本發(fā)明涉及一種人造石的制備方法，和由該方法制成的人造石。

背景技術(shù)：

人造石生產(chǎn)目前分為兩種生產(chǎn)方法，一種為常溫或低溫生產(chǎn)方法，一種為高溫生產(chǎn)方法。前者是采用有機(jī)膠凝劑如不飽和聚酯樹脂，和無機(jī)膠凝劑，如菱苦土，添加一些不同細(xì)度填料、顏料以及玻璃纖維等助劑，經(jīng)混合、攪拌、澆注、膠凝、固化等工序制成一種新型建筑飾品，如有機(jī)玻璃鋼或無機(jī)玻璃鋼產(chǎn)品。

CN102898070A公開了生物基人造石英石及其生產(chǎn)工藝。人造石英石組成包括石英砂、石英粉、固化樹脂、固化劑、木質(zhì)素、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑、顏料和消泡劑。具體公開的生產(chǎn)方法包括：(1)按照配方組分將木質(zhì)素粉末與各組分混合，在真空或常壓下攪拌混合均勻；(2)將上述混合后的材料轉(zhuǎn)移至真空壓機(jī)中，在真空條件下將混合物振動(dòng)壓實(shí)，放入烘箱中在一定溫度下進(jìn)行初步固化，然后再升高溫度進(jìn)行后固化；(3)脫模、定厚、拋光、切割制得成品。

CN103396039A公開了一種新型人造石臺(tái)盆及其生產(chǎn)方法。新型人造石臺(tái)盆的制備原料包括不飽和聚酯樹脂、重質(zhì)碳酸鈣、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、白色漿和固化劑。具體公開的方法包括：(1)選用玻璃纖維和高強(qiáng)度聚酯樹脂混合制作模具，用模具專用清洗劑清洗干凈；(2)模具在使用前在模具內(nèi)表面均勻涂抹一層脫模劑，然后在模具內(nèi)均勻噴涂8376表層聚酯樹脂；(3)制作內(nèi)部填充料，將不飽和聚酯樹脂和重質(zhì)碳酸鈣粉按比例投入到真空攪拌機(jī)內(nèi)，并加入白色漿、促進(jìn)劑、引發(fā)劑，在真空狀態(tài)下攪拌；(4)填充料進(jìn)入 模具之前通過定速泵均勻?qū)⒐袒瘎┳⑷氚枇陷斔凸艿溃?5)將攪拌后的填充料倒入模具中，將模具帶料同入真空箱脫泡，然后出真空箱入控溫固化機(jī)快速初凝；(6)將產(chǎn)品置于烘烤架上，加以固定，送入高溫烘烤流水線進(jìn)行高溫固化；(7)進(jìn)行產(chǎn)品的切割和打孔；(8)整修拋光；(9)檢驗(yàn)包裝。

CN103204661A公開了高抗沖人造石英板材及其生產(chǎn)工藝。該板材制備原料包括石英砂、石英粉、粘合劑、鐵礦渣、巖棉纖維、煅燒鋁礬土、硫酸鈣晶須、水玻璃、粉煤灰、異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯和顏料。具體公開的方法包括：(1)將硫酸鈣晶須、煅燒鋁礬土分別干燥后加入高速混合機(jī)中，再加入異丙基二硬脂酰氧基鋁酸酯，在110-120℃下以500-1000rpm的速度攪拌混合20-30min，再加入水玻璃繼續(xù)攪拌5-10min后，加入粉煤灰在以1500-2000rpm的速度共混4-6min，送入造粒機(jī)中造粒，粒徑控制在2-4mm，即得粉煤灰包覆顆粒，烘干，待用；(2)將上述制得粉煤灰包覆顆粒與余下各原料加入攪拌機(jī)中攪拌均勻，不留死角，結(jié)合顆粒度的大小，攪拌速度可調(diào)節(jié)0-1500rpm，物料在攪拌機(jī)內(nèi)經(jīng)調(diào)比攪拌結(jié)束后，入混料盤邊，邊轉(zhuǎn)邊灑料，使物料更進(jìn)一步均勻混合，然后送入攪拌機(jī)再充分混合，物料更加均勻，花色均勻、清晰、仿真度高；(3)將混合好的物料送入打散機(jī)把一些沒有攪拌結(jié)團(tuán)的物料進(jìn)一步打散，打散過后，經(jīng)電子計(jì)量進(jìn)入布料機(jī)內(nèi)布料，然后送進(jìn)制板模中，將制板模送入成型壓機(jī)在真空、振動(dòng)、加壓下進(jìn)行成型，壓制頻率52-62Hz，壓制時(shí)間150-200s，壓力1.5-3.0MPa，真空度-100～-95Pa；(4)將成型的板材送入固化箱固化，固化溫度為80-90℃，時(shí)間為40-550min；(5)板材固化結(jié)束后，經(jīng)定厚、拋光深加工處理，即制得人造石英石板材。

