CN108821840A - 煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺 - Google Patents

煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺 Download PDF

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CN108821840A CN201811031398.XA CN201811031398A CN108821840A CN 108821840 A CN108821840 A CN 108821840A CN 201811031398 A CN201811031398 A CN 201811031398A CN 108821840 A CN108821840 A CN 108821840A
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刘胜
许辉
朱福英
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Abstract

一种通过煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺,其步骤包括:A.将煤矸石原料进行机械活化,以获得煤矸石粉末;B.将煤矸石粉末与钙剂混合后进行高温活化,以获得硅酸盐粉;C.将硅酸盐粉进行磁选,以获得无磁枸溶性硅肥,和含铁枸溶性硅肥;D.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得磁化枸溶性硅肥。本发明采用了机械活化、高温活化、化学活化和磁化相结合的方式得到无磁枸溶性硅肥和磁化枸溶性硅肥,通过煤矸石粉末与混钙剂、助熔剂、活化剂按定量配比配合高温活化提高产物中二氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化镁的含量,得到有效硅超过20%的枸溶性硅肥,提高硅肥的使用价值。同时将煤矸石作为制备硅肥的原料,减轻了环境压力。

Description

煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺 【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤矸石综合利用技术领域,尤其是通过煤矸石同时制备无磁和磁化枸 溶性硅肥的工艺。 【背景技术】
[0002] 目前,煤矸石是我国年排放量和累计堆存量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石 是在成煤过程中与煤共同沉积的有机化合物和无机化合物混合在一起的岩石,是煤炭开采 过程或煤炭洗练过程中分离出来的块状废弃物。煤矸石排放量约占煤炭产量的10%,我国 每年采煤排放煤矸石约为1亿t,洗选过程中排放约0.7亿t,合计每年煤矸石排放量1.7亿t。 大量煤矸石的堆存,已经引起了严重土壤、地下水、周边空气等环境问题,煤矸石的合理处 理已迫在眉睫。
[0003] 硅肥的产品质量主要取决于所用的原料和工艺,日本提出,硅肥中的有效二氧化 硅含量应大于20%,钙与镁总量大于35%,特别是有效氧化镁大于3.5%;朝鲜则要求,有效 二氧化硅含量大于15 %,有效氧化钙和氧化镁合计大于30 %,水分14%〜16 %。但是在这两 个国家中,低于上述要求的硅酸炉渣和矿物也在使用。目前我国尚无统一的硅肥国家标,各 个生产厂家根据自己的原料和工艺,制定硅肥产品的企业标准,报经产品质量监督部门审 批备案后执行。1990年南京化学公司制定了黄磷炉渣硅肥的企业标准,广西磷酸盐化工厂 制定了硅肥的暂行标准。1999年5月,河南技术监督局公布了由河南省技术工程中心起草的 省级地方硅肥标准。2004年农业部颁布了硅肥标准《硅肥农业部行业标准(NY/T797-2004》, 其中要求“有效硅(以二氧化硅计)含量多20.0%,水分含量<3.0%,细度(通过250目μπι标 准筛)多80%”。
[0004] 硅肥是一种微碱性肥料,是氮、磷、钾肥后第四大肥料,我国硅肥研发起步晚,产品 产量少,市场巨大。煤矸石是一种产量巨大的固体废弃物,为减轻环境污染,煤矸石的综合 利用是首选途径。煤矸石制取硅肥同时能够解决我国硅肥缺乏严重,煤矸石排弃量巨大两 个问题。 【发明内容】
[0005] 旨于解决现有技术中的不足,本发明提供了一种通过煤矸石同时制备无磁和磁化 枸溶性硅肥的工艺,其采用了机械活化、高温活化、化学活化和磁化相结合的方式得到无磁 枸溶性硅肥和磁化枸溶性硅肥,在提供高品质硅肥的同时解决了我国煤矸石排弃量巨大的 问题。
