專利名稱：一種高硫煤矸石的燒結磚固硫方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料的制備方法，特別涉及一種高硫煤矸石的燒結磚固硫方法。
背景技術：
我國是世界上S02污染最嚴重的國家之一，2005年S02排放總量高達2549萬噸，居世界第一，造成的經濟損失高達5000億元人民幣，近幾年仍以5%左右的年速度增長。目前我國酸雨覆蓋面積已經占到國土總面積的40%。
煤矸石是煤礦生產過程中排出的固體廢渣，排放量約為原煤產量的15~20%，我國每年排出的煤矸石約3億噸，由于未找到大宗利用途徑，目前大都露天堆放，保守估計現(xiàn)在堆置數(shù)量達70億噸以上，.占地約70平方公里，而且每年以占地6.7平方公里的速度增長。高硫煤矸石由于其含硫高，容易自燃，排放出大量CO、 C02、 S02等有毒、有害氣體，嚴重周邊生態(tài)環(huán)境。實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須開發(fā)大宗利用煤矸石的有效途徑。
采用煤矸石制備燒結轉是一種綜合利用能源的有效方法，但是對于高硫煤矸石來說，按通常的方法制備燒結磚時，在焙燒過程中釋放的S02氣體嚴重腐蝕設備，且煙氣排放超標；S02氣體對設備的腐蝕和環(huán)境的污染，成為制約資源化利用高硫煤奸石生產燒結建材的瓶頸。

發(fā)明內容
針對以上問題，本發(fā)明提供一種高硫煤矸石燒結磚固硫方法，目的在于將高硫煤矸石燒
結過程中產生的S02氣體以硫酸鹽的形態(tài)固定下來，既能使高硫煤矸石得到資源化、無害化
利用，又可延長設備的使用壽命，消除高硫煤矸石對生態(tài)環(huán)境的危害，同時解決電石渣堆放、填埋造成的二次污染問題。
本發(fā)明的高硫煤矸石燒結磚固硫方法按以下步驟進行
1、 將石灰石粉碎至粒徑在0.125mm以下，將粉碎后的石灰石與電石渣混合，混合比例按重量比為電石渣石灰石=1~4 : 1，獲得固硫劑。
2、 將高硫煤矸石物理破碎至粒徑在2mm以下，并且粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤奸石總重量的70%以上，獲得高硫煤幵石粉。
3、 將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，固硫劑加入量為高硫煤矸石粉重量的20~40%，攪拌均勻，獲得混合物料；向混合物料中加水攪拌均勻，水加入量為混合物料總重量的8~15%，然后在封閉條件下靜軍陳化，陳化時間至少48h，獲得陳化物料。
4、 向陳化物料加水，同時進行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的14~16%，碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)大于等于7;然后在1.5 3MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚坯。
5、將磚坯置于干燥窯內，在50 135'C條件下干燥48~72h，干燥后置于焙燒窯內，以100~150°C/h的速度升溫至320~350°C，以80~100°C/h的速度升溫至500~550°C ，以100~150°C/h的速度升溫至70O~730°C，以80~100°C/h的速度升溫至900~950°C，在900 950。C保溫3~8h，制備成燒結磚-。
上述高硫煤矸石中硫的重量含量為i.8~6%;上述的電石渣為生產乙炔氣、聚m乙烯、聚
乙烯醇等產品排出的廢渣，電石渣中粒度在10~5(^m的部分占電石渣總重量的70~卯％。
本發(fā)明采用電石渣和石灰石作為固硫劑原料，來源廣泛、價格低廉；電石渣屬于較難處理的工業(yè)廢棄物，以往主要以堆放、填埋為主，容易造成二次污染，電石渣作為復合固硫劑配料之一，資源化利用后可節(jié)省大量廢渣堆存占地，對保護國土資源極為有利；另一主要輔料石灰石是廣泛應用的工業(yè)原料，取材方便，生產成本低。本發(fā)明將高硫煤矸石焙燒過程中產生的S02氣體以硫酸鹽形態(tài)固定下來，有效的降低S02的排放量，固硫率達86%以上，可消除煙氣排放對生態(tài)環(huán)境的破壞，延長焙燒設備的使用壽命，并且將經過處理后的高硫煤矸石制備成燒結磚，為實現(xiàn)高硫煤矸石的減量化、無害化、資源化利用開辟了一條新途徑。
具體實施例方式
以下實施例為本發(fā)明優(yōu)選實施例，本發(fā)明所處理的燥矸石為硫含量在1.8~6%的高硫煤矸石，其他成分的煤矸石也能夠應用本發(fā)明的方法。本發(fā)明實施例中采用的其他原料為選用材料，實際使用時不限于該成分的原料。
本發(fā)明實施例中釆用的石灰石成分按重量百分比為Si021.9~6.1%， Fe2O32.0~4.5%，Al2032.2~5.1%， Ca046.9~52.7%， MgO0.2~0.3%，燒失量37.9~42.7%。
本發(fā)明實施例中采用的高硫煤矸石成分按重量百分比為Si02 45~65%， Al20315~35%，F(xiàn)e203l~7%， Ca01~2%， S 1.8~6%， MgO 1~3%， R20 1~2.5%，燒失量10 17%。
本發(fā)明實施例中采用的電石渣成分按重量百分比為CaO 55.4~68.5%， AI2032.22-3.36%,Fe2O30.48~3.36%, Si02 2.69~7.13%， MgO0.2~0.3%，燒失量13.7~22.48%。
