CN114101280B - 一种煤矸石梯级利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及煤矸石资源利用技术领域，提供一种煤矸石梯级利用系统及方法，该系统包括破碎机、圆振筛、给料机、研磨机、整形机、旋振筛和除尘系统，破碎机的出料端与圆振筛连接，圆振筛的出料端分别连接给料机、破碎机、旋振筛、粗碎石仓和中碎石仓，给料机的出料端连接研磨机，研磨机的出料端连接整形机，整形机的出料端连接旋振筛，旋振筛的出料端分别连接研磨机、细碎石仓、粗砂仓、中砂仓、细砂仓和精细煤粉仓，除尘系统的进料端分别连接破碎机、圆振筛、给料机、研磨机、整形机和旋振筛，除尘系统的出料端与精细煤粉仓连接。通过对煤矸石的多级破碎机筛分，可以得到人造生态土、砂、碎石、混凝土及精细煤粉等产品，解决了产品单一的问题。
Description
技术领域
本申请属于煤矸石资源利用技术领域，更具体地说，是涉及一种煤矸石梯级利用系统及方法。
背景技术
煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。
煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，排放量相当于煤炭产量10％-20％左右。煤矸石的堆积占用大量土地，经降雨淋溶后，会对土壤、水环境产生一定的影响；同时煤矸石长期堆积，易发生煤矸石自燃现象，污染空气，危害公共安全。
在国家资源综合利用相关优惠政策的扶持下，各地煤炭生产企业因地制宜，积极开展煤矸石综合利用，通过多种方式推动煤矸石废弃物的资源化利用，取得了一定的成绩，但很多企业对于煤矸石的处理都是单一的技术工艺和单一末端产品，在实际实施中由于受末端单一产品市场的波动而影响产能。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种煤矸石梯级利用系统，可以实现工艺的组合，产出不同类型的末端产品来应付市场的波动，以解决现有技术中对煤矸石的处理都是单一的技术工艺和单一末端产品的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种煤矸石梯级利用系统，包括：破碎机、圆振筛、给料机、研磨机、整形机、旋振筛和除尘系统，所述破碎机的出料端与所述圆振筛连接，所述圆振筛的出料端分别连接所述给料机、所述破碎机、所述旋振筛、粗碎石仓和中碎石仓，所述给料机的出料端连接所述研磨机，所述研磨机的出料端连接所述整形机，所述整形机的出料端连接所述旋振筛，所述旋振筛的出料端分别连接所述研磨机、细碎石仓、粗砂仓、中砂仓、细砂仓和精细煤粉仓，所述除尘系统的进料端分别连接所述破碎机、所述圆振筛、所述给料机、所述研磨机、所述整形机和所述旋振筛，所述除尘系统的出料端与所述精细煤粉仓连接。
在一个实施例中，该煤矸石梯级利用系统还包括混凝土搅拌仓，所述混凝土搅拌仓分别连接所述粗碎石仓、所述中碎石仓、所述细碎石仓、所述粗砂仓、所述中砂仓、所述细砂仓以及水泥仓。
在一个实施例中，该煤矸石梯级利用系统还包括活化改良仓，所述活化改良仓的进料端连接有微生物菌剂仓，所述活化改良仓的出料端连接有人造生态土成品仓。
在一个实施例中，所述破碎机为颚式破碎机。
在一个实施例中，所述给料机为电磁振动给料机。
本申请的另一目的在于提供一种煤矸石梯级利用方法，基于上述的煤矸石梯级利用系统，该方法包括以下步骤：
S1、上料，将煤矸石原料输入到破碎机内；
S2、初级破碎，破碎机将煤矸石进行破碎，并将破碎后的煤矸石输入至圆振筛内；
S3、初级筛分，圆振筛将破碎后的煤矸石按照筛分尺寸分层粗煤矸石、细煤矸石、粗碎石、中碎石和砂石，所述粗煤矸石重新输入至所述破碎机内进行再次破碎，所述细煤矸石输入至给料机内，所述粗碎石输入至粗碎石仓内，所述中碎石输入至所述中碎石仓内，所述砂石输入至旋振筛内；
S4、均匀给料，所述给料机将细煤矸石均匀输入至研磨机内；
S5、研磨解离，所述研磨机将细煤矸石进行粉碎并输入至整形机内；