[0006] 本发明的技术方案在于,一种煤矸石制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺,其步骤 包括:
[0007] Α.将煤矸石原料进行机械活化,以获得:
[0008] -煤矸石粉末;
[0009] Β.将煤矸石粉末与钙剂混合后进行高温活化,以获得:
[0010]-硅酸盐粉;
[0011] C.将硅酸盐粉进行磁选,以获得:
[0012] -无磁枸溶性硅肥,和
[0013] -含铁枸溶性硅肥;
[0014] D.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得:
[0015] -磁化枸溶性硅肥。
[0016] —般煤矸石矿物组成主要为高岭石,其晶体属于双层结构硅酸盐矿物,硅元素在 其中属于结晶态,不溶解于水中。为了使其中硅酸盐中的硅活化,需要其转变为原硅酸盐。 转变为原硅酸盐的办法就是对高岭石进行高温焙烧,在烧的过程中加入助熔剂和添加剂, 使高岭石发生化学反应转变为原硅酸盐。高岭石在煅烧过程中随着温度的增高,会依次转 变为非晶相的偏高岭石与析出晶相的铝硅尖晶石与莫来石,主要化学反应为:
Figure CN108821840AD00051
[0020] 其中750°C以下的这段反应为岩石内部晶相破坏,生成偏高岭石的主要时期。全国 煤矸石的组成不同,但其内部含量中二氧化硅含量最大,在40%以上,烧失量在20%以上。 经过高温焙烧后,二氧化硅的含量会进一步增加。以下表内容可以作为参考,组成不同不影 响本工艺专利的实际应用。
[0021] 表一,煤矸石原料组成百分比
[0022]
Figure CN108821840AD00052
[0023]表二,焙烧后的硅酸盐粉组成百分比
Figure CN108821840AD00053
[0025] 其中对于本发明有影响的是二氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化镁的含量,这几种物 料的含量越高越好。
[0026] 申请人实验中发现,煤矸石不加钙剂在焙烧炉内反应,可得到活性煤矸石石粉,由 于热加工使结构变化,部分二氧化硅与煤矸石自带的金属形成原硅酸类盐,有效硅含量提 升,其值在10%〜11 %之间,但是不满足国家标准20%的及格线,不能称之为硅肥,智能是 活化粉。而加入钙剂会使有效硅快速提升,当加入量为原料的8 %时,其得到产品中有大量 硅酸盐系列产生,有效硅含量达到20 %,满足国家标准,可以出厂。当继续增加钙剂比重发 现,其有效硅增加量并不明显,直到比重超过50 %才会有明显提升,这样会极大增加生产成 本。
[0027] 现有技术中,煤矸石经过简单机械磨粉,可以用来改良土壤,但无法大比例破坏内 部晶体结构,无法发挥硅肥作用。而本发明在机械磨粉,即机械活化的基础上,通过高温活 化和化学活化可以高效改变内部晶相形态,得到有效硅超过20 %的枸溶性硅肥,这种硅肥 可以有效增加农产品产量,增大颗粒饱满度,增加抗倒伏度。煤矸石活化后粉末很细,60目 左右,再利用煤矸石含铁的特点,通过磁化作用,得到磁化肥,把单一硅肥的功效变为双重 肥功效,提高硅肥的使用价值。
[0028] 在一具体的实施例中,步骤A包括:
[0029] Al.将煤矸石原料进行一级破碎,以获得粒度介于30mm〜50mm的煤矸石碎粒;
[0030] A2.将煤矸石碎粒进行干燥预热,以获得含水率低于1 %的干燥煤矸石碎粒;
[0031] A3.将干燥煤矸石碎粒进行二级破碎,以获得粒度不大于3_的煤矸石粉末。
[0032] 在一实施例中,步骤B包括:
[0033] BI.将煤矸石粉末和钙剂进行称重计量,并按1:8%的配量比掺混煤矸石粉末和钙 剂,以获得煤矸石粉末混合物。
[0034] B2.将煤矸石粉末混合物进行高温活化而产生化学反应,以获得硅酸盐粉;
[0035] 所述步骤B还包括:
[0036] B3.进行B2的同时,外补部分燃料和空气,以提高焙烧炉内的温度,焙烧炉内产生 的炉气进入烟气处理系统加以净化外排。
[0037] 在一实施例中,煤矸石粉末还与助熔剂、活化剂按配量比1:1% :0.5%相掺混。
[0038] 在一实施例中,所述钙剂为碳酸钙,所述助熔剂为碳酸钠,所述活化剂为二乙醇 胺。
[0039] 在一具体的实施例中,步骤C包括:
[0040] Cl.将硅酸盐粉进行冷却至60°C以下;
[0041] C2.将冷却后的硅酸盐粉进行磁选,以获得无磁枸溶性硅肥和含铁枸溶性硅肥;
