CN110125147A - 一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，包括从破碎、碾磨、筛分、选粉和收尘等六个步骤；本发明利用旋臼磨+振动筛+选粉机替代制砂机+振动筛+淘沙机的工艺路线，以干法制砂替代湿法制砂、以料层碾压粉碎代替冲击粉碎，将煤矸石中的软硬物质充分解离、分别使用；同时高效利用煤矸石资源，不但解决了煤矸石制建材的风化问题，整个工艺流程也更加节能环保。

Description

一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法

技术领域

本发明涉及煤矸石回收利用技术领域，具体涉及一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法。

背景技术

煤炭是我国最主要的能源，其资源非常丰富，2016年产量已超过37亿吨，同年煤矸石排放总量达到7.5亿吨，预计2020年煤矸石排放总量将接近8亿吨，累计堆积量为45亿吨，形成的煤矸石山约2600多座，占地1.3万公顷。大量堆存的煤矸石给当地造成了巨大的环境压力。煤矸石对土壤、农作物、空气质量、水体等产生的污染已经引起社会的高度重视，也成为国家环保部及当地政府强力治理且亟待解决的问题。

煤矸石是夹在煤层中，与煤伴生的岩石。是采煤和选煤过程中排出的废废弃物。其产生的途径有以下三种：

1、在井简与巷道掘进过程中，开凿排出的煤矸石。

2、在采煤和煤巷掘进过程中，由于煤层中夹有矸石或削下部分煤层顶底板，使运到地面中煤炭含有的原矸。

洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸。

固体废弃物的治理包括开展综合利用和处理处置两个方面。建国以来。我国即提倡工业废渣的综台利用．已创出了符告国情的技术路子，即以大宗利用为主，兼顾多功能高效能的利用。在取得环境效益和社会效益的同时，注意尽可能收到良好的经济效益。 多年来，大力研究和开发了工业废渣耗用量大的水泥、墙体材料、筑路、填方、农用等方面的技术。化工、石油化工等行业，还在固体废物回收利用、循环利用方面开发丁多种无废、低毒的清洁工艺技术。从固体废物中回收资源也做出了不少成绩。据不完全统计，占年产生量26.3％的固体废物得到了综合利用，其中冶炼渣4162万吨，粉煤灰1550万吨，煤矸石2122万吨。这些废物主要用作工程建设材料等方面。例如，90％以上的高炉渣作为水泥混台材料。全国年产2亿多吨水泥中，约有50％用了不同数量的高炉渣，一年掺入量约2000多万吨。许多工厂使用煤矸石做原料和燃烧．生产建筑材料和发电。收到了良好的环境、经济和社会效益。

但是煤矸石发电由于热值低、规模小，环保问题多，已经被国家明文取缔，而煤矸石建材产品由于煤矸石容易风化的特性，而无法大规模应用，先期各产煤区已经使用煤矸石制砖所建筑的楼房已经发生了风化而成为危楼需要加固甚至重建。所以煤矸石大规模资源化的利用仍旧任重道远。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，该工艺方法利用振动筛+选粉机替代振动筛+淘沙机的工艺路线，以干法制砂代替湿法制砂；利用料层碾压粉碎代替冲击粉碎，将煤矸石中的软硬物质充分解离、分别使用；充分发挥煤矸石资源，过程高效环保。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：破碎，振动给料机将来自煤矸石料场的大块煤矸石送给破碎机进行破碎，并将大块原料破碎后送给立式旋臼磨；

步骤2：碾磨，立式旋臼磨将原料进行料层挤压式碾磨，将原料的软硬物质解离、并将物料碾磨到设计粒径范围后，随后物料被输送到振动筛；

步骤3：筛分、振动筛设有三层不同孔径的筛板，最大孔径筛板筛上产品返回旋臼磨重新碾磨，中孔径筛板的筛上产品为粗砂，进粗砂料仓；小孔径筛板的筛上产品为中砂，进中砂料仓；小孔径筛板筛下产品进入V型选粉机；