S6、整圆除角，所述整形机对进入的物料进行整形去棱角并输入至旋振筛内；
S7、终极筛分，所述旋振筛筛分出中碎石、细碎石、粗砂、中砂、细砂和精细煤粉，所述中碎石重新输入至所述研磨机内进行再次粉碎，所述细碎石输入至细碎石仓内，所述粗砂输入至粗砂仓内，所述中砂输入至中砂仓内，所述细砂输入至细沙仓内，所述精细煤粉输入至精细煤粉仓内；
S8、除尘，所述破碎机、所述圆振筛、所述给料机、所述研磨机、所述整形机及所述旋振筛在运行过程中所产生的粉尘均通过除尘系统收集并最终输入至所述精细煤粉仓内进行储存；
S9、制造产品；根据混凝土或人造生态土的组成，选择相对应的粗碎石、中碎石、细碎石、粗砂、中砂及细沙材料，再配以水、水泥或微生物菌剂进行制造。
在一个实施例中，所述粗煤矸石的尺寸大于60mm，所述细煤矸石的尺寸为30-60mm，所述粗碎石的尺寸为20-30mm，所述中碎石的尺寸为8-20mm，所述细碎石的尺寸为4.75-8mm，所述粗砂的尺寸为2.36-4.75mm，所述中砂的尺寸为1.18-2.36mm，所述细沙的尺寸为0.3-1.18mm，所述精细煤粉的尺寸小于0.3mm。
在一个实施例中，将体积占比为30％的细碎石，体积占比为20％的粗砂，体积占比为20％的中砂，体积占比为30％的细沙加入至活化改良反应仓内进行配伍，并添加配占配伍质量比为1％的微生物菌剂进行搅拌活化反应，待活化反应时间过后，以得到人造生态土。
在一个实施例中，将质量占比为10-15％的水泥，质量占比为5-10％的粗碎石，质量占比为5-10％中碎石，质量占比为5-10％的细碎石，质量占比为5-10％的粗砂，质量占比为10-15％的中砂，质量占比为5～10％的细沙加入混凝土搅拌仓内，并加入适量的水进行搅拌均匀以得到所述混凝土。
本申请提供的一种煤矸石梯级利用系统及方法的有益效果在于：通过对煤矸石的多级破碎机筛分，实现了煤矸石的梯级综合利用，可以得到人造生态土、砂、碎石、混凝土及精细煤粉等产品，解决了现有技术中产品单一性的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的煤矸石梯级利用系统的平面结构示意图；
图2为本申请实施例提供的煤矸石梯级利用方法的流程示意图。
其中，图中各附图标记：
1、煤矸石原料；2、破碎机；3、圆振筛；4、给料机；5、研磨机；6、整形机；7、旋振筛；8、除尘系统；9、精细煤粉仓；10、细碎石仓；11、粗砂仓；12、中砂仓；13、细砂仓；14、活化改良仓；15、微生物菌剂仓；16、人造生态土成品仓；17、粗碎石仓；18、中碎石仓；19、混凝土搅拌仓；20、水泥仓。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，现对本申请实施例提供的一种煤矸石梯级利用系统进行说明。该煤矸石梯级利用系统，包括破碎机2、圆振筛3、给料机4、研磨机5、整形机6、旋振筛7和除尘系统8。其中，破碎机2的出料端与圆振筛3连接，圆振筛3的出料端分别连接给料机4、破碎机2、旋振筛7、粗碎石仓17和中碎石仓18，给料机4的出料端连接研磨机5，研磨机5的出料端连接整形机6，整形机6的出料端连接旋振筛7，旋振筛7的出料端分别连接研磨机5、细碎石仓10、粗砂仓11、中砂仓12、细砂仓13和精细煤粉仓9，除尘系统8的进料端分别连接破碎机2、圆振筛3、给料机4、研磨机5、整形机6和旋振筛7，除尘系统8的出料端与精细煤粉仓9连接。
在本实施例中，破碎机2用于将煤矸石原料1进行破碎，圆振筛3用于对破碎后的煤矸石进行筛选，圆振筛3内设有多块筛孔不同的筛板，具体地，筛板孔径有60mm、30mm、20mm和8mm，从而可以筛分出五种尺寸的颗粒。给料机4用于均匀地向研磨机5给送料，研磨机5用于将尺寸较大的颗粒进行破碎分解，整形机6用于将破碎后的颗粒进行整形圆角，旋振筛7内设有多块筛孔不同的筛网，具体地，筛网孔径有8mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm和0.3mm，这样可以筛分出六种尺寸不同的颗粒。除尘系统8用于将破碎机2、圆振筛3、给料机4、研磨机5、整形机6和旋振筛7工作时所产生的精细煤粉进行收集，并导入至精细煤粉仓9内进行储存。粗碎石仓17用于收集粗碎石，中碎石仓18用于收集中碎石，细碎石仓10用于收集细碎石，粗砂仓11用于收集粗砂，中砂仓12用于收集中砂，细砂仓13用于收集细砂，而粗碎石、中碎石、细碎石、粗砂、中砂和细沙可以用于混凝土或人造生态土的原料使用。