[0042] C3.将无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的无磁枸溶性硅肥肥。
[0043] 在一具体的实施例中,步骤D包括:
[0044] Dl.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得磁化枸溶性硅肥;
[0045] D2.将磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的磁化枸溶性硅肥。
[0046] 在一具体的实施例中,所述步骤D中,磁化时间为3〜5秒;磁化强度为4000〜5000 尚斯。
[0047] 在一具体的实施例中,该装置包括:
[0048] 粉碎机1,用于将煤矸石原料进行一级破碎以形成煤矸石碎粒;
[0049] 预热器2,从粉碎机获取煤矸石碎粒进行干燥预热以形成干燥煤矸石碎粒;
[0050] 粉磨机3,从预热器获取干燥煤矸石碎粒进行二级破碎以形成煤矸石粉末;
[0051] 计量罐4,从粉磨机获取煤矸石粉末进行称重计量,以量取额定分量的煤矸石粉 末;
[0052] 混料罐5,从计量罐获取额定分量的煤矸石粉末,使其与混钙剂、助熔剂、活化剂掺 混以形成。
[0053] 焙烧炉6,从混料罐获取煤矸石粉末混合物进行高温活化以发生化学反应,获得硅 酸盐粉;
[0054] 烟气处理系统7,净化焙烧炉产生的炉气并外排;
[0055] 冷却器8,从焙烧炉获取硅酸盐粉,并冷却至60°C以下;
[0056] 磁选机9,从冷却器获取硅酸盐粉进行磁选,获得无磁枸溶性硅肥和含铁枸溶性硅 肥;
[0057] 磁化机10,从磁选机获取含铁枸溶性硅肥进行磁化,获得磁化枸溶性硅肥;
[0058] 第一细磨机11,从磁选机获取无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,获得细磨后的无磁 枸溶性硅肥;
[0059] 第二细磨机12,从磁化机获取磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,获得细磨后的磁化 枸溶性硅肥。
[0060] 本发明解决了如何提供一种通过煤矸石同时制备无磁、磁化枸溶性硅肥的工艺的 技术问题,其采用了机械活化、高温活化、化学活化、和磁化相结合的方式得到无磁枸溶性 硅肥和磁化枸溶性硅肥,在提供高品质硅肥的同时解决了我国煤矸石排气量巨大的问题。 本发明通过机械活化破坏煤矸石内部晶体结构,在此基础通过煤矸石粉末与混钙剂、助熔 剂、活化剂按定量配比配合高温活化,促进二氧化硅与钙盐反应,提高产物中硅酸一钙、硅 酸二钙、硅酸镁等硅酸盐的含量,得到有效硅超过20 %的枸溶性硅肥,这种硅肥可以有效增 加农产品产量,增大颗粒饱满度,增加抗倒伏度。再利用煤矸石含铁的特点,通过磁化作用, 得到磁化肥,把单一硅肥的功效变为双重肥功效,提高硅肥的使用价值。最终获得两种肥 料,一种是无磁枸溶性硅肥,一种磁化枸溶性硅肥,同时将煤矸石作为制备硅肥的原料,减 轻了环境压力。 【附图说明】
[0061] 图1是本发明的工艺结构框图;
[0062] 图2是本发明的装置结构框图;
[0063] 图3是本发明的工艺流程图。
[0064] 图中:粉碎机〜1;预热器〜2;粉磨机〜3;计量罐〜4;混料罐〜5;焙烧炉〜6;烟气 处理系统〜7;冷却器〜8;磁选机〜9;磁化机〜10;第一细磨机〜11;第二细磨机〜12; 【具体实施方式】
[0065] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0066] 应当知晓的是,本实施例所述的高温是与低温是相对而言的概念,除非明确限定 了温度的数值,否则不对本发明的保护范围造成限制,本发明的高温是本领域技术人员结 合技术方案能够明确无误知晓其相对概念在技术原理中所起的作用,不应从保护范围是否 明确的角度去理解。
[0067] 参见图2,具体实施方式公开了一种煤矸石制备磁化枸溶性硅肥的装置,该装置包 括:
[0068] 粉碎机I,用于将煤矸石原料进行一级破碎以形成煤矸石碎粒;
[0069] 预热器2,从粉碎机获取煤矸石碎粒进行干燥预热以形成干燥煤矸石碎粒;
[0070] 粉磨机3,从预热器获取干燥煤矸石碎粒进行二级破碎以形成煤矸石粉末;
[0071] 计量罐4,从粉磨机获取煤矸石粉末进行称重计量,以量取额定分量的煤矸石粉 末;
[0072] 混料罐5,从计量罐获取额定分量的煤矸石粉末,使其与混钙剂、助熔剂、活化剂掺 混以形成。
[0073] 焙烧炉6,从混料罐获取煤矸石粉末混合物进行高温活化以化学反应,获得硅酸盐 粉。
[0074] 烟气处理系统7,净化焙烧炉产生的炉气并外排;
[0075] 冷却器8,从焙烧炉获取硅酸盐粉,并冷却至60°C以下;