步骤4：选粉，V型选粉机将小孔径筛板筛下产品进行充分分离，得到颗粒较大的细砂产品进入细砂料仓，剩余物料进入专用选粉机；

步骤5：再选粉，使用专用选粉机对步骤4得到的物料进行再次分离，得到的细粉为砂粉产品，进入砂粉料仓；得到的微粉为煤粉产品，进入煤粉料仓；

步骤6：收尘，设有收尘系统，收尘系统连接有振动给料机、破碎机、立式旋臼磨和振动筛；将其产生的粉尘通过风机收集起来，与微粉同为煤粉产品，进入煤粉料仓。

优选的，步骤2中的制砂设备为立式旋臼磨，其进料粒度为20~120mm。

优选的，步骤2与步骤3之间设置有整形步骤，由立式旋臼磨碾磨得到的物料进入整形机内进行整形加工；所述整形机为圆筒结构，由电机驱动转动，圆筒内层安装有耐磨衬板以及凸出衬板的耐磨螺旋导环，煤矸石碎料在旋转的圆筒带动下不断翻滚，并互相挤压摩擦，将颗粒上的浮粉与尖角磨下来，物料变得比较圆整干净，同时物料在螺旋导环的引导下向出料口方向移动，到达振动筛。

优选的，所述步骤3中大孔径筛板的孔径大小为4目；中孔径筛板的孔径大小为8目；小孔径筛板的孔径大小为16目。

优选的，所述步骤4中细砂的颗粒尺寸为16目-50目；剩余物料的颗粒尺寸为50目以下。

优选的，所述步骤5中细粉的颗粒尺寸为50目-100目；微粉的颗粒尺寸为100目以下。

优选的，所述步骤2中采用的立式旋臼磨为本公司专利产品中的一种立式旋臼磨（CN200910042947.8）。

优选的，所述步骤5中采用的专用选粉机为本公司专利产品中的专用选粉机（ZL201110196650.4）。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用了立式旋臼磨替代冲击式破碎机，可保证煤矸石中软硬物质充分解离、筛分后软硬物质分离便于分别利用（硬粒为机制砂或建材骨料颗粒、软粉为煤粉或石粉），规避了煤矸石作建材的风化问题，提高了煤矸石建材的强度与寿命。

2、本方法在流程上还增设了整形机，使得煤矸石砂石产品的粒形更加接近天然河沙，可进一步提高机制砂作为建材产品的质量。

3、本方法在流程上还将振动筛+专用选粉机替代传统机制砂生产线中的振动筛+淘沙机工序，使得干法制砂代替湿法制砂成为可能，不但节省水资源、破解富煤缺水地区煤矸石的开发利用难题，而且便于项目产品的储运与使用，在利用了大规模生产时振动筛对大颗粒物料分级效率高的优势的同时，规避了振动筛大规模生产时对微细粉分级不力的弊端，而且省却了用水淘洗砂石产品的工序，节约了水资源，也使得煤粉产品可以直接外运使用，为干法制砂提供了条件。

4、本发明的生产线采用负压设计并设有收尘装置，在避免了粉尘污染的同时将粉尘收集，作为煤粉/石粉用途，吃干榨净了煤矸石资源，无二次污染，最终产品均为大宗物质产品，为大规模开发利用煤矸石资源提供了思路与解决方案。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例一

步骤1：破碎，振动给料机将来自煤矸石料场的大块煤矸石送给破碎机进行破碎，破碎后粒度为20~100mm；破碎后送给立式旋臼磨；

步骤2：碾磨，立式旋臼磨将来料进行料层挤压式碾磨，将煤矸石的软硬物质解离、并将物料碾磨到设计粒径范围后，随后物料被输送到振动筛；

步骤3：筛分，振动筛设有三层不同孔径的筛板，分别为孔径大小为4目的最大孔径筛板、孔径大小为8目的中孔径筛板和孔径大小为16目的小孔径筛板；最大孔径筛板筛上产品返回旋臼磨重新碾磨，中孔径筛板的筛上产品为粗砂，进粗砂料仓；小孔径筛板的筛上产品为中砂，进中砂料仓；小孔径筛板筛下产品进入V型选粉机；