在本实施例中，通过对煤矸石的多级破碎机2筛分，实现了煤矸石的梯级综合利用，可以得到人造生态土、砂、碎石、混凝土及精细煤粉等产品，解决了现有技术中产品单一性的问题。
在本实施例中，该煤矸石梯级利用系统还包括混凝土搅拌仓19，混凝土搅拌仓19分别连接粗碎石仓17、中碎石仓18、细碎石仓10、粗砂仓11、中砂仓12、细砂仓13以及水泥仓20，用于制作混凝土产品。
在本实施例中，煤矸石梯级利用系统还包括活化改良仓14，活化改良仓14的进料端连接有微生物菌剂仓15，活化改良仓14的进料端还与细碎石仓10、粗砂仓11、中砂仓12和细砂仓13连接，活化改良仓14的出料端连接有人造生态土成品仓16，用于制作人造生态土。
在本实施例中，破碎机2为颚式破碎机，给料机4为电磁振动给料机，除尘系统8为布袋式除尘系统。
本实施例还提供一种煤矸石梯级利用方法，基于上述的煤矸石梯级利用系统，该方法包括以下步骤：
S1、上料，将煤矸石原料1输入到破碎机2内；具体地，煤矸石原料1通过密封皮带输入到破碎机2内进出初级破碎。
S2、初级破碎，破碎机2将煤矸石进行破碎，并将破碎后的煤矸石输入至圆振筛3内；具体地，破碎机2将煤矸石原料1破碎成尺寸为60mm以下颗粒后，经密封皮带输入至圆振筛3内进行初级筛分。
S3、初级筛分，圆振筛3将破碎后的煤矸石按照筛分尺寸分层粗煤矸石、细煤矸石、粗碎石、中碎石和砂石，粗煤矸石重新输入至破碎机2内进行再次破碎，细煤矸石输入至给料机4内，粗碎石输入至粗碎石仓17内，中碎石输入至中碎石仓18内，砂石输入至旋振筛7内；具体地，圆振筛3采用筒体式偏心轴激振器及偏块调节振幅，通过圆振筛3内部设置的60mm，30mm，20mm和8mm四个类型孔径的筛板，筛分出60mm以上，30-60mm，20-30mm，8-20mm和8mm以下五个尺寸区间类型的颗粒，其中60mm以上的颗粒为粗煤矸石，30-60mm的颗粒为细煤矸石，20-30mm的颗粒为粗碎石，8-20mm的颗粒为中碎石，8mm以下的颗粒为砂石；细煤矸石通过密封皮带输入至给料机4中，粗碎石通过密封皮带输入至粗碎石仓17内储存，中碎石通过密封皮带输入至中碎石仓18内储存，砂石通过密封皮带输入至玄真筛内。
S4、均匀给料，给料机4将细煤矸石均匀输入至研磨机5内；具体地，给料机4通过电磁激振器实现煤矸石的均匀给料，以便保证研磨机5的粉碎质量。
S5、研磨解离，研磨机5将细煤矸石进行粉碎并输入至整形机6内；具体地，研磨机5为制砂研磨机5，研磨机5通过料层挤压粉碎实现细煤矸石中软硬物质的充分解离，解离后的颗粒通过密封皮带输入至整形机6内。
S6、整圆除角，整形机6对进入的物料进行整形去棱角并输入至旋振筛7内；具体的，整形机6为制砂整形机6，整形机6利用煤矸石在整形机6内的螺旋翻腾、相互挤压摩擦，将煤矸石外形整圆，研磨去除煤矸石的棱角，然后通过密封皮带输入至旋振筛7内进行终极筛分。
S7、终极筛分，旋振筛7筛分出中碎石、细碎石、粗砂、中砂、细砂和精细煤粉，中碎石重新输入至研磨机5内进行再次粉碎，细碎石输入至细碎石仓10内，粗砂输入至粗砂仓11内，中砂输入至中砂仓12内，细砂输入至细沙仓内，精细煤粉输入至精细煤粉仓9内；具体地，旋振筛77通过立式振动电机作激振源，利用安装的偏心重锤，实现筛板水平，垂直，倾斜三次元运动。旋振筛7内部设立的8mm，4.75mm，2.36mm，1.18mm和0.3mm五个类型孔径的筛板，可实现煤矸石分离出来8mm以上，4.75-8mm，2.36-4.75mm，1.18-2.36mm，0.3-1.18mm和0.3mm以下六个尺寸区间类型的颗粒。