[0076] 磁选机9,从冷却器获取硅酸盐粉进行磁选,获得无磁枸溶性硅肥和含铁枸溶性硅 肥;
[0077] 磁化机10,从磁选机获取含铁枸溶性硅肥进行磁化,获得磁化枸溶性硅肥;
[0078] 第一细磨机11,从磁选机获取无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,获得细磨后的无磁 枸溶性硅肥;
[0079] 第二细磨机12,从磁化机获取磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,获得细磨后的磁化 枸溶性硅肥。
[0080] 可以理解的是,上述各部件之间的关系主要是物料在各部件之间位置关系的转 移,所述装置可以是一体式的装置,也可以各部分独立的装置,本实施例所述的获取、获得、 送入、加入可以理解为技术人员主动采取使得物料位置关系产生转移的动作,也可以理解 为通过输送带、管道、机械手等自动化方式使得各部件间的物料位置产生转移的连接关系。 因此上述各部件可以是存在直接的连接关系,也可以不存在直接的连接关系,应当以各部 件在本发明的工艺流程中所起到的作用具体理解。
[0081] 参见图1和图3,本具体实施方式公开的装置用来实现以下工艺:
[0082] 实施例一
[0083] 本实施例的一种煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺,其步骤包括:
[0084] 其步骤包括:
[0085] A.将煤矸石原料进行机械活化,以获得:
[0086] -煤矸石粉末;
[0087] 具体地,所述干燥预热处理采用的是煤矸石宽幅预热技术:将矿区开采出来的煤 矸石运送至现场,经过初步破碎后,进入回转预热器,将煤矸石的含水率降到1%以下。用机 械的方式打乱原有岩石内氧化硅的晶体形态,提高煤矸石中硅的可溶性,这时的细粉已经 具有土壤改良的作用,但枸溶性硅含量不超过5 %,需要进一步活化。
[0088] 具体地,所述步骤A包括:
[0089] Al.将煤矸石原料进行一级破碎,以获得粒度介于30mm〜50mm的煤矸石碎粒,本实 施例中,获得煤矿石的粒度为30_;
[0090] 其中,所述一级破碎在粉碎机1中进行,所述粉碎机1采用现有技术中常见的机械 式粉碎机,本实施采用的是颚式破碎机。其通过对煤矸石原料施加机械压力产生晶格畸变 和局部破坏,并形成各种缺陷,导致其内能增大,反应活性增强,属于机械活化的一个环节。
[0091] A2.将煤矸石碎粒进行干燥预热,以获得含水率低于1 %的干燥煤矸石碎粒;
[0092] 其中,所述干燥预热的反应场所为预热器,预热器通过具体物料物性参数,可以采 取逆向进热烟气,也可以同向进热烟气,来预热原料。
[0093] A3.将干燥煤矸石碎粒进行二级破碎,以获得粒度不大于3_的煤矸石粉末。
[0094] 其中,所述二级破碎的场所为粉磨机,从预热器出口得到的含水低于1%的物料送 入粉磨机3进一步粉碎,通过对干燥煤矸石碎粒施加机械压力产生更严重的晶格畸变和局 部破坏,并形成进一步的缺陷,导致其内能继续增大,反应活性增强,属于机械活化的另一 个环节。
[0095] B.将煤矸石粉末与钙剂混合后进行高温活化,以获得:
[0096] -硅酸盐粉;
[0097] 具体地,本发明的焙烧炉炉内温度控制在600°C〜750°C之间,本实施例的炉内温 度为600°C,物料停留1.5〜2.5小时,煤矸石粉末和钙剂同时进入焙烧炉,当煤矸石粉末达 至|J700°C左右,其晶相不稳定,可以使钙剂乘虚而入,反应得到硅酸盐,钙剂经过焙烧也变成 了氧化钙,本实施例的物料停留时间为1.5小时。此时发生二氧化硅的晶相变化,转变为硅 酸钙、偏硅酸钙、硅酸镁等枸溶性硅肥有效物质,同时亚铁盐也被氧化为铁盐。由于煤矸石 发热量低,可以外补部分燃料,如煤粉、天燃气等。之后炉气进入烟气处理系统,焙烧后的活 性渣进入冷却器。
[0098] 具体地,所述步骤B包括:
[0099] BI.将煤矸石粉末和钙剂进行称重计量,并按1:8%的配量比掺混煤矸石粉末和钙 剂,以获得煤矸石粉末混合物。
[0100] B2.将煤矸石粉末混合物进行高温活化而产生化学反应,以获得硅酸盐粉;
[0101] 具体地,煤矸石粉末还与助熔剂、活化剂按配量比1:1 % : 0.5 %相掺混。在反应过 程中,煤矸石粉末先被高温活化形成活化煤矸石粉末,而后钙剂在煤矸石粉末被加温到600 〜800°C之间时与活性煤矸石粉末产生化学反应,生成硅酸盐粉,从而实现化学活化与高温 活化相结合。将煤矸石内部的挥发分烧净,使硅占比大幅度提高,同时加入助熔剂、活化剂, 使煤矸石在高温活化的同时,产生了化学活化,发生固相化学反应,得到大量的硅酸钙、偏 硅酸钙、硅酸镁等硅酸盐类。