可以看出，目前還沒有將煤氣化過程中產(chǎn)生的煤渣直接進(jìn)行生產(chǎn)為人造石的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決如何將煤氣化過程中產(chǎn)生的煤渣和其它廢渣料進(jìn)行利用的問題，提供了一種人造石及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種人造石的制備方法，包括：將第一煤料和第一氣化劑在氣化單元中進(jìn)行氣化反應(yīng)，得到熔融態(tài)渣液和粗煤氣；將從所述氣化單元排出的所述熔融態(tài)渣液直接鑄造成為人造石。

本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明方法制得的人造石，該人造石按照GB/T9966.1-2001規(guī)定測試得到的平均壓縮強(qiáng)度超過100MPa。

本發(fā)明提供的方法將煤氣化與人造石生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合，充分利用氣化爐排出的熔融態(tài)渣液的高溫顯熱，有效地進(jìn)行煤渣和其它固體廢渣(如粉煤灰)生產(chǎn)建材，減少固廢污染，變廢為寶。同時(shí)減少粗煤氣中煤渣的含量，減輕后續(xù)煤氣凈化過程新鮮水的使用量和廢水產(chǎn)生量。本發(fā)明的方法在渣液成型系統(tǒng)最后得到的產(chǎn)物按照GB/T9966.1-2001規(guī)定進(jìn)行測試，平均壓縮強(qiáng)度超過100MPa，是一種性能達(dá)到或超過天然石的人造石。該人造石類似火成巖，強(qiáng)度較大，多孔，具有絕熱作用，可作為外墻壁裝飾磚或鋪地用磚；也可作為耐火材料，用于窯爐砌筑等。

本發(fā)明提供的方法中，氣化反應(yīng)過程分成二次接觸階段，可以利用粗煤氣的高溫?zé)崮苡挚梢岳酶稍劢禍販p少粗煤氣中攜帶的煤渣，減少粗煤氣進(jìn)一步冷卻時(shí)對廢鍋操作的影響，如降低廢鍋操作的掛渣問題，以及減輕后續(xù)煤氣凈化的壓力，進(jìn)而減少凈化用水量和廢水的生產(chǎn)量。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在

附圖中：

圖1是本發(fā)明的人造石制備方法的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明的渣坯弧形連鑄機(jī)的示意圖；

圖3是本發(fā)明的方法中氣化單元的示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1-渣包 2-中間包 3-結(jié)晶器 4-二次冷卻區(qū)

5-振動(dòng)裝置 6-鑄坯 7-輸送輥道 8-切割設(shè)備

9-拉坯矯直機(jī)

100-氣化單元 110-氣化室 111-第二噴嘴 112-第一噴嘴

113-粗煤氣出口 120-熔渣池 121-第三噴嘴 122-渣液出口

123-連通口

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種人造石的制備方法，如圖1所示，將第一煤料和第一氣化劑在氣化單元中進(jìn)行氣化反應(yīng)，得到熔融態(tài)渣液和粗煤氣；將從所述氣化單元排出的所述熔融態(tài)渣液直接鑄造成為人造石。

本發(fā)明中，不將所述熔融態(tài)渣液激冷為固體的渣料排出氣化單元，而是保持所述熔融態(tài)渣液的高溫流動(dòng)液態(tài)排渣，然后將所述熔融態(tài)渣液進(jìn)入渣液成型系統(tǒng)中進(jìn)行鑄造成為人造石。

