CN110342904B - 一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：称取煤泥、水镁石纤维、硼砂、Sb2O3、邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯；将煤泥和硼砂混合后粉碎，得到混合物A；往混合物A中加入水镁石纤维、Sb2O3及邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；混合物B制粒，得到生料球；生料球于400‑500℃预焙烧30min，再于800‑1000℃和1000‑1100℃下交替焙烧2次，得到陶粒。本发明利用煤泥制备陶粒，利用煤泥的特性制备出了功能优异的陶粒，且制备出的陶粒力学性能好，隔热保温效果好，可以当做粗骨料或细骨料应用于混凝土的制备过程中，具备广泛的应用前景。

Description

一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法
技术领域
本发明属于煤泥加工再利用技术领域，具体涉及一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法。
背景技术
我国是世界上主要的煤炭生产和消费国，煤炭是我国的主要能源来源，煤炭的洗选加工是洁净煤工业技术的一个重要内容，通过洗煤，不仅可以除去或减少原煤中所含的灰分、矸石、硫等杂质，还可以按不同煤种、灰分、热值和粒度将煤炭分成不同品种和等级，以满足不同的使用需求。
煤炭洗选加工后排出的洗煤废弃物就是煤泥，煤泥因其粒度小、持水性强、含粘土矿物多、发热量低等特点，导致其商品价值低，利用难度大，大量的煤泥不仅因其堆放而占用了许多宝贵的土地资源，而且还造成严重的环境污染。因此，煤泥的污染防治和综合利用是一项急需解决的问题。
我国目前所排放的煤泥，有少部分用于民用型煤或烧砖、烧水泥、烧石灰，有相当部分掺入中煤、混煤或原煤外销，有些地区由于运输或外销困难，只好作井下充填料或废弃在矸石山，其余大部分均排入环境，一方面造成了资源的浪费，另一方面带来了环境污染。
煤泥主要由少量的细粒煤和粘土矿物组成的粉化矸石组成，具有粒度小(通常在0.5mm以下)，持水性强(25-40％)，硫分、灰分高(40％左右)，含粘土矿物多，发热量低的特点，因此考虑利用煤泥的这些特性，将煤泥制备成功能材料，为煤泥资源的开发利用提供参考，以拓展煤泥利用的途径。
发明内容
本发明提供了一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，解决了现有技术中煤泥利用情况不理想的问题。
本发明提供了一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：
S1，按重量份数称取煤泥80-100份、水镁石纤维5-10份、硼砂1-3份、Sb2O30.5-1份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.5-1份；
S2，将S1中称取的煤泥和硼砂混合后粉碎，得到混合物A；
S3，往混合物A中加入步骤1中称取的水镁石纤维、Sb2O3以及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；
S4，将混合物B制粒，得到生料球；
S5，将生料球在保护气体氛围下，于400-500℃预焙烧30min，预焙烧完毕后再于800-1000℃和1000-1100℃下交替焙烧2次，每次焙烧时间为20-30min，焙烧完毕得到陶粒。
优选的，S2中煤泥和硼砂混合粉碎后过100目筛。
优选的，S4中生料球的粒径为5-10mm。
优选的，S5中保护气体为氮气或氩气。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
由于煤泥中含粘土矿物多，且黏性大，因此本发明将煤矿开采过程中产生的煤泥制备成具备隔热保温功能的陶粒；本发明在煤泥中添加水镁石纤维，水镁石纤维能够增强煤泥的强度，从而使制备出的陶粒具备很好的抗压性能和抗折性能，且水镁石纤维中含有30％以上的水，在焙烧过程中，温度达到400-500℃时，这部分水会脱除，变成水蒸气逸出陶粒，水蒸气的逸出会在陶粒内部形成众多微小气孔，从而减轻陶粒重量，增强陶粒的隔热保温性能；
本发明在煤泥中添加有硼砂，硼砂能使陶粒热膨胀，进一步增大陶粒内部孔隙率，且对于陶粒来说，硼砂是很好的助熔剂和网络形成体，能够提高各原料的适应性，降低粘度和表面张力，提高机械强度；
本发明在煤泥中添加有Sb2O3，在1000℃以上的温度下，Sb2O3能对陶粒内部气孔明大小进行调节，使气孔数量变多，尺寸变小，从而更有利于保持陶粒的力学强度，同时保持其轻质的特性；
本发明在煤泥中添加有渗透度高的邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，其具有对称分布的长链烷基，能够在混合物中充分伸展，控制各物料之间团聚作用的影响，使原料分散性能更好，有利于发挥各原料组分的特性；此外，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯的沸点为390℃左右，高温焙烧时挥发，进一步在陶粒内部形成微小气孔。
本发明利用煤泥制备陶粒，利用煤泥的特性制备出了功能优异的陶粒，且制备出的陶粒力学性能好，隔热保温效果好，可以当做粗骨料或细骨料应用于混凝土的制备过程中，具备广泛的应用前景。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
实施例1
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：
S1，按重量份数称取煤泥80份、水镁石纤维5份、硼砂1份、Sb2O3 0.5份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1份；
S2，将S1中称取的煤泥和硼砂混合粉碎后过100目筛，得到混合物A；
S3，往混合物A中加入步骤1中称取的水镁石纤维、Sb2O3以及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；
S4，将混合物B制粒，得到粒径为5mm的生料球；
S5，将生料球在氮气氛围下，于400℃预焙烧30min，预焙烧完毕后再于800℃和1000℃下交替焙烧2次，每次焙烧时间为20min，焙烧完毕得到陶粒。
实施例2
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：
S1，按重量份数称取煤泥90份、水镁石纤维8份、硼砂2份、Sb2O3 1份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.5份；
S2，将S1中称取的煤泥和硼砂混合粉碎后过100目筛，得到混合物A；
