CN112645688A - 一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺 - Google Patents

一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本公开公开了一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺,涉及煤矸石陶粒生产技术领域，包括如下步骤：原料预处理、配料、造粒、干燥、焙烧、冷却，焙烧窑包括：预热段、脱碳段和焙烧段。通过本公开公布的煤矸石陶粒生产工艺，并使得煤矸石的掺量可达到95％，不再受到煤矸石高碳含量的制约，解决了煤矸石掺量大会造成陶粒产品性能不好的问题，最大限度的利用煤矸石资源；提高了工艺连续性和陶粒的产品性能。

Description

一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺
技术领域
本公开涉及煤矸石陶粒生产技术领域，尤其涉及一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺。
背景技术
煤矸石是采煤过程中产生的废渣，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采煤过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中的洗矸石，它是成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石，是由碳质页岩、碳质砂岩、页岩、粘土等组成的混合物。煤矸石也是一种可用的资源。含碳量较高的煤矸石(含碳量大于20％)，可直接供沸腾炉作燃料；含碳量较低、小于6％的可以用于砖瓦、水泥等建材的生产；含碳量极低的可填坑造地或用作路基材料。
大部分煤矸石含碳量在6％～20％，而烧制高性能煤矸石陶粒要求煤矸石中含碳量不要过大，以低于5％为宜。煤矸石含碳量过高不利于陶粒的膨胀，主要原因是:在高温时含碳量过多,导致物料的液相粘度过小、表面张力过低,产生气体时很容易冲破气壳,从料球的裂缝中逸出,不符合陶粒膨胀两个基本条件相辅相成的要求,陶粒无法膨胀。
陶粒原料煤矸石中含碳量过高，现阶段的主要解决办法是大量掺入粘土和页岩等矿石，来降低物料的含碳量，就难免需要开山采石，挖河取沙，导致生态环境被严重破坏。当煤矸石烧制的陶粒用作墙面保温材料时，要求原料含碳量是越低越好。因此，发明一种可以提高原料中煤矸石的掺入量，充分利用原料热量，并能烧制高性能陶粒的工艺刻不容缓。
为了解决上述问题，本公开提出一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，包括如下步骤：
步骤S1，原料预处理：将煤矸石和辅助材料进行破碎和研磨处理，然后将煤矸石和辅助材料分别送入筛分机A和筛分机B中经过筛选；
步骤S2，配料：将筛选后的物料送入混料机中，同时加入水，搅拌进行配料；
步骤S3，造粒：将混合料送入造球机中，制成粒径为5～20mm的生料球；
步骤S4，干燥：将生料球送入烘干机内，烘干温度为100℃，保温时间为6～8h；
步骤S5，焙烧：将干燥后的生料球送入焙烧窑，该焙烧窑包括：预热段、脱碳段和焙烧段，生料球先通过预热段，再经过脱碳段，使得生料球的残碳量为2％～5％，最终经过焙烧段，使得生料球表面能够形成玻璃相，内部产生气体使生料球烧胀，从而形成膨胀的陶粒；
步骤S6，冷却：将膨胀的陶粒送入冷却装置中进行冷却，即制成陶粒成品。
优选地，步骤S1中筛分机A和筛分机B的筛网目数为100目。
优选地，步骤S1中辅助材料为页岩或粉煤灰或赤泥或钢渣或污泥或工业尾矿或石灰石或氧化铁，步骤S1中煤矸石为自燃煤矸石或未燃煤矸石或自燃煤矸石与未燃煤矸石的混合物。
优选地，步骤S2中按原料所占质量分数进行配料，其中煤矸石80～95％，辅助材料5～20％。
优选地，将步骤S4前后的生料球分别送入筛分机C、筛分机D中，筛分出粒径小于5mm或大于20mm的生料球，均送入混料机中重新造粒。
优选地，步骤S5中预热段温度为400～500℃，预热时间为15～25min；脱碳段的温度为600～800℃，脱碳时间为10～20min；焙烧段温度为1100～1200℃，焙烧时间为20～30min。
优选地，将步骤S5中脱碳段产生的高温烟气送入焙烧窑中，进行二次燃烧。
优选地，将步骤S5中焙烧段产生的高温烟气送入外部的余热锅炉中。
优选地，步骤S5中焙烧窑为回转窑或烧结机或隧道窑。
本公开的有益效果是：
(1)生料球依次经过预热段、脱碳段和焙烧段，脱碳段将生料球中的碳含量降到2％～5％，从而使得生料球在焙烧段可充分烧胀，提高陶粒的产品性能，并使得煤矸石的掺量可达到95％，不再受到煤矸石高碳含量的制约，解决了煤矸石掺量大会造成陶粒产品性能不好的问题，最大限度的利用煤矸石资源；
(2)焙烧窑中同时包含了预热段、脱碳段和焙烧段，生料球在一个装置中即可完成预热、脱碳和焙烧，提高了工艺连续性和陶粒的产品性能。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是实施例1的煤矸石陶粒的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
实施例1
本实施例提供了一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，包括如下步骤：
步骤S1，原料预处理：将煤矸石和辅助材料分别投入破碎机和球磨机中进行破碎和研磨处理，然后将煤矸石和辅助材料分别送入筛分机A和筛分机B中经过筛选；筛分机A和筛分机B的筛网目数为100目。
辅助材料可采用页岩或粉煤灰或赤泥或钢渣或污泥或工业尾矿或石灰石或氧化铁，煤矸石可采用自燃煤矸石、或未燃煤矸石、或自燃煤矸石与未燃煤矸石的混合物。在本实施例中，辅助材料采用页岩，煤矸石采用未燃煤矸石，其碳含量为20％。
