CN110369441A - 一种新型煤矸石综合治理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤炭开采及煤化工固体污染综合治理工程技术领域，尤其是一种新型煤矸石综合治理方法及装置，所述方法包括预处理、生物处理步骤；所述装置包括煤矸石预处理装置(1)、煤矸石生物处理装置(2)。本发明的有益效果为：能够有效利用煤矸石内的营养成分，原料易得，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采及煤化工固体污染综合治理工程技术领域，尤其是一种新型煤矸石综合治理方法及装置。
背景技术
煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石。煤矸石含少量有机质，含碳量平均10％左右，具有较低热值；主要矿物成分为黏土矿物和石英，包括多种碳质、泥质和砂质页岩等，成分是硅、铝、钙、镁、铁等和微量稀有金属。
我国每年煤矸石出产量约占当年煤炭产量10％-20％，是目前排放量最大的工业固体废弃物之一。目前无大规模有效处理利用方法，只能露天堆存，累计堆存量约为40亿吨，侵占大量土地、污染地表环境、水源及空气。大量煤矸石的堆存已经造成一系列环境与社会问题，与加强环境保护、实现可持续发展理念背道而驰，严重制约我国煤炭产业发展。
根据煤矸石的组分、结构与特性等的不同，以及煤矸石产出地区位条件及周边环境实际情况，煤矸石主要有以下治理方法：(1)制造建筑或填埋材料、(2)作为燃料燃烧、(3)回收提取有价物质等。我国多数地区煤矸石产量大、堆积多、有利用价值的组分少，传统单一治理方法均不能完全处理每年产出的煤矸石，煤矸石的利用量与其产量相比远远不足，造成煤炭行业出现发展与治理的不平衡。随着我国煤化工、煤电行业不断发展，煤矸石产出量还将逐年提高，堆存量也将逐渐增加，产生一系列环境污染问题。煤矸石的堆积已成为制约煤炭产业发展而急需解决的难题。
申请号为201110001682.4的发明专利“砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法”公开了利用煤矸石、熟化土壤、微生物、改良剂、水泥、化肥等物质经过破碎、混合制备边坡绿化基质的技术方案。该技术方案需要利用大量的肥料，成本高，并且没有对煤矸石进行处理，煤矸石中含有的微量元素很难被利用。
如何将大量煤矸石的堆积问题同土地荒漠化治理有机结合，充分结合区域环境区位实际情况，同时解决煤矸石堆积及荒漠化治理两大难题，成为新的技术思路。
申请号为201210188604.4的发明专利“一种煤矸石栽培基质的制作方法”公开了一种利用醋糟和煤矸石制作土壤基质的方法。该技术方案中原料醋糟产地受限，很难在缺少醋糟的地区实施，不利于推广。
基于此，亟需一种新型煤矸石综合治理方法及装置以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明提供了一种新型煤矸石综合治理方法及装置，能够有效利用煤矸石内的营养成分，原料易得，成本低。
具体技术方案如下：
本发明公开了一种新型煤矸石综合治理方法，包括如下步骤：
1)将煤矸石粉碎、筛选，选出直径小于10mm的颗粒；
2)将粉碎后的煤矸石进行生物活化处理；所述生物活化处理按如下步骤进行：
在密闭反应釜内加入清水，调节至以质量分数计含水量15-35％的泥浆，加入盐酸，调节体系至中性或弱酸性(pH值6-7)；
按照500-1000mg/L浓度加入需氧菌进行一次活化，将部分有机大分子转换为小分子，并加速煤矸石颗粒的进一步分解；
1d-2d后，待体系稳定，按照500-1000mg/L浓度加入厌氧菌群，并将反应釜密闭，继续深度活化；期间如温度升高，可适当减轻反应釜密闭性，并加入氢氧化钠等提高体系pH值，保持pH值6-7；