其中，8mm以上的颗粒为中碎石，4.75-8mm的颗粒为细碎石，2.36-4.75mm的颗粒为粗砂，1.18-2.36mm的颗粒为中砂，0.3-1.18mm的颗粒为细砂和0.3mm以下的颗粒为精细煤粉。其中8mm以上的颗粒通过密封皮带重新输入到研磨机55再次研磨解离；4.75-8mm的颗粒通过密封皮带输入至细碎石仓10内进行储存，2.36-4.75mm的颗粒通过密封皮带输入至粗砂仓11中进行储存，1.18-2.36mm的颗粒通过密封皮带输入至中砂仓12中进行储存，0.3-1.18mm的颗粒通过密封皮带输入至细沙仓中进行储存，0.3mm以下的颗粒通过密封皮带输入至精细煤粉仓9中进行储存。
S8、除尘，破碎机2、圆振筛3、给料机4、研磨机5、整形机6及旋振筛7在运行过程中所产生的粉尘均通过除尘系统8收集并最终输入至精细煤粉仓9内进行储存；除尘系统8的作用是保证工作环境的洁净，同时各设备之间的颗粒输送均采用密封皮带实现，这样有效地保护了工作人员的身心健康。
S9、制造产品；根据混凝土或人造生态土的组成，选择相对应的粗碎石、中碎石、细碎石、粗砂、中砂及细沙材料，再配以水、水泥或微生物菌剂进行制造。根据不同的产品可以选择不同的原料，这样实现了多产品的需求。
具体地，人造生态土的制造过程如下：将体积占比为30％的细碎石，体积占比为20％的粗砂，体积占比为20％的中砂，体积占比为30％的细沙加入至活化改良反应仓内进行配伍，并添加配占配伍质量比为1％的微生物菌剂进行搅拌活化反应，待活化反应时间过后，以得到人造生态土，活化反应时间一般为24小时。
具体地，混凝土的制造过程如下：将质量占比为10～15％的水泥，质量占比为5～10％的粗碎石，质量占比为5～10％中碎石，质量占比为5～10％的细碎石，质量占比为5～10％的粗砂，质量占比为10～15％的中砂，质量占比为5～10％的细沙加入混凝土搅拌仓19内，并加入适量的水进行搅拌均匀以得到混凝土。
在本实施例中，该煤矸石梯级利用系统实现了煤矸石原料1的梯级综合利用，将煤矸石固废进行充分利用，其后端产品如人造生态土、砂、碎石、混凝土和精细煤粉都是目前市场需求的大宗物质产品。其中，人造生态土可以解决目前自然土壤资源的稀缺性、不可再生性问题；砂和碎石可以解决目前天然河沙禁采问题。在本实施例中，制砂研磨机5可保证煤矸石中软硬物质充分解离与筛分，其中解离出来的精细煤粉是一个煤矸石脱碳的过程，可以规避煤矸石作建材的风化问题，提高了煤矸石做建材的强度与寿命。在本实施例中，制砂整形机6使得煤矸石制成的砂产品的粒形更加接近天然河沙，可进一步提高煤矸石制成的砂作为建材产品的质量。在本实施例中，布袋除尘系统8的使用避免了生产过程中的粉尘污染，同时将粉尘作为精细煤粉的配料利用，极大的提高了煤矸石资源化程度。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种煤矸石梯级利用系统，其特征在于，包括：破碎机(2)、圆振筛(3)、给料机(4)、研磨机(5)、整形机(6)、旋振筛(7)和除尘系统(8)，所述破碎机(2)的出料端与所述圆振筛(3)连接，所述圆振筛(3)的出料端分别连接所述给料机(4)、所述破碎机(2)、所述旋振筛(7)、粗碎石仓(17)和中碎石仓(18)，所述给料机(4)的出料端连接所述研磨机(5)，所述研磨机(5)的出料端连接所述整形机(6)，所述整形机(6)的出料端连接所述旋振筛(7)，所述旋振筛(7)的出料端分别连接所述研磨机(5)、细碎石仓(10)、粗砂仓(11)、中砂仓(12)、细砂仓(13)和精细煤粉仓(9)，所述除尘系统(8)的进料端分别连接所述破碎机(2)、所述圆振筛(3)、所述给料机(4)、所述研磨机(5)、所述整形机(6)和所述旋振筛(7)，所述除尘系统(8)的出料端与所述精细煤粉仓(9)连接；还包括活化改良仓(14)，所述活化改良仓(14)的进料端连接有微生物菌剂仓(15)，所述活化改良仓(14)的出料端连接有人造生态土成品仓(16)；所述圆振筛(3)内设有多块筛孔不同的筛板，筛板孔径有60mm、30mm、20mm和8mm；旋振筛(7)内设有多块筛孔不同的筛网，筛网孔径有8mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm和0.3mm；所述圆振筛(3)将破碎后的煤矸石按照筛分尺寸分成粗煤矸石、细煤矸石、粗碎石、中碎石和砂石；所述砂石输入至旋振筛(7)内，所述旋振筛(7)筛分出中碎石、细碎石、粗砂、中砂、细砂和精细煤粉。