步骤S2，配料：将筛选后的物料送入混料机中，同时加入水，搅拌进行配料；按原料所占质量分数进行配料，其中煤矸石80～95％，辅助材料5～20％，在本实施例中，煤矸石与页岩的配比为95:5，原料与水的比例为3:1。
步骤S3，造粒：将混合料送入造球机中，制成粒径为5～20mm的生料球；制成后的生料球送入筛分机C中进行筛分，筛分出粒径小于5mm或大于20mm的生料球，送入步骤S2的混料机中重新造粒；
步骤S4，干燥：将生料球送入烘干机内，烘干温度为100℃，保温时间为6～8h；；干燥后的生料球送入筛分机D中进行筛分，筛分出粒径小于5mm或大于20mm的生料球，送入步骤S2的混料机中重新造粒
步骤S5，焙烧：将干燥后的生料球送入焙烧窑，该焙烧窑包括：预热段、脱碳段和焙烧段，生料球先通过预热段，预热段温度为450℃，预热时间为20min，其作用是防止煤矸石生料球从室温直接升到高温会产生炸裂，提高生料球的强度，再经过脱碳段，脱碳段的温度为650℃，脱碳时间为15min，使得生料球的残碳量为2％～5％，最终经过焙烧段，焙烧段温度为1150℃，焙烧时间为25min，使得生料球表面能够形成玻璃相，内部产生气体使生料球烧胀，从而形成膨胀的陶粒；
步骤S6，冷却：将膨胀的陶粒送入冷却装置中进行冷却，即制成陶粒成品，此处冷却装置为旋转的筒体结构，采用风冷，冷却后陶粒的温度为200℃以下即可。
在生产过程中，将步骤S5中脱碳段产生的高温烟气送入焙烧窑中，进行二次燃烧，用于焙烧陶粒，降低外配燃料的使用，降低能耗和产品成本。
将步骤S5中焙烧段产生的高温烟气送入外部的余热锅炉中，产生蒸汽，用于后续的混凝土蒸汽养护工序，提高整个工艺的热利用率，降低能耗。
步骤S5中焙烧窑可采用回转窑或烧结机或隧道窑，本实施例中采用回转窑。
经检测，冷却之后的陶粒产品，测量得到的筒压强度为20MPa，吸水率为7％，堆积密度为500kg/m3，远高于GB/T17431-2010《轻集料及其实验方法》中标准；陶粒生产工序能耗为3500kj/kg，接近国际先进水平，使陶粒的生产成本降低了5～10元/kg。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，步骤S5中，预热段温度为400℃，预热时间为15min，脱碳段的温度为750℃，脱碳时间为10min，焙烧段温度为1100℃，焙烧时间为20min，；
该实施例生产的陶粒产品，测量得到的筒压强度为18MPa，吸水率为7％，堆积密度为550kg/m3，高于GB/T17431-2010《轻集料及其实验方法》中的要求。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，步骤S5中，预热段温度为500℃，预热时间为25min，脱碳段的温度为700℃，脱碳时间为20min，焙烧段温度为1200℃，焙烧时间为30min；
该实施例生产的陶粒产品，测量得到的筒压强度为20MPa，吸水率为6％，堆积密度为550kg/m3，高于GB/T17431-2010《轻集料及其实验方法》中的要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，原料预处理：将煤矸石和辅助材料进行破碎和研磨处理，然后将煤矸石和辅助材料分别送入筛分机A和筛分机B中经过筛选；
步骤S2，配料：将筛选后的物料送入混料机中，同时加入水，搅拌进行配料；
步骤S3，造粒：将混合料送入造球机中，制成粒径为5～20mm的生料球；
步骤S4，干燥：将生料球送入烘干机内，烘干温度为80～150℃保温时间为6～8h；
步骤S5，焙烧：将干燥后的生料球送入焙烧窑，该焙烧窑包括：预热段、脱碳段和焙烧段，生料球先通过预热段，再经过脱碳段，使得生料球的残碳量为2％～5％，最终经过焙烧段，使得生料球表面能够形成玻璃相，内部产生气体使生料球烧胀，从而形成膨胀的陶粒；
步骤S6，冷却：将膨胀的陶粒送入冷却装置中进行冷却，即制成陶粒成品。
2.根据权利要求1所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，步骤S1中筛分机A和筛分机B的筛网目数为100目。
3.根据权利要求1所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，步骤S1中辅助材料为页岩或粉煤灰或赤泥或钢渣或污泥或工业尾矿或石灰石或氧化铁，步骤S1中煤矸石为自燃煤矸石或未燃煤矸石或自燃煤矸石与未燃煤矸石的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，步骤S2中按原料所占质量分数进行配料，其中煤矸石80～95％，辅助材料5～20％。
5.根据权利要求1所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，将步骤S4前后的生料球分别送入筛分机C、筛分机D中，筛分出粒径小于5mm或大于20mm的生料球，均送入混料机中重新造粒。
6.根据权利要求1所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，步骤S5中预热段温度为400～500℃，预热时间为15～25min；脱碳段的温度为600～800℃，脱碳时间为10～20min；焙烧段温度为1100～1200℃，焙烧时间为20～30min。
7.根据权利要求6所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，将步骤S5中脱碳段产生的高温烟气送入焙烧窑中，进行二次燃烧。
8.根据权利要求6所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，将步骤S5中焙烧段产生的高温烟气送入外部的余热锅炉中。
9.根据权利要求7所述的一种高性能煤矸石陶粒的生产工艺，其特征在于，步骤S5中焙烧窑为回转窑或烧结机或隧道窑。
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