CN101565291A - 一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法 - Google Patents
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Abstract
一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法，涉及一种建筑材料的制备方法，按以下步骤进行：(1)将石灰石粉碎，再与电石渣混合，获得固硫剂；(2)将高硫煤矸石物理破碎，获得高硫煤矸石粉；(3)将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，搅拌均匀，获得混合物料；加水搅拌均匀，然后静置陈化，获得陈化物料；(4)向陈化物料加水，并进行碾压和搅拌，然后压制成砖坯；(5)将砖坯干燥后置于焙烧窑内焙烧，获得烧结砖。本发明的方法能够将高硫煤矸石烧结过程中产生的SO2气体以硫酸盐的形态固定下来，为实现高硫煤矸石的减量化、无害化、资源化利用开辟了一条新途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑材料的制备方法，特别涉及一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法。
背景技术
我国是世界上SO2污染最严重的国家之一，2005年SO2排放总量高达2549万吨，居世界第一，造成的经济损失高达5000亿元人民币，近几年仍以5％左右的年速度增长。目前我国酸雨覆盖面积已经占到国土总面积的40％。
煤矸石是煤矿生产过程中排出的固体废渣，排放量约为原煤产量的15～20％，我国每年排出的煤矸石约3亿吨，由于未找到大宗利用途径，目前大都露天堆放，保守估计现在堆置数量达70亿吨以上，占地约70平方公里，而且每年以占地6.7平方公里的速度增长。高硫煤矸石由于其含硫高、容易自燃，排放出大量CO、CO2、SO2等有毒、有害气体，严重周边生态环境。实现可持续发展，必须开发大宗利用煤矸石的有效途径。
采用煤矸石制备烧结转是一种综合利用能源的有效方法，但是对于高硫煤矸石来说，按通常的方法制备烧结砖时，在焙烧过程中释放的SO2气体严重腐蚀设备，且烟气排放超标；SO2气体对设备的腐蚀和环境的污染，成为制约资源化利用高硫煤矸石生产烧结建材的瓶颈。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种高硫煤矸石烧结砖固硫方法，目的在于将高硫煤矸石烧结过程中产生的SO2气体以硫酸盐的形态固定下来，既能使高硫煤矸石得到资源化、无害化利用，又可延长设备的使用寿命，消除高硫煤矸石对生态环境的危害，同时解决电石渣堆放、填埋造成的二次污染问题。
本发明的高硫煤矸石烧结砖固硫方法按以下步骤进行：
1、将石灰石粉碎至粒径在0.125mm以下，将粉碎后的石灰石与电石渣混合，混合比例按重量比为电石渣∶石灰石＝1～4∶1，获得固硫剂。
2、将高硫煤矸石物理破碎至粒径在2mm以下，并且粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石总重量的70％以上，获得高硫煤矸石粉。
3、将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，固硫剂加入量为高硫煤矸石粉重量的20～40％，搅拌均匀，获得混合物料；向混合物料中加水搅拌均匀，水加入量为混合物料总重量的8～15％，然后在封闭条件下静置陈化，陈化时间至少48h，获得陈化物料。
4、向陈化物料加水，同时进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的14～16％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数大于等于7；然后在1.5～3MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯。
5、将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48～72h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320～350℃，以80～100℃/h的速度升温至500～550℃，以100～150℃/h的速度升温至700～730℃，以80～100℃/h的速度升温至900～950℃，在900～950℃保温3～8h，制备成烧结砖。
上述高硫煤矸石中硫的重量含量为1.8～6％；上述的电石渣为生产乙炔气、聚氯乙烯、聚乙烯醇等产品排出的废渣，电石渣中粒度在10～50μm的部分占电石渣总重量的70～90％。
本发明采用电石渣和石灰石作为固硫剂原料，来源广泛、价格低廉；电石渣属于较难处理的工业废弃物，以往主要以堆放、填埋为主，容易造成二次污染，电石渣作为复合固硫剂配料之一，资源化利用后可节省大量废渣堆存占地，对保护国土资源极为有利；另一主要辅料石灰石是广泛应用的工业原料，取材方便，生产成本低。本发明将高硫煤矸石焙烧过程中产生的SO2气体以硫酸盐形态固定下来，有效的降低SO2的排放量，固硫率达86％以上，可消除烟气排放对生态环境的破坏，延长焙烧设备的使用寿命，并且将经过处理后的高硫煤矸石制备成烧结砖，为实现高硫煤矸石的减量化、无害化、资源化利用开辟了一条新途径。