本發(fā)明實施例中采用的碾壓輥碎設備為濕式輪碾機'。
本發(fā)明實施例中采用的磚坯壓制設備為真空擠泥機，工作壓力為1.5~3MPa。實施例1
將石灰石粉碎，全部過120目篩，粒徑0.125mm以下，將粉碎后的石灰石與電石渣混合，混合比例按重量比為電石渣石灰石=4 : 1，獲得固硫劑。上述電石渣粒度在10~50pm的部將高硫煤矸石物理破碎至粒徑在2mm以下，并且粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石總重量的75%，獲得高硫煤奸石粉。
將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，固硫劑加入量為高硫煤矸石粉總重量的40%，攪拌均勻，獲得混合物料；向混合物料中灑水并攪拌均勻，使混合物料濕化，灑水量為混合物料總重量的15%，然后在封閉條件下靜置陳化48h，獲得陳化物料。
向陳化物料加水，采用碾壓輥碎設備進行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的16%，碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為9;然后在3MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚坯。
將磚坯置于干燥窯內，在50 135'C條件下干燥48h，干燥后置于焙燒窯內，以100-150°C/h的速度升溫至320°C，以80~100°C/h的速度升溫金500°C，以100~150°C/h的速度升溫至70(TC,以80 10(TC/h的速度升溫至90(rC,在90(TC保溫8h，制備成燒結磚。在焙燒階段，高硫煤矸石內含的可燃碳陸續(xù)完全燃燒，所含的無機硫成分也在各個階段與固硫劑發(fā)生反應，生成硫酸鹽物質。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量為5.24%，焙燒完成后的產品中硫酸鹽中的硫元素重量占高硫煤矸石中硫元素的重量百分比(固硫率)為94%。實施例2
將石灰石粉碎，全部過120目篩，粒徑0.125mm以下，將粉碎后的石灰石與電石渣混合，混合比例按重量比為電石渣石灰石=3 : 1,獲得固硫劑。上述電石渣粒度在10~5(Him的部分占電石渣總重量的75%。
將高硫煤矸石物理破碎至粒徑在2mm以下，并且粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石總重量的72%，獲得高硫煤矸石粉。
將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，固硫劑加入量為高硫煤矸石粉總重量的35%，攪拌均勻，獲得混合物料；向混合物料中灑水并攪拌均勻，使混合物料濕化，灑水量為混合物料總重量的12%，然后在封閉條件下靜置陳化48h，獲得陳化物料。
向陳化物料加水，采用碾壓輥碎設備進行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的15%，碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為8;然后在2MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚坯。 '
將磚坯置于干燥窯內，在50 135。C條件下干燥48ii，干燥后置于焙燒窯內，以100~150°C/h的速度升溫至320°C，以80~100°C/h的速度升溫至500°C，以100~150°C/h的速度升溫至700。C，以80-100°C/h的速度升溫至95(TC，在950。C保溫4h，，制備成燒結磚。在焙燒階段，高硫煤矸石內含的可燃碳陸續(xù)完全燃燒，所含的無機硫成分也在各個階段與固硫劑發(fā)生 反應，生成硫酸鹽物質。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量為4.37%，焙燒完成后固硫率為92%。 實施例3
將石灰石粉碎，全部過120目篩，粒徑0.125mm以下，將粉碎后的石灰石與電石渣混合， 混合比例按重量比為電石渣石灰石=2 : 1，獲得固硫劑。上述電石渣粒度在10 50pm的部 分占電石渣總重量的卯％。
將高硫煤矸石物理破碎至粒徑在2mm以下，并且粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸 石總重量的70%，獲得高硫煤矸石粉。
將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，固硫劑加入量為高硫煤矸石粉總重量的30%,攪拌均 勻，獲得混合物料；向混合物料中灑水并攪拌均勻，使混合物料濕化，灑水量為混合物料總 重量的10%，然后將混合物料在封閉條件下靜置陳化50h，獲得陳化物料。
將陳化物料加水，采用碾壓輥碎設備進行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的14%， 碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為9;然后在2MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚 坯。
