的煤矸石主要是碳質(zhì)頁(yè)巖和選礦廠排出的洗矸，矸石的含碳量不要過(guò)大，以低于13％為宜。有兩種燒制方法：成球法與非成球法。
成球法是將煤矸石破碎、粉磨后制成球狀顆粒，然后焙燒。將球狀顆粒送人回轉(zhuǎn)窯，預(yù)熱后進(jìn)人脫碳段，料球內(nèi)的碳開始燃燒，繼之進(jìn)入膨脹段，此后經(jīng)冷卻、篩分出廠。其松散容重一般在1000kg／m3左右。
非成球法是把煤矸石破碎到一定粒度直接焙燒。將煤矸石破碎到5～lOmm，鋪在燒結(jié)
機(jī)爐排上，當(dāng)煤矸石點(diǎn)燃后，料層中部溫度可達(dá)1200C，底層溫度小于350C。未燃的煤矸
石經(jīng)篩分分離再返回重新燒結(jié)，燒結(jié)好的輕骨料經(jīng)噴水冷卻、破碎、篩分出廠。其容重一般在800kg／m3左右。
(三)煤矸石生產(chǎn)空心砌塊
煤矸石空心砌塊是以自燃或人工煅燒煤矸石為骨料，以磨細(xì)生石灰和石膏作膠結(jié)劑，經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)制成的墻體材料，產(chǎn)品標(biāo)號(hào)可達(dá)200號(hào)。
(四)煤矸石作原燃料生產(chǎn)水泥
煤矸石和粘土的化學(xué)成分相近并能釋放一定的熱量，用其代替粘土和部分燃料生產(chǎn)普通水泥能提高熟料質(zhì)量。這是因?yàn)槊喉肥淞媳日惩僚淞吓淙说纳匣罨芙档土嗽S多，用少量煤就可提高生料的預(yù)燒溫度，且煤矸石中的可燃物也有利于硅酸鹽等礦物的熔解和形成；此外煤矸石配的生料表面能高，硅鋁等酸性氧化物易于吸收氧化鈣，可加速硅酸鈣等礦物的形成。
用作水泥原燃料的煤矸石其生產(chǎn)工藝過(guò)程與生產(chǎn)普通水泥基本相同。將原燃料按一定比例配合，磨細(xì)成生料，燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的熟料，再加入適量石膏和混合材料，磨成細(xì)粉而制成水泥。
(五)煤矸石作水泥混合材料
煤矸石經(jīng)自燃或人工煅燒后具有一定活性，可摻入水泥中作活性混合材，與熟料和石膏按比例配合后入水泥磨磨細(xì)。煤矸石的摻入量取決于水泥的品種和標(biāo)號(hào)，在水泥熟料中摻人15％的煤矸石，可制得325號(hào)一425號(hào)普通硅酸鹽水泥；摻量超過(guò)20％時(shí)，按國(guó)家規(guī)定為火山灰硅酸鹽水泥。
用煤矸石作混合材時(shí)，應(yīng)控制燒失量≤5％，S03≤3％，火山灰性試驗(yàn)必須合格，水泥膠砂28天抗壓強(qiáng)度比≥62％。
(六)煤矸石作筑路和充填材料
煤矸石是很好的筑路材料，有很好的抗風(fēng)雨侵蝕性能，并可降低筑路成本
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