根據(jù)本發(fā)明，該方法進(jìn)一步包括：向所述氣化單元中通入干渣粉，所述干渣粉為粉煤灰、電石生產(chǎn)渣、高爐渣和/或硫酸生產(chǎn)廢渣，所述干渣粉的灰熔點(diǎn)為1150℃～1400℃，平均粒徑為0.01mm～1mm。

本發(fā)明中，進(jìn)一步添加由其他廢渣得到的所述干渣粉，既可以將其它廢渣如粉煤灰、硫酸廢渣等熔融為液體制成人造石，實(shí)現(xiàn)其它廢渣的利用；也 可以降低所述氣化單元排出粗煤氣的溫度。所述干渣粉可以不參與氣化反應(yīng)。所述干渣粉的特性主要是控制灰熔點(diǎn)和粒徑，使其能夠通過與粗煤氣的接觸換熱轉(zhuǎn)化后加入熔融態(tài)渣液，從而利于后續(xù)的鑄造成型工序。

本發(fā)明中，在將第一煤料、干渣粉和第一氣化劑都通入氣化單元進(jìn)行所述氣化反應(yīng)，從氣化單元排出粗煤氣和熔融態(tài)渣液，其中熔融態(tài)渣液進(jìn)入渣液成型系統(tǒng)鑄造成為人造石。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述氣化反應(yīng)包括先將所述第一氣化劑與所述第一煤料進(jìn)行一次接觸，產(chǎn)生粗煤氣和所述熔融態(tài)渣液；然后將所述粗煤氣與所述干渣粉進(jìn)行二次接觸；其中，所述干渣粉將所述粗煤氣降溫并減少所述粗煤氣中攜帶的干煤渣，同時(shí)所述粗煤氣將所述干渣粉加熱且形成的產(chǎn)物加入所述熔融態(tài)渣液。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，如圖3所示，所述氣化單元100包括氣化室110和熔渣池120，所述熔渣池位于所述氣化室的下方且與所述氣化室連通；所述氣化室的下部設(shè)有將所述第一煤料和所述第一氣化劑噴入所述氣化室內(nèi)部的第一噴嘴111，在所述第一噴嘴的上方設(shè)有將所述干渣粉噴入所述氣化室內(nèi)部的第二噴嘴112；所述第一煤料和所述第一氣化劑從所述第一噴嘴噴入所述氣化室內(nèi)部進(jìn)行所述一次接觸產(chǎn)生所述粗煤氣和所述熔融態(tài)渣液；同時(shí)所述粗煤氣向上流動(dòng)與從所述第二噴嘴噴入所述氣化室內(nèi)部的所述干渣粉進(jìn)行所述二次接觸，以使所述粗煤氣被降溫并減少攜帶的煤渣量，同時(shí)所述干渣粉被加熱且形成的產(chǎn)物加入所述熔融態(tài)渣液，進(jìn)入所述熔渣池。

本發(fā)明中，所述第一噴嘴和所述第二噴嘴均有多個(gè)，可以均勻環(huán)繞所述氣化室設(shè)置。在所述氣化室的頂部設(shè)有粗煤氣出口113，用于將得到的粗煤氣排出所述氣化單元，可以提供到后續(xù)的廢鍋單元。在所述氣化室的底部設(shè)有連通口123，通過該連通口將在所述氣化室得到的熔融態(tài)渣液排入所述熔 渣池。在所述熔渣池的底部還可以設(shè)有渣液出口122，用于出渣到后續(xù)的渣液成型系統(tǒng)。

本發(fā)明中，所述氣化單元可以為氣化爐，例如可以為常壓氣流床氣化爐(包括煤料和水煤漿氣化爐)或融浴床氣化爐。所述第一煤料和所述第一氣化劑可以共用所述第一噴嘴，例如可以將所述第一氣化劑通入所述第一煤料中，然后一起從所述第一噴嘴噴入所述氣化室內(nèi)?？刂扑鰵饣覂?nèi)的溫度為所述氣化反應(yīng)溫度。

本發(fā)明中，氣化爐還可以設(shè)有液位控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及渣口開閉控制部件。所述氣化室及熔渣池可以采用耐火材料襯里或水冷壁，也可以二者結(jié)合。

本發(fā)明中的所述氣化單元或優(yōu)選的氣化爐，相比于現(xiàn)有技術(shù)，增加設(shè)置了所述第一噴嘴，同時(shí)取消了現(xiàn)有技術(shù)在所述連通口外圍設(shè)置的激冷部件。