[0102] B3.进行B2的同时,外补部分燃料和空气,以提高焙烧炉内的温度,焙烧炉内产生 的炉气进入烟气处理系统加以净化外排。
[0103] 具体地,所述钙剂为碳酸钙,所述助熔剂为碳酸钠,所述活化剂为二乙醇胺。煤矸 石粉末混合物在焙烧时的粒度范围0〜3_,活化温度600〜750°C、活化时间1.5〜2.5小时, 添加剂为碳酸钠、二乙醇胺,配量是1:1 % : . 5%,这些工艺参数是通过实验筛选得来,原料 中氧化钙、氧化镁的含量越高,越有助于提升最终产品的有效硅含量。
[0104] 具体地,烟气处理系统指的是经除尘器除尘和脱硫塔脱二氧化硫处理,从而对烟 气进行物理净化和化学净化,除尘器和脱硫塔采用现有技术中的设备。
[0105] C.将硅酸盐粉进行磁选,以获得:
[0106] -无磁枸溶性硅肥;
[0107] 具体地,所述步骤C包括:
[0108] Cl.将硅酸盐粉进行冷却至60°C以下;
[0109] C2.将冷却后的硅酸盐粉进行磁选,不含铁的物料被选出,以获得无磁枸溶性硅肥 和含铁枸溶性硅肥;
[0110] C3.将无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的无磁枸溶性硅肥。
[0111] D.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得:
[0112] -磁化枸溶性硅肥。
[0113] 具体地,所述步骤D包括:
[0114] Dl.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得磁化枸溶性硅肥;
[0115] 其中,磁化后含铁的物料保有剩磁,有利于土壤微团结构的形成,增加土壤透气 性,还能使根系固定,促进细胞分裂,种子快速发芽等优点。若磁化效果显著必须使原料的 氧化铁含量超过10 %,本发明中加入磁选机,将粉料分为两部分,一部分含铁会提升至原料 的2倍,一部分几乎不含铁,再将含铁粉料进入磁化机,这里给出粉料磁化要求:物料粒度60 目左右,含氧化铁10%以上,磁化时间3〜5秒,磁化强度4000〜5000高斯。本实施例磁化时 间为3秒,本实施例磁化强度为4000高斯。
[0116] D2.将磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的磁化枸溶性硅肥。
[0117] 具体地,含铁物料进入磁化机,由于焙烧使物料的粒度进一步降低,此时物料中通 过60目筛的粉料占80%,磁选后粉料中氧化铁含量已经大于10 %。活性渣磁化后,经过再次 细磨和包装,得到产品磁化枸溶性硅肥。
[0118] 实施例二
[0119] 本实施例的一种煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺,其步骤包括:
[0120] 其步骤包括:
[0121] A.将煤矸石原料进行机械活化,以获得:
[0122] -煤矸石粉末;
[0123] 具体地,所述干燥预热处理采用的是煤矸石宽幅预热技术:将矿区开采出来的煤 矸石运送至现场,经过初步破碎后,进入回转预热器,将煤矸石的含水率降到1%以下。用机 械的方式打乱原有岩石内氧化硅的晶体形态,提高煤矸石中硅的可溶性,这时的细粉已经 具有土壤改良的作用,但枸溶性硅含量不超过5 %,需要进一步活化。
[0124] 具体地,所述步骤A包括:
[0125] Al.将煤矸石原料进行一级破碎,以获得粒度介于30mm〜50mm的煤矸石碎粒,本实 施例中,获得煤矿石的粒度为40_;
[0126] 其中,所述一级破碎在粉碎机1中进行,所述粉碎机1采用现有技术中常见的机械 式粉碎机,本实施采用的是颚式破碎机。其通过对煤矸石原料施加机械压力产生晶格畸变 和局部破坏,并形成各种缺陷,导致其内能增大,反应活性增强,属于机械活化的一个环节。
[0127] A2.将煤矸石碎粒进行干燥预热,以获得含水率低于1 %的干燥煤矸石碎粒;
[0128] 其中,所述干燥预热的反应场所为预热器,预热器通过具体物料物性参数,可以采 取逆向进热烟气,也可以同向进热烟气,来预热原料。
[0129] A3.将干燥煤矸石碎粒进行二级破碎,以获得粒度不大于3_的煤矸石粉末。
[0130] 其中,所述二级破碎的场所为粉磨机,从预热器出口得到的含水低于1%的物料送 入粉磨机3进一步粉碎,通过对干燥煤矸石碎粒施加机械压力产生更严重的晶格畸变和局 部破坏,并形成进一步的缺陷,导致其内能继续增大,反应活性增强,属于机械活化的另一 个环节。
[0131] B.将煤矸石粉末与钙剂混合后进行高温活化,以获得:
[0132] -硅酸盐粉;
[0133] 具体地,本发明的焙烧炉炉内温度控制在600°C〜750°C之间,本实施例的炉内温 度为700 °C,物料停留1.5〜2.5小时,本实施例的物料停留时间为2小时。此时发生二氧化硅 的晶相变化,转变为硅酸钙、偏硅酸钙、硅酸镁等枸溶性硅肥有效物质,同时亚铁盐也被氧 化为铁盐。由于煤矸石发热量低,可以外补部分燃料,如煤粉、天燃气等。之后炉气进入烟气 处理系统,焙烧后的活性渣进入冷却器。
[0134] 具体地,所述步骤B包括:
[0135] BI.将煤矸石粉末和钙剂进行称重计量,并按1:8%的配量比掺混煤矸石粉末和钙 剂,以获得煤矸石粉末混合物。
[0136] B2.将煤矸石粉末混合物进行高温活化而产生化学反应,以获得硅酸盐粉;
[0137] 具体地,煤矸石粉末还与助熔剂、活化剂按配量比1:1 % : 0.5 %相掺混。将煤矸石 内部的挥发分烧净,使硅占比大幅度提高,同时加入钙剂、助熔剂、活化剂,使煤矸石在高温 活化的同时,产生了化学活化,发生固相化学反应,得到大量的硅酸钙、偏硅酸钙、硅酸镁等 硅酸盐类。
[0138] B3.进行B2的同时,外补部分燃料和空气,以提高焙烧炉内的温度,焙烧炉内产生 的炉气进入烟气处理系统加以净化外排。
[0139] 具体地,所述钙剂为碳酸钙,所述助熔剂为碳酸钠,所述活化剂为二乙醇胺。煤矸 石粉末混合物在焙烧时的粒度范围〇〜3_,活化温度600〜750°C、活化时间1.5〜2.5小时, 添加剂为碳酸钠、二乙醇胺,配量是1:1 % : . 5 %,这些工艺参数是通过实验筛选得来,其中 钙剂的投放量,依据煤矸石本身氧化硅和氧化钙的含量进行调节,其他添加剂量配比可以 保持不变,原料中氧化钙、氧化镁的含量越高,越有助于提升最终产品的有效硅含量。
[0140] C.将硅酸盐粉进行磁选,以获得:
[0141] -无磁枸溶性硅肥;
[0142] 具体地,所述步骤C包括:
[0143] Cl.将硅酸盐粉进行冷却至60°C以下;
[0144] C2.将冷却后的硅酸盐粉进行磁选,不含铁的物料被选出,以获得无磁枸溶性硅肥 和含铁枸溶性硅肥;
[0145] C3.将无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的无磁枸溶性硅肥。
[0146] D.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得:
[0147] -磁化枸溶性硅肥。
[0148] 具体地,所述步骤D包括:
[0149] Dl.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得磁化枸溶性硅肥;
[0150] 其中,磁化后含铁的物料保有剩磁,有利于土壤微团结构的形成,增加土壤透气 性,还能使根系固定,促进细胞分裂,种子快速发芽等优点。若磁化效果显著必须使原料的 氧化铁含量超过10 %,本发明中加入磁选机,将粉料分为两部分,一部分含铁会提升至原料 的2倍,一部分几乎不含铁,再将含铁粉料进入磁化机,这里给出粉料磁化要求:物料粒度60 目左右,含氧化铁10%以上,磁化时间3〜5秒,磁化强度4000〜5000高斯。本实施例磁化时 间为4秒,本实施例磁化强度为4500高斯。
[0151] D2.将磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的磁化枸溶性硅肥。
[0152] 具体地,含铁物料进入磁化机,由于焙烧使物料的粒度进一步降低,此时物料中通 过60目筛的粉料占80%,磁选后粉料中氧化铁含量已经大于10 %。活性渣磁化后,经过再次 细磨和包装,得到产品磁化枸溶性硅肥。
[0153] 实施例三
[0154] 本实施例的一种煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺,其步骤包括:
[0155] 其步骤包括:
[0156] A.将煤矸石原料进行机械活化,以获得:
[0157] -煤矸石粉末;
[0158] 具体地,所述干燥预热处理采用的是煤矸石宽幅预热技术:将矿区开采出来的煤 矸石运送至现场,经过初步破碎后,进入回转预热器,将煤矸石的含水率降到1%以下。用机 械的方式打乱原有岩石内氧化硅的晶体形态,提高煤矸石中硅的可溶性,这时的细粉已经 具有土壤改良的作用,但枸溶性硅含量不超过5%,需要进一步活化。
[0Ί59]具体地,所述步骤A包括:
[0160] Al.将煤矸石原料进行一级破碎,以获得粒度介于30mm〜50mm的煤矸石碎粒,本实 施例中,获得煤矿石的粒度为50_;
