煤矸石综合利用项目可行性研究报告(8)

下面介绍几种技术比较成熟、生产投资少、能耗低、销路好、或用矸量较大，可以较好地将煤矸石综合利用，起到保护环境作用的煤矸石利用途径。

1、煤矸石作筑路和充填材料

煤矸石是很好的筑路材料，它具有很好的抗风雨侵蚀性能。 目前，国内使用煤矸石作筑路材料的不多，有待开拓。在道略建设中，特别是在乡镇公路中使用煤矸石．可以降低筑路成率，改善环境，减少排放煤矸石占用的土地，是综台利用煤矸石的一条重要途径途径。

煤矸石作塌陷区复地的充填材料，在我国部分煤矿已积累了很好的经验，充填塌陷区复地有以下两种办法：一是将矿井或选煤厂所排的煤矸石直接坍塌陷坑，推平、覆土造地。二是在建井过程中或生产初期．塌陷区尚未形成或未终止沉降时，在首粟区上方，根据地表下沉预计的深度、范围，预先排放矸石，称为预排放矸复地。

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2、煤矸石造气

煤矸石煤气炉造气原理与一般煤气发生炉基本相同嘲。原料可采用灰分选70—80%、发热量为0.418×104～0.502×104KJ/kg的煤矸石，所得煤气的发热量可选0．293×104～0．46×104KJ/m3左右，矸石造气的特点是燃料不需破碎，能减少烟尘，改善环境，且构造简单，投资不大．制作容易，一次投煤，一次清渣．但存在的问题是结渣严重，气化效率低，不能连续地、稳定地进行造气。

3、煤矸石发电

煤矸石发电的关键，是它的燃烧加工问题。由于其发热量低，故不能用一般燃烧锅炉燃烧处理，研究和生产实践表明．沸腾炉是燃烧煤矸石较好的一种、世菩，特别适于处理粉碎后的煤矸石。

1)沸腾炉结构与工作原理

煤矸石沸腾炉尾一种横断面为圆形的竖式燃烧器，非常类似于焚化污泥的流化床。炉底为装有风帽的布气扳，下部是一风箱，空气由鼓风机送风箱经风帽进入炉内。气流在沸腾段的下半部一定范围内有足够大的速度，可使大颗粒在底部良好沸腾．防止大小颗粒分层，减少炭层的形成。沸腾段的上半部截面较大．风速较低，能使较小颗粒沸腾。悬浮段温度在850-1050度，一方面可使由沸腾段气体央带出来的小颗粒降低运动速度，咀便自由沉降；另一方面可延长飞灰在炉内的停留时间，以便继续燃烧。受热埋管布设在沸腾段，可直接受沸腾段层热粒子的冲击。

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2)沸腾炉特点

煤计石沸腾锅炉是我国20多年来发展起来的一种新型燃烧锅炉，与一艘锅炉相比，具有以下优点：

A、强化燃料的燃烧，一般燃煤锅炉不能燃烧的煤矸石，在沸腾炉内都能稳定而有效的燃烧。

B、强化热量传导，由于受热埋管受热面积太，故传热效率高。 C、节省钢材和投资，由于其具有强化燃烧和强化传热的特点．锅炉体积不大，可节省受热面钢材。

D、节省大量优质煤。

E、容易实现机械化和自动化，沸腾炉采取连续给料和排渣，可减少笨重体力劳动，节省体力。

F、沸腾炉渣可以综合利用，这种炉渣具有低温烧透的特点，含炭量低。为其综合利用创造了条件，适于生产建材和提取含铝化工产品。

3）沸腾炉烧渣的活性及其综台利用

用沸腾炉燃烧煤研石．大约剩下80％的灰渣，称为沸腾炉渣或煤矸石烧渣。当燃烧温度控制在750_+50℃时，煤矸石中含水高岭石矿物分解成无水偏高岭土及部分可溶性氧化硅和氧化铝而产生活性。