本發(fā)明中，所述第一氣化劑可以為氧氣。所述第一煤料可以為低階煙煤或褐煤及其半焦粉經(jīng)磨粉后得到的產(chǎn)物。所述第一煤料的平均粒徑可以為0.01～1mm。所述干渣粉的平均粒徑可以為0.01～1mm。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述氣化反應(yīng)還包括在所述熔渣池中將所述熔融態(tài)渣液與第二氣化劑、第二煤料進(jìn)行三次接觸，使所述熔融態(tài)渣液和所述第二煤料進(jìn)行熔渣氣化同時(shí)維持所述熔渣池的溫度。所述熔渣氣化的原理是將第二煤料和第二氣化劑(如氧氣)噴入熔渣池中，利用熔渣池內(nèi)的熔融態(tài)渣液高溫實(shí)現(xiàn)氣化；所述熔渣氣化的過程中，所述第二煤料和第二氣化劑噴入所述熔融態(tài)渣液還具有攪拌作用，控制第二煤料與第二氣化劑的比例可以調(diào)節(jié)所述熔渣池的溫度。所述熔渣池是對外封閉的。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，如圖3所示，所述熔渣池還設(shè)有第三噴嘴121，用于向所述熔融態(tài)渣液中噴入所述第二氣化劑和所述第二煤料，進(jìn)行所述三次接觸。

可以優(yōu)選在所述熔渣池的中部的側(cè)壁上設(shè)置所述第三噴嘴，更優(yōu)選設(shè)置所述第三噴嘴在所述熔渣池的切線方向上。所述第三噴嘴可以有多個(gè)，可以均勻環(huán)繞所述熔渣池設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，煤料和所述干渣粉的重量比為1:0.1～1:0.5。保證獲得的產(chǎn)物可以作為人造石使用。

需要說明的是，本發(fā)明中，煤料的加入量考慮所述第一接觸和所述第三接觸中加入的所述第一煤料和所述第二煤料的總量，即所述第一煤料和所述第二煤料的總量與所述干渣粉的重量比為1:0.1～1:0.5。所述第二煤料可以與所述第一煤料相同，不再贅述。進(jìn)一步地，為了滿足最終得到的人造石的組成要求，優(yōu)選所述第一煤料與所述第二煤料的重量比為1:0.1～1:0.3。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，氣化劑的用量為300Nm³/t煤～600Nm³/t煤。即相對于1噸煤需要?dú)饣瘎?00Nm³～600Nm³。保證煤料的充分氣化，完成煤氣化產(chǎn)生粗煤氣。此處氣化劑的用量為所述第一氣化劑和所述第二氣化劑的用量總和，具體所述第一氣化劑的用量只要完成所述第一接觸即可，所述第二氣化劑的用量只要完成所述第三接觸即可。所述第二氣化劑可以與所述第二氣化劑相同，不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明，所述氣化反應(yīng)的溫度控制高于所述煤料的熔點(diǎn)100℃。優(yōu)選情況下，所述氣化反應(yīng)的溫度為1300℃～1800℃，優(yōu)選為1350℃～1500℃；所述氣化反應(yīng)的壓力為0.1～0.5MPa；所述熔融態(tài)渣液的溫度為1250℃～1700℃，優(yōu)選為1350℃～1400℃。

根據(jù)本發(fā)明，所述氣化單元液態(tài)排出的熔融態(tài)渣液不進(jìn)行激冷而直接高溫進(jìn)入所述渣液成型系統(tǒng)進(jìn)行加工。優(yōu)選情況下，所述鑄造成為人造石的方法包括渣液連鑄或渣液模鑄。所謂連鑄是將高溫渣液經(jīng)澆注、冷凝、切割而直接得到注坯的工藝。所謂模鑄是將高溫渣液澆注到一個(gè)個(gè)的渣模中，澆注塊在結(jié)晶爐中逐漸降溫，結(jié)晶固化為成形塊，冷卻后的塊可直接作為建筑砌 塊，或作為板材加工的原料。