[0161] 其中,所述一级破碎在粉碎机1中进行,所述粉碎机1采用现有技术中常见的机械 式粉碎机,本实施采用的是颚式破碎机。其通过对煤矸石原料施加机械压力产生晶格畸变 和局部破坏,并形成各种缺陷,导致其内能增大,反应活性增强,属于机械活化的一个环节。
[0162] A2.将煤矸石碎粒进行干燥预热,以获得含水率低于1 %的干燥煤矸石碎粒;
[0163] 其中,所述干燥预热的反应场所为预热器,预热器通过具体物料物性参数,可以采 取逆向进热烟气,也可以同向进热烟气,来预热原料。
[0164] A3.将干燥煤矸石碎粒进行二级破碎,以获得粒度不大于3_的煤矸石粉末。
[0165] 其中,所述二级破碎的场所为粉磨机,从预热器出口得到的含水低于1%的物料送 入粉磨机3进一步粉碎,通过对干燥煤矸石碎粒施加机械压力产生更严重的晶格畸变和局 部破坏,并形成进一步的缺陷,导致其内能继续增大,反应活性增强,属于机械活化的另一 个环节。
[0166] 将煤矸石粉末与钙剂混合后进行高温活化,以获得:
[0167] -硅酸盐粉;
[0168] 具体地,本发明的焙烧炉炉内温度控制在600°C〜750°C之间,本实施例的炉内温 度为750°C,物料停留1.5〜2.5小时,本实施例的物料停留时间为2.5小时。此时发生二氧化 硅的晶相变化,转变为硅酸钙、偏硅酸钙、硅酸镁等枸溶性硅肥有效物质,同时亚铁盐也被 氧化为铁盐。由于煤矸石发热量低,可以外补部分燃料,如煤粉、天燃气等。之后炉气进入烟 气处理系统,焙烧后的活性渣进入冷却器。
[0169] 具体地,所述步骤B包括:
[0170] BI.将煤矸石粉末和钙剂进行称重计量,并按1:8%的配量比掺混煤矸石粉末和钙 剂,以获得煤矸石粉末混合物。
[0171] B2.将煤矸石粉末混合物进行高温活化而产生化学反应,以获得硅酸盐粉;
[0172] 具体地,煤矸石粉末还与助熔剂、活化剂按配量比1:1 % : 0.5 %相掺混。将煤矸石 内部的挥发分烧净,使硅占比大幅度提高,同时加入钙剂、助熔剂、活化剂,使煤矸石在高温 活化的同时,产生了化学活化,发生固相化学反应,得到大量的硅酸钙、偏硅酸钙、硅酸镁等 硅酸盐类。
[0173] B3.进行B2的同时,外补部分燃料和空气,以提高焙烧炉内的温度,焙烧炉内产生 的炉气进入烟气处理系统加以净化外排。
[0174] 具体地,所述钙剂为碳酸钙,所述助熔剂为碳酸钠,所述活化剂为二乙醇胺。煤矸 石粉末混合物在焙烧时的粒度范围〇〜3_,活化温度600〜750°C、活化时间1.5〜2.5小时, 添加剂为碳酸钙、碳酸钠、二乙醇胺,配量是1:8% :1% :0.5%,这些工艺参数是通过实验筛 选得来,其中钙剂的投放量,依据煤矸石本身氧化硅和氧化钙的含量进行调节,其他添加剂 量配比可以保持不变,原料中氧化钙、氧化镁的含量越高,越有助于提升最终产品的有效硅 含量。
[0175] C.将硅酸盐粉进行磁选,以获得:
[0176] -无磁枸溶性硅肥;
[0177] 具体地,所述步骤C包括:
[0178] Cl.将硅酸盐粉进行冷却至60°C以下;
[0179] C2.将冷却后的硅酸盐粉进行磁选,不含铁的物料被选出,以获得无磁枸溶性硅肥 和含铁枸溶性硅肥;
[0180] C3.将无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的无磁枸溶性硅肥。
[0181] D.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得:
[0182] -磁化枸溶性硅肥。
[0183] 具体地,所述步骤D包括:
[0184] Dl.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得磁化枸溶性硅肥;
[0185] 其中,磁化后含铁的物料保有剩磁,有利于土壤微团结构的形成,增加土壤透气 性,还能使根系固定,促进细胞分裂,种子快速发芽等优点。若磁化效果显著必须使原料的 氧化铁含量超过10 %,本发明中加入磁选机,将粉料分为两部分,一部分含铁会提升至原料 的2倍,一部分几乎不含铁,再将含铁粉料进入磁化机,这里给出粉料磁化要求:物料粒度60 目左右,含氧化铁10%以上,磁化时间3〜5秒,磁化强度4000〜5000高斯。本实施例磁化时 间为5秒,本实施例磁化强度为5000高斯。
[0186] D2.将磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的磁化枸溶性硅肥。
[0187] 具体地,含铁物料进入磁化机,由于焙烧使物料的粒度进一步降低,此时物料中通 过60目筛的粉料占80%,磁选后粉料中氧化铁含量已经大于10 %。活性渣磁化后,经过再次 细磨和包装,得到产品磁化枸溶性硅肥。