將磚坯置于干燥窯內，在50 135。C條件下干燥48h，干燥后置于焙燒窯內，以100~150 °C/h的速度升溫至320°C，以80~100°C/h的速度升溫至500°C，以100~150°C/h的速度升溫 至700°C，以80~100°C/h的速度升溫至900°C，在900'C保溫6h，，獲得燒結磚。在焙燒階段， 高硫煤矸石內含的可燃碳陸續(xù)完全燃燒，所含的無機硫成分也在各個階段與固硫劑發(fā)生反應， 生成硫酸鹽物質。'
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量為4.09%，固硫率為91%。 實施例4
將石灰石粉碎，全部過120目篩，粒徑0.125mm以下，將粉碎后的石灰石與電石渣混合， 混合比例按重量比為電石渣石灰石=1 : 1，獲得固硫劑。上述電石渣粒度在10~50pm的部 分占電石渣總重量的70%。
將高硫煤矸石物理破碎至粒徑在2mm以下，并且粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸 石總重量的71%，獲得高硫煤矸石粉。
將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，固硫劑加入量為高硫煤矸石粉總重量的20%，攪拌均 勻，獲得混合物料；向混合物料中灑水并攪拌均勻，使混合物料濕化，灑水量按水占混合物 料總重量的8%，然后將混合物料在封閉條件下靜置陳化48h，獲得陳化物料。
6將陳化物料加水，采用碾壓輥碎設備進行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的15%， 碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)為7;然后在2.5MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚 坯。
將磚坯置于干燥由內，在5(M35-C條件下干燥48h，干燥后置于焙燒窯內，以100~150 。C/h的速度升溫至320°C，以80~100°C/h的速度升溫至500°C，以10(M50°C/h的速度升溫 至700°C，以80~100°C/h的速度升溫至950°C，在950。C保溫3h，，獲得燒結磚。在焙燒階段， 高硫煤矸石內含的可燃碳陸續(xù)完全燃燒，所含的無機硫成分也在各個階段與固硫劑發(fā)生反應， 生成硫酸鹽物質。
原料高硫煤矸石中的硫元素重量含量為3.74%，焙燒完成后固硫率為86%。
權利要求
1、一種高硫煤矸石的燒結磚固硫方法，其特征在于按以下步驟進行(1)將石灰石粉碎至粒徑在0.125mm以下，將粉碎后的石灰石與電石渣混合，混合比例按重量比為電石渣∶石灰石＝1～4∶1，獲得固硫劑；(2)將高硫煤矸石物理破碎至粒徑在2mm以下，獲得高硫煤矸石粉；(3)將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，固硫劑加入量為高硫煤矸石粉重量的20～40％，攪拌均勻，獲得混合物料；向混合物料中加水攪拌均勻，水加入量為混合物料總重量的8～15％，然后在封閉條件下靜置陳化，陳化時間至少為48h，獲得陳化物料；(4)向陳化物料加水，并進行碾壓和攪拌，水加入量為陳化物料重量的14～16％，碾壓并攪拌至物料的可塑性指數(shù)大于等于7；然后在1.5～3MPa的條件下將加水后的陳化物料壓制成磚坯；(5)最后將磚坯置于干燥窯內，在50～135℃條件下干燥48～72h，干燥后置于焙燒窯內，以100～150℃/h的速度升溫至320～350℃，以80～100℃/h的速度升溫至500～550℃，以100～150℃/h的速度升溫至700～730℃，以80～100℃/h的速度升溫至900～950℃，在900～950℃保溫3～8h，制備成燒結磚。
2、 根據權利要求1所述的一種高硫煤矸石的燒結磚固硫方法，其特征在于所述的高硫煤石干石中硫的重量含量為1.8~6%。
3、 根據權利要求I所述的一種高硫煤矸石的燒結磚固硫方法，其特征在于所述的電石渣中粒度在10~50|im的部分占電石渣總重量的70~90%。
4、 根據權利要求1所述的一種高硫煤矸石的燒結多孔磚的制備方法，其特征在于粉碎高硫煤矸石后，粒徑在0.3mm以下的部分占高硫煤矸石總重量的70%以上。
全文摘要
一種高硫煤矸石的燒結磚固硫方法，涉及一種建筑材料的制備方法，按以下步驟進行(1)將石灰石粉碎，再與電石渣混合，獲得固硫劑；(2)將高硫煤矸石物理破碎，獲得高硫煤矸石粉；(3)將固硫劑加入到高硫煤矸石粉中，攪拌均勻，獲得混合物料；加水攪拌均勻，然后靜置陳化，獲得陳化物料；(4)向陳化物料加水，并進行碾壓和攪拌，然后壓制成磚坯；(5)將磚坯干燥后置于焙燒窯內焙燒，獲得燒結磚。本發(fā)明的方法能夠將高硫煤矸石燒結過程中產生的SO₂氣體以硫酸鹽的形態(tài)固定下來，為實現(xiàn)高硫煤矸石的減量化、無害化、資源化利用開辟了一條新途徑。
文檔編號C04B28/00GK101565291SQ20091001191
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權日2009年6月9日
發(fā)明者馮慎明, 孫曉剛, 徐世達, 施秋峰, 武振華, 牛雷雷, 軍 邢, 邱景平, 黃文柏 申請人:東北大學