具体实施方式
以下实施例为本发明优选实施例，本发明所处理的煤矸石为硫含量在1.8～6％的高硫煤矸石，其他成分的煤矸石也能够应用本发明的方法。本发明实施例中采用的其他原料为选用材料，实际使用时不限于该成分的原料。
本发明实施例中采用的石灰石成分按重量百分比为SiO2 1.9～6.1％，Fe2O3 2.0～4.5％，Al2O3 2.2～5.1％，CaO 46.9～52.7％，MgO 0.2～0.3％，烧失量37.9～42.7％。
本发明实施例中采用的高硫煤矸石成分按重量百分比为SiO2 45～65％，Al2O3 15～35％，Fe2O3 1～7％，CaO 1～2％，S 1.8～6％，MgO 1～3％，R2O 1～2.5％，烧失量10～17％。
本发明实施例中采用的电石渣成分按重量百分比为CaO 55.4～68.5％，Al2O3 2.22～3.36％，Fe2O3 0.48～3.36％，SiO2 2.69～7.13％，MgO 0.2～0.3％，烧失量13.7～22.48％。
本发明实施例中采用的碾压辊碎设备为湿式轮碾机。
本发明实施例中采用的砖坯压制设备为真空挤泥机，工作压力为1.5～3MPa。
实施例1
将石灰石粉碎，全部过120目筛，粒径0.125mm以下，将粉碎后的石灰石与电石渣混合，混合比例按重量比为电石渣∶石灰石＝4∶1，获得固硫剂。上述电石渣粒度在10～50μm的部分占电石渣总重量的80％。
将高硫煤矸石物理破碎至粒径在2mm以下，并且粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石总重量的75％，获得高硫煤矸石粉。
将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，固硫剂加入量为高硫煤矸石粉总重量的40％，搅拌均匀，获得混合物料；向混合物料中洒水并搅拌均匀，使混合物料湿化，洒水量为混合物料总重量的15％，然后在封闭条件下静置陈化48h，获得陈化物料。
向陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的16％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数为9；然后在3MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯。
将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320℃，以80～100℃/h的速度升温至500℃，以100～150℃/h的速度升温至700℃，以80～100℃/h的速度升温至900℃，在900℃保温8h，制备成烧结砖。在焙烧阶段，高硫煤矸石内含的可燃碳陆续完全燃烧，所含的无机硫成分也在各个阶段与固硫剂发生反应，生成硫酸盐物质。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量为5.24％，焙烧完成后的产品中硫酸盐中的硫元素重量占高硫煤矸石中硫元素的重量百分比(固硫率)为94％。
实施例2
将石灰石粉碎，全部过120目筛，粒径0.125mm以下，将粉碎后的石灰石与电石渣混合，混合比例按重量比为电石渣∶石灰石＝3∶1，获得固硫剂。上述电石渣粒度在10～50μm的部分占电石渣总重量的75％。
将高硫煤矸石物理破碎至粒径在2mm以下，并且粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石总重量的72％，获得高硫煤矸石粉。
将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，固硫剂加入量为高硫煤矸石粉总重量的35％，搅拌均匀，获得混合物料；向混合物料中洒水并搅拌均匀，使混合物料湿化，洒水量为混合物料总重量的12％，然后在封闭条件下静置陈化48h，获得陈化物料。
向陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的15％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数为8；然后在2MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯。
将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320℃，以80～100℃/h的速度升温至500℃，以100～150℃/h的速度升温至700℃，以80～100℃/h的速度升温至950℃，在950℃保温4h，，制备成烧结砖。在焙烧阶段，高硫煤矸石内含的可燃碳陆续完全燃烧，所含的无机硫成分也在各个阶段与固硫剂发生反应，生成硫酸盐物质。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量为4.37％，焙烧完成后固硫率为92％。
实施例3
将石灰石粉碎，全部过120目筛，粒径0.125mm以下，将粉碎后的石灰石与电石渣混合，混合比例按重量比为电石渣∶石灰石＝2∶1，获得固硫剂。上述电石渣粒度在10～50μm的部分占电石渣总重量的90％。
将高硫煤矸石物理破碎至粒径在2mm以下，并且粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石总重量的70％，获得高硫煤矸石粉。