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活性是评价煤矸石烧渣质量的标准，煤矸石烧培的活性与其燃烧温度有关，燃烧温度在750\以下．烧渣活性较小，但在此温度下．燃烧所需时间长．为了缩短燃烧时间，温度一般控制在750-900’C之间。煤矸石在不同温度下燃烧所得烧渣的活性分析。

对于含铁臵低、含铝量高的煤矸石烧渣，可采用盐酸或硫酸来处理，生产出结晶氯化铝、聚台氯化铝、铝铵矾、三氧化二铝等多种化工产品。

4、煤矸石作为化工原拌刈

煤矸石所含的许多元素中，Si02和Al203是含量最高的。因此，通过不同方法，提取其中一种元素或生产硅铝材料是煤矸石化工利用的主要途径。其中有烧结、自行糟化法同时生产氯化铝和水泥；硫酸法生产氧化铝或硫酸铝；盐酸和硫酸法浸取煤矸石，制取氧化铝、聚合铝、水玻璃和白炭黑等；生产铵明矾。其中氯化铝和聚合铝是用途最为广泛的产品，它们都可用作净水剂。结晶氯化铝可以作为熔模精密铸造工业中的硬化剂和造纸工业中的硬化剂和施腔沉淀剂。聚合铝还可用作水泥速凝剂．耐火材料的凝结剂等。生产实践表明：作为铝盐原料的沸腾炉渣必须符告下列三个条件：a、矿物组分杂质含量要低．含铁量应控制在1.5%以下，钙镁也应控制在0.5%以下；b、氧化铝含量要高，一般要求在35%以上：c、酸溶出率要高(一般要求大于80%)。

为了分离AL和SI的化合物(存在于高岭土中的)，可以利用生成气态CO的反应来实现。在这种过程中，si02被还原成升华产物，其中由石英和碳的混合物制取白炭黑就是基于这个反应。

以高硫矸石为原料，生产硫磺和硫酸的工业化过程也已实现。

5、煤矸石作为肥料州

煤矸石作为肥料．就途径来说有两个方面，一种是沸腾炉渣直接

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作肥料使用；一种是通过矸石造气制氨水。

长期施用氮磷钾的农田土壤中缺乏硼、硅酸和氧化镁，用煤矸石或沸腾炉灰制成的基肥正好可吼补充这些成分，而成为很好的土壤调节剂。也可以把矸石磨碎．掺在有机肥和过磷酸钙或氯化氨中使用。矸石作为肥料的价值，是由于在土壤微生物作用下，矸石能提高有机质、氮化物和磷化物的活性。同时，矸石还能帔收丈量铵盐和磷的氧化物．使其保存在土壤中而阻止其向大气中的挥发。

在利用煤矸石所得到的氨水中。除含有氢氧化铵外。还含有亚硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸态氮及磷、钾等，是一种复台肥料，适于用作底肥和追肥。

6、利用煤矸石生产水泥

煤矸石的化学成分和粘土相似，可用于筑路、生产烧结砖及非烧结砖、混凝土制品、砌筑砂浆材料和陶粒等轻骨料。有的煤矸石含硅较高，可作为硅质原料用作水泥原料和混合材．可?代替砂子，生产蒸养砖等。大部分粘土岩型煤矸石可阻用来生产普通硅酸盐水泥。高铝煤矸石可用来生产早强、速凝特种水泥。用煤矸石制造水泥主要是做水泥的原料和掺台料。

1)煤矸石作原燃料生产水泥

煤矸石能作原燃料生产水泥，是由于煤矸石和粘土的化学成分相当．代替粘土提供硅质铝质成分；煤秆石能释放一定热量，可代替部分燃料。

煤矸石作原燃料生产水泥的工艺过程与生产普通水泥基本相同。将原燃料按一定比例配台．磨细成生料，烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的熟料．再加^适量的石膏和混台材料，磨成细粉而制成水泥，即所谓?二磨一烧?。

用作水泥原燃料的大多数煤矸石，其质量须符合下表的规定。