本發(fā)明中，將所述熔融態(tài)渣液進(jìn)行所述鑄造成為人造石。優(yōu)選地，將所述熔渣池中的物質(zhì)排出進(jìn)行所述鑄造成為人造石。所述熔渣池中的物質(zhì)優(yōu)選可以包括所述第一煤料經(jīng)所述第一接觸形成的熔融態(tài)渣液、所述干渣粉經(jīng)所述第二接觸形成的產(chǎn)物，以及所述第二煤料經(jīng)所述第三接觸形成的產(chǎn)物。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述鑄造成為人造石的過程在渣液成型系統(tǒng)中實(shí)施，所述渣液成型系統(tǒng)包括出渣單元、渣坯連鑄單元和渣坯加工單元，在所述渣液成型系統(tǒng)中，所述熔融態(tài)渣液以10℃/h～1200℃/h的降溫速率由1250℃～1700℃降至室溫。優(yōu)選地，將所述熔渣池中的物質(zhì)以10℃/h～1200℃/h的降溫速率由1250℃～1700℃降至室溫。在所述渣液成型系統(tǒng)中，高溫渣液逐漸冷卻，優(yōu)選所述降溫速率可以為60℃/h～1200℃/h，以避免獲得的人造石產(chǎn)品因應(yīng)力變化出現(xiàn)崩裂的情況。

本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述渣液連鑄采用弧形連鑄機(jī)，包括主體設(shè)備、輔助設(shè)備、工藝性設(shè)備，以及自動(dòng)控制與檢測儀表四大部分組成。如圖2所示，主體設(shè)備主要包括：澆注設(shè)備(渣包承運(yùn)設(shè)備、中間包及其小車)，結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置、二次冷卻支撐導(dǎo)向裝置、拉坯矯直設(shè)備、鑄坯切割設(shè)備等。輔助設(shè)備主要包括出坯及精整設(shè)備(輥道、拉坯機(jī)、冷床等)。工藝設(shè)備主要包括中間包烘烤裝置、結(jié)晶器潤滑裝置、供水及水處理設(shè)備等。自動(dòng)控制與檢測儀表主要包括結(jié)晶器液面的測量及顯示系統(tǒng)，過程控制及計(jì)算機(jī)等。

如圖2所示，以所述熔融態(tài)渣液為例，所述渣液連鑄的生產(chǎn)流程為：將熔融態(tài)渣液由渣包1經(jīng)中間包2連續(xù)不斷地注入一個(gè)或一組水冷銅制結(jié)晶器3。結(jié)晶器3的底部由引坯桿承托，引坯桿與結(jié)晶器3內(nèi)壁四周嚴(yán)格密封。注入結(jié)晶器3的熔融態(tài)渣液進(jìn)行強(qiáng)烈冷卻，迅速形成具有一定形狀和坯殼厚度的初始鑄坯；當(dāng)結(jié)晶器3內(nèi)的熔融態(tài)渣液澆注到一定高度時(shí)，啟動(dòng)拉矯機(jī)， 同時(shí)以振動(dòng)裝置5振動(dòng)結(jié)晶器3，拉輥夾住引坯桿以一定速度拉出初始鑄坯，經(jīng)過二次冷卻區(qū)4直至形成完全凝固的鑄坯6。鑄坯6經(jīng)拉坯矯直機(jī)9矯直后，脫去引坯裝置，再經(jīng)切割設(shè)備8切割成定尺長度，由輸送輥道7送至鑄坯加工車間進(jìn)一步加工為不同規(guī)格建筑材料。

本發(fā)明中，所述熔融態(tài)渣液，優(yōu)選所述熔渣池中的物質(zhì)經(jīng)所述渣液成型得到的制品，經(jīng)GB/T9966.1-2001規(guī)定進(jìn)行測試，平均壓縮強(qiáng)度滿足天然石的要求，可以確定為人造石。

根據(jù)本發(fā)明，從所述氣化單元還排出經(jīng)所述氣化反應(yīng)產(chǎn)生的所述粗煤氣，可以用于通過費(fèi)托合成反應(yīng)制備得到費(fèi)托合成產(chǎn)物。優(yōu)選情況下，如圖1所示，該方法還包括在粗煤氣后處理系統(tǒng)中將所述粗煤氣經(jīng)過在廢鍋單元中進(jìn)行冷卻、在煤氣凈化單元中進(jìn)行凈化、在變換單元中進(jìn)行變換和在費(fèi)托合成單元中進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，以生產(chǎn)得到費(fèi)托合成產(chǎn)物。