2.如权利要求1所述的煤矸石梯级利用系统，其特征在于：还包括混凝土搅拌仓(19)，所述混凝土搅拌仓(19)分别连接所述粗碎石仓(17)、所述中碎石仓(18)、所述细碎石仓(10)、所述粗砂仓(11)、所述中砂仓(12)、所述细砂仓(13)以及水泥仓(20)。
3.如权利要求1所述的煤矸石梯级利用系统，其特征在于：所述破碎机(2)为颚式破碎机。
4.如权利要求1所述的煤矸石梯级利用系统，其特征在于：所述给料机(4)为电磁振动给料机。
5.一种煤矸石梯级利用方法，其特征在于，基于如权利要求1-4中任一项所述的煤矸石梯级利用系统，该方法包括以下步骤：
S1、上料，将煤矸石原料(1)输入到破碎机(2)内；
S2、初级破碎，破碎机(2)将煤矸石进行破碎，并将破碎后的煤矸石输入至圆振筛(3)内；
S3、初级筛分，圆振筛(3)将破碎后的煤矸石按照筛分尺寸分成粗煤矸石、细煤矸石、粗碎石、中碎石和砂石，所述粗煤矸石重新输入至所述破碎机(2)内进行再次破碎，所述细煤矸石输入至给料机(4)内，所述粗碎石输入至粗碎石仓(17)内，所述中碎石输入至所述中碎石仓(18)内，所述砂石输入至旋振筛(7)内；
S4、均匀给料，所述给料机(4)将细煤矸石均匀输入至研磨机(5)内；
S5、研磨解离，所述研磨机(5)将细煤矸石进行粉碎并输入至整形机(6)内；
S6、整圆除角，所述整形机(6)对进入的物料进行整形去棱角并输入至旋振筛(7)内；
S7、终极筛分，所述旋振筛(7)筛分出中碎石、细碎石、粗砂、中砂、细砂和精细煤粉，所述中碎石重新输入至所述研磨机(5)内进行再次粉碎，所述细碎石输入至细碎石仓(10)内，所述粗砂输入至粗砂仓(11)内，所述中砂输入至中砂仓(12)内，所述细砂输入至细沙仓内，所述精细煤粉输入至精细煤粉仓(9)内；
S8、除尘，所述破碎机(2)、所述圆振筛(3)、所述给料机(4)、所述研磨机(5)、所述整形机(6)及所述旋振筛(7)在运行过程中所产生的粉尘均通过除尘系统(8)收集并最终输入至所述精细煤粉仓(9)内进行储存；
S9、制造产品；根据混凝土或人造生态土的组成，选择相对应的粗碎石、中碎石、细碎石、粗砂、中砂及细沙材料，再配以水、水泥或微生物菌剂进行制造；
所述粗煤矸石的尺寸大于60mm，所述细煤矸石的尺寸为30-60mm，所述粗碎石的尺寸为20-30mm，所述中碎石的尺寸为8-20mm，所述细碎石的尺寸为4.75-8mm，所述粗砂的尺寸为2.36-4.75mm，所述中砂的尺寸为1.18-2.36mm，所述细沙的尺寸为0.3-1.18mm，所述精细煤粉的尺寸小于0.3mm。
6.如权利要求5所述的煤矸石梯级利用方法，其特征在于：将体积占比为30%的细碎石，体积占比为20%的粗砂，体积占比为20%的中砂，体积占比为30%的细沙加入至活化改良反应仓内进行配伍，并添加配占配伍质量比为1%的微生物菌剂进行搅拌活化反应，待活化反应时间过后，以得到人造生态土。
7.如权利要求5所述的煤矸石梯级利用方法，其特征在于：将质量占比为10-15%的水泥，质量占比为5-10%的粗碎石，质量占比为5-10%中碎石，质量占比为5-10%的细碎石，质量占比为5-10%的粗砂，质量占比为10-15%的中砂，质量占比为5-10%的细沙加入混凝土搅拌仓(19)内，并加入适量的水进行搅拌均匀以得到所述混凝土。
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