反应5d-7d后，反应停止，再次利用氢氧化钠调节体系至中性。
3)将反应后的煤矸石土平摊至空地上进行晾晒5d-7d后，煤矸石即成为具有利用价值的基质土；
4)将所述基质土覆盖到荒漠或盐碱地地表，覆盖厚度5.0-1.0m，种植植物即形成可循环改善的治理体系。
进一步地，所述新型煤矸石综合治理方法还包括煤矸石预分析步骤，包括分析煤矸石的重金属含量，若所述重金属超标，则对煤矸石进行除重金属处理；该步骤设置在所述步骤1之前。
进一步地，预分析步骤中，判定所述重金属不超标的标准为汞≤0.01mg/L、铬≤0.01mg/L、铅≤0.01mg/L、镉≤0.01mg/L、锑不得检出、铊不得检出。
进一步地，本发明还公开了新型煤矸石综合治理装置，包括煤矸石预处理装置、煤矸石生物处理装置；所述煤矸石预处理装置出口与所述煤矸石生物处理装置入口相连；
所述煤矸石预处理装置按照处理流程依次包括原料提升机、破碎装置、筛选机、颗粒提升机；
所述煤矸石生物处理装置按照处理流程依次包括混合器、两级串联的发酵装置。
进一步地，所述破碎装置采用磨煤机，所述破碎装置包括一级破碎机和二级破碎机。
进一步地，所述发酵装置包括发酵釜、碱液罐、温度计、pH计、透气管；所述碱液罐出口与所述发酵釜碱液入口通过调节阀相连；所述发酵釜上设置有温度计、pH计、透气管；所述透气管上设置有调节阀。
进一步地，所述温度计与所述透气管上调节阀开度相连锁。
进一步地，所述pH计与所述碱液罐出口调节阀开度相连锁。
进一步地，所述发酵釜还包括视窗，所述视窗用于观察结晶情况。
本发明的有益效果为：
能够有效利用煤矸石内的营养成分，原料易得，成本低。
附图说明
图1为新型煤矸石综合治理装置的结构示意图；
图2为发酵装置的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本发明公开了一种新型煤矸石综合治理方法，包括如下步骤：
1)将煤矸石粉碎、筛选，选出直径小于10mm的颗粒；
2)将粉碎后的煤矸石进行生物活化处理；所述生物活化处理按如下步骤进行：
在密闭反应釜内加入清水，调节至以质量分数计含水量15-35％的泥浆，加入盐酸，调节体系至中性或弱酸性(pH值6-7)；
按照500-1000mg/L浓度加入需氧菌进行一次活化，将部分有机大分子转换为小分子，并加速煤矸石颗粒的进一步分解；
1d-2d后，待体系稳定，按照500-1000mg/L浓度加入厌氧菌群，并将反应釜密闭，继续深度活化；期间如温度升高，可适当减轻反应釜密闭性，并加入氢氧化钠等提高体系pH值，保持pH值6-7；
反应5d-7d后，反应停止，再次利用氢氧化钠调节体系至中性。
3)将反应后的煤矸石土平摊至空地上进行晾晒5d-7d后，煤矸石即成为具有利用价值的基质土；
4)将所述基质土覆盖到荒漠或盐碱地地表，覆盖厚度5.0-1.0m，种植植物即形成可循环改善的治理体系。
本实施例所述的，所述新型煤矸石综合治理方法还包括煤矸石预分析步骤，包括分析煤矸石的重金属含量，若所述重金属超标，则对煤矸石进行除重金属处理；该步骤设置在所述步骤1之前。
本实施例所述的，预分析步骤中，判定所述重金属不超标的标准为汞≤0.01mg/L、铬≤0.01mg/L、铅≤0.01mg/L、镉≤0.01mg/L、锑不得检出、铊不得检出。
本实施例所述的，本发明还公开了新型煤矸石综合治理装置，包括煤矸石预处理装置1、煤矸石生物处理装置2；所述煤矸石预处理装置1出口与所述煤矸石生物处理装置2入口相连；
所述煤矸石预处理装置1按照处理流程依次包括原料提升机11、破碎装置12、筛选机13、颗粒提升机14；
所述煤矸石生物处理装置2按照处理流程依次包括混合器21、两级串联的发酵装置22。
本实施例所述的，所述破碎装置12采用磨煤机，所述破碎装置12包括一级破碎机和二级破碎机。