S3，往混合物A中加入步骤1中称取的水镁石纤维、Sb2O3以及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；
S4，将混合物B制粒，得到粒径为8mm的生料球；
S5，将生料球在氩气氛围下，于450℃预焙烧30min，预焙烧完毕后再于900℃和1050℃下交替焙烧2次，每次焙烧时间为25min，焙烧完毕得到陶粒。
实施例3
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：
S1，按重量份数称取煤泥100份、水镁石纤维10份、硼砂3份、Sb2O3 0.5份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.5份；
S2，将S1中称取的煤泥和硼砂混合粉碎后过100目筛，得到混合物A；
S3，往混合物A中加入步骤1中称取的水镁石纤维、Sb2O3以及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；
S4，将混合物B制粒，得到粒径为10mm的生料球；
S5，将生料球在氮气氛围下，于500℃预焙烧30min，预焙烧完毕后再于1000℃和1100℃下交替焙烧2次，每次焙烧时间为30min，焙烧完毕得到陶粒。
为了进一步说明本发明的效果，本发明还设置了对比例，具体如下。
对比例1
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，具体步骤同实施例1，不同之处在于，对比例1中不添加水镁石纤维。
对比例2
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，具体步骤同实施例1，不同之处在于，对比例1中不添加硼砂。
对比例3
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，具体步骤同实施例1，不同之处在于，对比例1中不添加Sb2O3。
对比例4
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，具体步骤同实施例1，不同之处在于，对比例1中不添加邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯。
对比例5
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：
S1，将煤泥粉碎后过100目筛，得到混合物A；
S2，将混合物A制粒，得到粒径为5mm的生料球；
S3，将生料球在氮气氛围下，于400℃预焙烧30min，预焙烧完毕后再于800℃和1000℃下交替焙烧2次，每次焙烧时间为20min，焙烧完毕得到陶粒。
对比例6
一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，包括以下步骤：
S1，按重量份数称取煤泥80份、水镁石纤维5份、硼砂1份、Sb2O3 0.5份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1份；
S2，将S1中称取的煤泥和硼砂混合粉碎后过100目筛，得到混合物A；
S3，往混合物A中加入步骤1中称取的水镁石纤维、Sb2O3以及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；
S4，将混合物B制粒，得到粒径为5mm的生料球；
S5，将生料球在氮气氛围下，于1000℃焙烧30min，焙烧完毕得到陶粒。
对实施例1-3和对比例1-6制备出的陶粒的性能进行检测，具体结果见表1，其中，成球率是指焙烧后成球陶粒的重量占原料总重量的百分比；吸水率是将焙烧后的陶粒放入水中浸泡30min，吸收水的重量与原陶粒重量的百分比。
表1陶粒性能
指标 成球率(％) 吸水率(％)
实施例1 81 36
实施例2 79 34
实施例3 81 35
对比例1 82 28
对比例2 76 25
对比例3 78 23
对比例4 81 20
对比例5 83 18
对比例6 76 32
由表1可以看出，本发明方法制备陶粒可显著提高陶粒的成球率、吸水率，这主要是加入了适宜比例的水镁石纤维、硼砂、Sb2O3、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯才达到的效果，几种原料相互配合，缺一不可。
将实施例1-3和对比例1-6制备出的陶粒用作粗骨料制备成混凝土试样后进行测试，其中，混凝土试样由水泥、河砂、碎石、实施例1-3和对比例1-6制备出的陶粒、水、减水剂组成，且水泥、河砂、碎石、实施例1-3和对比例1-6制备出的陶粒、水、减水剂的重量比为350：578：900：280：190：5，制备工艺为常规混合步骤。
本发明中，导热系数采用混凝土导热系数测定仪测定；抗压强度采用试压法测试；阻燃等级依据《建筑材料不燃性试验方法》(GBT 5464-2010)相关方法测定混凝土的燃烧性能，并依据《建筑材料及制品燃烧性能分级》(GB 8624-2012)进行判断，具体结果见表2。
表2混凝土试样的性能指标
Figure BDA0002143900550000081
由表2可以看出，相对于对比例来说，本发明制备的陶粒用于制备保温隔热材料后，导热系数能够降低至0.03以下，且本发明制备的陶粒作为粗骨料用来制备混凝土，有助于改善混凝土的抗折、抗压强度，极大程度的提高了混凝土的保温隔热性能以及机械强度。
本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，按重量份数称取煤泥80-100份、水镁石纤维5-10份、硼砂1-3份、Sb2O30.5-1份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯0.5-1份；
S2，将S1中称取的煤泥和硼砂混合后粉碎，得到混合物A；
S3，往混合物A中加入步骤1中称取的水镁石纤维、Sb2O3以及邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，混合均匀，得到混合物B；
S4，将混合物B制粒，得到生料球，生料球的粒径为5-10mm；
S5，将生料球在保护气体氛围下，于400-500℃预焙烧30min，预焙烧完毕后再于800-1000℃和1000-1100℃下交替焙烧2次，每次焙烧时间为20-30min，焙烧完毕得到陶粒。
2.根据权利要求1所述的煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，其特征在于，S2中煤泥和硼砂混合粉碎后过100目筛。
3.根据权利要求1所述的煤矿开采过程中产生的煤泥的清洁利用方法，其特征在于，S5中保护气体为氮气或氩气。
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