步骤4：选粉，V型选粉机将粗粉与细粉进行充分分离，16目-50目为细砂产品，进入细砂料仓，50目以下产品进入微粉专用选粉机；

步骤5：再选粉，使用专用选粉机对步骤4得到的物料进行再次分离，得到颗粒尺寸大小为为50目-100目的细粉作为砂粉产品，进入砂粉料仓；得到颗粒尺寸大小为100目以下的微粉，进入煤粉料仓；

步骤6：收尘，设有收尘系统，收尘系统连接有振动给料机、破碎机、立式旋臼磨和振动筛；将其产生的粉尘通过风机收集起来，与微粉同为煤粉产品，进入煤粉料仓。

本工艺流程中：

1、采用料层挤压碾磨设备-立式旋臼磨来代替冲击破碎式制砂机：

在传统的机制砂工艺中（如鹅卵石制砂、石灰石制砂等），细碎设备基本采用冲击破碎式制砂机（反击式、锤击式、冲击式等），冲击式破碎的特点是发力迅速、强大、力量恒定，适合单一物质的原料（如鹅卵石、石灰石等），但也存在破碎后产品粒度悬殊、粒型呈片状或长型较多，与天然砂的外形差别较大等问题。

广义旋臼磨的工作过程：电动机通过传动机构带动磨盘匀速旋转。物料（与水）通过磨机中部的进料口进入磨机，落在磨盘的中心，匀速旋转的磨盘利用离心力的作用将物料向外分散、铺平，在磨盘上形成一定厚度的、均匀的料层。物料在离心力作用下顺磨盘的圆周向外运动，同时磨盘上的料层受磨辊的碾压，并在磨辊压力的作用下被粉碎，磨辊的压力来自于弹簧反弹力或油缸的压力和磨辊重力的合力。在离心力的不断作用下，磨盘上的料层不断向磨盘的顶端运动，翻过磨盘圆周上沿顶端的物料在重力作用下，落入出料口排出，从而完成粉磨过程。由于回转磨盘可以盛水，旋臼磨可以适应干磨与湿磨两种粉磨工艺，特别适合含水量较高的煤矸石类原料。

由上可见冲击式制砂机是瞬间恒定发力的，而广义旋臼磨的碾磨加载方式为弹簧或液压加载方式，靠反作用力将物料逐步（层）粉碎、是互动式、料层间力量传递碾压，粉碎的力量不是瞬间或恒定的，而是根据物料粒度的变化碾压力是相应变化的（粒度变小碾压力随之变小），这种互动式的碾压使得较硬的物质由于更耐磨而作为较大的颗粒留下来，而较软的物质由于不耐磨而变成细粉，这样不但可以将物料中的软硬物质充分解离，而且成型后的产品尺寸较均匀、胚型较圆整，利于后续进一步整形，更加接近天然砂的外形。

2、采用振动筛+选粉机的方式进行产品分级：

传统的机制砂生产线只采用振动筛（干法）或滚筒筛（湿法）对砂石产品进行分级，而无论是那种方法，在生产线产量较大的情况下，振动筛或滚筒筛对于较细的微粉的分级是不能胜任的，将导致最终产品（粗砂/中砂/细砂）中含有较多的浮粉与细粉，这是建筑用砂标准所不能接受的。所以传统的制砂生产线都有用水淘洗的工序，并且也是湿法制砂居多，目的是洗去浮尘细粉，这就导致了水资源的大量消耗。并且煤矸石制砂产生的细微粉有一定的热值，可以卖到比砂子更贵的价格，进入水洗后就成为含煤泥，再挖出利用就很麻烦。