本实施例所述的，所述发酵装置22包括发酵釜221、碱液罐222、温度计223、pH计224、透气管225；所述碱液罐222出口与所述发酵釜221碱液入口通过调节阀相连；所述发酵釜221上设置有温度计223、pH计224、透气管225；所述透气管225上设置有调节阀。
本实施例所述的，所述温度计223与所述透气管225上调节阀开度相连锁。
本实施例所述的，所述pH计224与所述碱液罐222出口调节阀开度相连锁。
本实施例所述的，所述发酵釜221还包括视窗226，所述视窗226用于观察结晶情况。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种新型煤矸石综合治理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将煤矸石粉碎、筛选，选出直径小于10mm的颗粒；
2)将粉碎后的煤矸石进行生物活化处理；所述生物活化处理按如下步骤进行：
在密闭反应釜内加入清水，调节至以质量分数计含水量15-35％的泥浆，加入盐酸，调节体系至中性或弱酸性(pH值6-7)；
按照500-1000mg/L浓度加入需氧菌进行一次活化，将部分有机大分子转换为小分子，并加速煤矸石颗粒的进一步分解；
1d-2d后，待体系稳定，按照500-1000mg/L浓度加入厌氧菌群，并将反应釜密闭，继续深度活化；期间如温度升高，可适当减轻反应釜密闭性，并加入氢氧化钠等提高体系pH值，保持pH值6-7；
反应5d-7d后，反应停止，再次利用氢氧化钠调节体系至中性。
3)将反应后的煤矸石土平摊至空地上进行晾晒5d-7d后，煤矸石即成为具有利用价值的基质土；
4)将所述基质土覆盖到荒漠或盐碱地地表，覆盖厚度5.0-1.0m，种植植物即形成可循环改善的治理体系。
2.如权利要求1所述的新型煤矸石综合治理方法，其特征在于，所述新型煤矸石综合治理方法还包括煤矸石预分析步骤，包括分析煤矸石的重金属含量，若所述重金属超标，则对煤矸石进行除重金属处理；该步骤设置在所述步骤1)之前。
3.如权利要求2所述的新型煤矸石综合治理方法及装置，其特征在于，预分析步骤中，判定所述重金属不超标的标准为汞≤0.01mg/L、铬≤0.01mg/L、铅≤0.01mg/L、镉≤0.01mg/L、锑不得检出、铊不得检出。
4.一种新型煤矸石综合治理装置，其特征在于，包括煤矸石预处理装置(1)、煤矸石生物处理装置(2)；所述煤矸石预处理装置(1)出口与所述煤矸石生物处理装置(2)入口相连；
所述煤矸石预处理装置(1)按照处理流程依次包括原料提升机(11)、破碎装置(12)、筛选机(13)、颗粒提升机(14)；
所述煤矸石生物处理装置(2)按照处理流程依次包括混合器(21)、两级串联的发酵装置(22)。
5.如权利要求4所述的新型煤矸石综合治理方法及装置，其特征在于，所述破碎装置(12)采用磨煤机，所述破碎装置(12)包括一级破碎机和二级破碎机。
6.如权利要求5所述的新型煤矸石综合治理方法及装置，其特征在于，所述发酵装置(22)包括发酵釜(221)、碱液罐(222)、温度计(223)、pH计(224)、透气管(225)；所述碱液罐(222)出口与所述发酵釜(221)碱液入口通过调节阀相连；所述发酵釜(221)上设置有温度计(223)、pH计(224)、透气管(225)；所述透气管(225)上设置有调节阀。
7.如权利要求6所述的新型煤矸石综合治理方法及装置，其特征在于，所述温度计(223)与所述透气管(225)上调节阀开度相连锁。
8.如权利要求7所述的新型煤矸石综合治理方法及装置，其特征在于，所述pH计(224)与所述碱液罐(222)出口调节阀开度相连锁。
9.如权利要求8所述的新型煤矸石综合治理方法及装置，其特征在于，所述发酵釜(221)还包括视窗(226)，所述视窗(226)用于观察结晶情况。
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