[0188] 藉此,本发明通过机械活化破坏煤矸石内部晶体结构,在此基础通过煤矸石粉末 与混钙剂、助熔剂、活化剂按定量配比配合高温活化提高产物中二氧化硅、氧化铁、氧化钙、 氧化镁的含量,得到有效硅超过20 %的枸溶性硅肥,这种硅肥可以有效增加农产品产量,增 大颗粒饱满度,增加抗倒伏度。再利用煤矸石含铁的特点,通过磁化作用,得到磁化肥,把单 一硅肥的功效变为双重肥功效,提高硅肥的使用价值。最终获得两种肥料,一种是普通枸溶 性硅肥,一种磁化枸溶性硅肥,同时将煤矸石作为制备硅肥的原料,减轻了环境压力。
[0189]以上描述的仅为本发明内容的较佳实施列,上诉具体实施列不是对本发明内容的 限制。在本发明内容的技术思想范畴内,可以出现各种变形及修改,凡本领域的普通技术人 员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换,均属于本发明内容所保护的范围。此外,尽 管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成 任何限制。

Claims (10)

1. 一种煤矸石同时制备无磁和磁化枸溶性硅肥的工艺,其步骤包括: A. 将煤矸石原料进行机械活化,以获得: -煤矸石粉末; B. 将煤矸石粉末与钙剂混合后进行高温活化,以获得: _娃酸盐粉; C. 将娃酸盐粉进行磁选,以获得: -无磁枸溶性硅肥,和 -含铁枸溶性硅肥; D. 将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得: -磁化枸溶性硅肥。
2. 根据权利要求1的工艺,其特征在于,步骤A包括: Al.将煤矸石原料进行一级破碎,以获得粒度介于30mm〜50mm的煤矸石碎粒; A2.将煤矸石碎粒进行干燥预热,以获得含水率低于1 %的干燥煤矸石碎粒; A3.将干燥煤矸石碎粒进行二级破碎,以获得粒度不大于3_的煤矸石粉末。
3. 根据权利要求1的工艺,其特征在于,步骤B包括: BI.将煤矸石粉末和钙剂进行称重计量,并按1:8%的配量比掺混煤矸石粉末和钙剂, 以获得煤矸石粉末混合物。 B2.将煤矸石粉末混合物进行高温活化而产生化学反应,以获得硅酸盐粉。
4. 根据权利要求3的工艺,其特征在于,所述步骤B还包括: B3.进行B2的同时,外补部分燃料和空气,以提高焙烧炉内的温度,焙烧炉内产生的炉 气进入烟气处理系统加以净化外排。
5. 根据权利要求3的工艺,其特征在于,煤矸石粉末还与助熔剂、活化剂按配量比1: 1% :0.5%相掺混。
6. 根据权利要求3的工艺,其特征在于,所述钙剂为碳酸钙,所述助熔剂为碳酸钠,所述 活化剂为二乙醇胺。
7. 根据权利要求1的工艺,其特征在于,步骤C包括: Cl.将硅酸盐粉进行冷却至60°C以下; C2.将冷却后的硅酸盐粉进行磁选,以获得无磁枸溶性硅肥和含铁枸溶性硅肥; C3.将无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的无磁枸溶性硅肥。
8. 根据权利要求1的工艺,其特征在于,步骤D包括: Dl.将含铁枸溶性硅肥进行磁化,以获得磁化枸溶性硅肥; D2.将磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,以获得细磨后的磁化枸溶性硅肥。
9. 根据权利要求1的工艺,其特征在于,所述步骤D中,磁化时间为3〜5秒;磁化强度为 4000〜5000高斯。
10. —种实施权利要求1的工艺的装置,该装置包括: 粉碎机(1),用于将煤矸石原料进行一级破碎以形成煤矸石碎粒; 预热器(2),从粉碎机获取煤矸石碎粒进行干燥预热以形成干燥煤矸石碎粒; 粉磨机(3),从预热器获取干燥煤矸石碎粒进行二级破碎以形成煤矸石粉末; 计量罐⑷,从粉磨机获取煤矸石粉末进行称重计量,以量取额定分量的煤矸石粉末; 混料罐(5),从计量罐获取额定分量的煤矸石粉末,使其与混钙剂、助熔剂、活化剂掺混 以形成。 焙烧炉(6),从混料罐获取煤矸石粉末混合物进行高温活化以产生化学反应,获得硅酸 盐粉; 烟气处理系统(7),净化焙烧炉产生的炉气并外排; 冷却器⑻,从焙烧炉获取硅酸盐粉,并冷却至60°C以下; 磁选机(9),从冷却器获取硅酸盐粉进行磁选,获得无磁枸溶性硅肥和含铁枸溶性硅 肥; 磁化机(10),从磁选机获取含铁枸溶性硅肥进行磁化,获得磁化枸溶性硅肥; 第一细磨机(11),从磁选机获取无磁枸溶性硅肥进行三级破碎,获得细磨后的无磁枸 溶性硅肥; 第二细磨机(12),从磁化机获取磁化枸溶性硅肥进行三级破碎,获得细磨后的磁化枸 溶性硅肥。
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