我国基本的国情是煤资源与水资源的分布是倒挂的，有煤的地方往往缺水，所以在煤矸石资源化过程中再大量用水是不科学的。

本方案采用振动砂+选粉机的方式对产品进行分级，不但利用了大规模生产时振动筛对大颗粒物料分级效率高的优势，而且规避了振动筛大规模生产时对微细粉分级不力的弊端，同时省却了用水淘洗砂石产品的工序，节约了水资源，也使得煤粉产品可以直接外运使用，没有二次污染。

对于对砂石粒型要求较高的应用领域（要求机制砂外形接近河沙），本方案设有砂石整形机，可以利用砂石产品在整形机内的螺旋翻腾、相互挤压摩擦，将砂石产品外形整圆，碾磨去除产品的棱角，粒形接近天然河沙，可改善混凝土中水泥等对砂石骨料的包裹率，提高混凝土的质量。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：破碎，振动给料机将来自煤矸石料场的大块煤矸石送给破碎机进行破碎，并将大块原料破碎后送给立式旋臼磨；若煤矸石原料尺寸满足立式旋臼磨进料大小要求，直接将原料送至立式旋臼磨；

步骤2：碾磨，立式旋臼磨将来料进行料层挤压式碾磨，将原料的软硬物质解离、并将物料碾磨到设计粒径范围后，随后物料被输送到振动筛或其他筛分设备如圆筒筛；

步骤3：筛分；

振动筛设有三层或多层不同孔径的筛板；其中大孔径筛板筛上产品如超过产品尺寸上限则将其返回旋臼磨重新碾磨，中孔径筛板的筛上产品为粗砂，进粗砂料仓；小孔径筛板的筛上产品为中砂，进中砂料仓；小孔径筛板筛下产品进入V型选粉机；

步骤4：选粉，V型选粉机将小孔径筛板筛下产品进行充分分离，得到颗粒较大的细砂产品进入细砂料仓，剩余物料进入专用选粉机；

步骤5：再选粉，使用专用选粉机对步骤4得到的物料进行再次分离，得到的细粉为砂粉产品，进入砂粉料仓；得到的微粉为煤粉/石粉产品，进入煤粉/石粉料仓；

步骤6：收尘，设有收尘系统，收尘系统连接有振动给料机、破碎机、立式旋臼磨和振动筛；将其产生的粉尘通过风机收集起来，进入煤粉/石粉料仓。

2.根据权利要求1所述的一种煤矸石资源化制砂及煤粉回收工艺，其特征在于，步骤1中破碎机的出料粒度为20~120mm。

3.根据权利要求1所述的一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，步骤2中广义旋臼磨的回转磨盘可以盛水，适合含水量较高的煤矸石类原料，也可以进行湿法碾磨。

4.根据权利要求1所述的一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，步骤2与步骤3之间设置有整形步骤，由立式旋臼磨碾磨得到的物料进入整形机内进行整形加工；所述整形机为圆筒结构，由电机驱动转动，圆筒内层安装有耐磨衬板以及凸出衬板的耐磨螺旋导环，煤矸石碎料在旋转的圆筒带动下不断翻滚，并互相挤压摩擦，将颗粒上的浮粉与尖角磨下来，物料变得比较圆整干净，同时在螺旋导环的引导下物料向出料口方向移动，到达振动筛。

5.根据权利要求1所述的一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，所述步骤3中大孔径筛板的孔径大小为4目；中孔径筛板的孔径大小为8目；小孔径筛板的孔径大小为16目。

6.根据权利要求1所述的一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，所述步骤4中细砂的颗粒尺寸为16目-50目；剩余物料的颗粒尺寸为50目以下。

7.根据权利要求1所述的一种利用煤矸石生产机制砂和煤粉的工艺方法，其特征在于，所述步骤5中细粉的颗粒尺寸为50目-100目；微粉的颗粒尺寸为100目以下。