将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，固硫剂加入量为高硫煤矸石粉总重量的30％，搅拌均匀，获得混合物料；向混合物料中洒水并搅拌均匀，使混合物料湿化，洒水量为混合物料总重量的10％，然后将混合物料在封闭条件下静置陈化50h，获得陈化物料。
将陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的14％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数为9；然后在2MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯。
将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320℃，以80～100℃/h的速度升温至500℃，以100～150℃/h的速度升温至700℃，以80～100℃/h的速度升温至900℃，在900℃保温6h，，获得烧结砖。在焙烧阶段，高硫煤矸石内含的可燃碳陆续完全燃烧，所含的无机硫成分也在各个阶段与固硫剂发生反应，生成硫酸盐物质。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量为4.09％，固硫率为91％。
实施例4
将石灰石粉碎，全部过120目筛，粒径0.125mm以下，将粉碎后的石灰石与电石渣混合，混合比例按重量比为电石渣∶石灰石＝1∶1，获得固硫剂。上述电石渣粒度在10～50μm的部分占电石渣总重量的70％。
将高硫煤矸石物理破碎至粒径在2mm以下，并且粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石总重量的71％，获得高硫煤矸石粉。
将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，固硫剂加入量为高硫煤矸石粉总重量的20％，搅拌均匀，获得混合物料；向混合物料中洒水并搅拌均匀，使混合物料湿化，洒水量按水占混合物料总重量的8％，然后将混合物料在封闭条件下静置陈化48h，获得陈化物料。
将陈化物料加水，采用碾压辊碎设备进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的15％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数为7；然后在2.5MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯。
将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320℃，以80～100℃/h的速度升温至500℃，以100～150℃/h的速度升温至700℃，以80～100℃/h的速度升温至950℃，在950℃保温3h，，获得烧结砖。在焙烧阶段，高硫煤矸石内含的可燃碳陆续完全燃烧，所含的无机硫成分也在各个阶段与固硫剂发生反应，生成硫酸盐物质。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量为3.74％，焙烧完成后固硫率为86％。
Claims (4)
1、一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将石灰石粉碎至粒径在0.125mm以下，将粉碎后的石灰石与电石渣混合，混合比例按重量比为电石渣∶石灰石＝1～4∶1，获得固硫剂；(2)将高硫煤矸石物理破碎至粒径在2mm以下，获得高硫煤矸石粉；(3)将固硫剂加入到高硫煤矸石粉中，固硫剂加入量为高硫煤矸石粉重量的20～40％，搅拌均匀，获得混合物料；向混合物料中加水搅拌均匀，水加入量为混合物料总重量的8～15％，然后在封闭条件下静置陈化，陈化时间至少为48h，获得陈化物料；(4)向陈化物料加水，并进行碾压和搅拌，水加入量为陈化物料重量的14～16％，碾压并搅拌至物料的可塑性指数大于等于7；然后在1.5～3MPa的条件下将加水后的陈化物料压制成砖坯；(5)最后将砖坯置于干燥窑内，在50～135℃条件下干燥48～72h，干燥后置于焙烧窑内，以100～150℃/h的速度升温至320～350℃，以80～100℃/h的速度升温至500～550℃，以100～150℃/h的速度升温至700～730℃，以80～100℃/h的速度升温至900～950℃，在900～950℃保温3～8h，制备成烧结砖。
2、根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法，其特征在于所述的高硫煤矸石中硫的重量含量为1.8～6％。
3、根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法，其特征在于所述的电石渣中粒度在10～50μm的部分占电石渣总重量的70～90％。
4、根据权利要求1所述的一种高硫煤矸石的烧结多孔砖的制备方法，其特征在于粉碎高硫煤矸石后，粒径在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石总重量的70％以上。
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