本發(fā)明中，所述廢鍋為廢熱鍋爐，為用于將所述粗煤氣進(jìn)行換熱降溫為低溫煤氣的設(shè)備。所述廢鍋可以在所述氣化室的正上方頂置，也可以側(cè)置，然后采用連通管連通所述氣化室。優(yōu)選所述低溫煤氣的溫度為400℃～200℃。

具體可以例如，由氣化爐的氣化室產(chǎn)生的粗煤氣進(jìn)入氣化室上方的廢鍋單元，然后將得到的所述低溫煤氣通入煤氣凈化單元，如洗滌塔，以水洗滌所述低溫煤氣，然后從洗滌塔的頂部排出凈化煤氣，在洗滌塔的底部排出洗滌廢水。

所述變換單元用于將煤氣中的CO和H₂的比例調(diào)變?yōu)檫m合進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法和設(shè)備，不再贅述。所述費(fèi)托合成單元為將CO和H₂組成的合成氣在費(fèi)托催化劑存在下進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備，不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明，還可以實(shí)現(xiàn)能量利用。優(yōu)選情況下，如圖1所示，該方法還包括在能量利用系統(tǒng)中將所述冷卻產(chǎn)生的蒸汽和所述凈化產(chǎn)生的部分煤 氣在燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電單元中進(jìn)行燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電，并產(chǎn)生熱廢氣。所述燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電單元可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的設(shè)備，例如蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，如圖1所示，該方法還包括在進(jìn)料系統(tǒng)中利用所述熱廢氣將原煤經(jīng)煤磨粉單元和將廢渣經(jīng)廢渣磨粉單元分別進(jìn)行研磨，分別得到所述第一煤料、所述第二煤料和所述干渣粉，并以氮?dú)饣駽O₂為載氣分別經(jīng)氣力輸送單元輸送到所述氣化單元。所述煤磨粉單元、所述廢渣磨粉單元可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的設(shè)備，只要研磨得到滿足本方法的煤料和干渣粉的平均粒徑即可，例如可以平均粒徑為0.01mm～1mm。所述氣力輸送單元可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的設(shè)備，例如三倉泵，由常壓料倉、變壓倉和發(fā)料倉組成。

本發(fā)明中，可以設(shè)置空氣分離裝置用于為本發(fā)明的方法提供作為氣化劑的氧氣，和用于氣力輸送單元的氮?dú)??？諝夥蛛x裝置可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的設(shè)備。

本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明方法制得的人造石，該人造石按照GB/T9966.1-2001規(guī)定測試得到的平均壓縮強(qiáng)度超過100MPa。

本發(fā)明中，在渣液成型系統(tǒng)最后得到的產(chǎn)物按照GB/T9966.1-2001規(guī)定進(jìn)行測試，平均壓縮強(qiáng)度超過100MPa，是一種性能達(dá)到或超過天然石的人造石。優(yōu)選平均壓縮強(qiáng)度為100～120MPa。

所述人造石的組成可以包括氧化鋁、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鉀、氧化鈉等，進(jìn)一步根據(jù)GB/T 17412.1-1998可以確定該人造石含有火成巖成分，例如可以為花岡巖(Granite)、流紋巖(Rhyolite)、閃長巖(Diorite)、安山巖(Andesite)、輝長石(Gabbro)、玄武巖(Basalt)或橄欖巖(Peridotite)等。

以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

以下實(shí)施例中，按照GB/T9966.1-2001《天然飾面石材試驗(yàn)方法第一部分：干燥、水飽和、凍融循環(huán)后壓縮強(qiáng)度》的規(guī)定測試由渣液成型系統(tǒng)獲得的產(chǎn)物的平均壓縮強(qiáng)度：

具體地，按標(biāo)準(zhǔn)要求將得到的產(chǎn)物的樣品干燥冷卻后測量邊長，測量精確到0.5mm，計(jì)算受力面積；然后將樣品置于試驗(yàn)機(jī)下壓板中心部位，勻速施加載荷直至樣品破裂，記錄最大破壞載荷；試驗(yàn)過程最大破壞力除以受壓面積計(jì)算壓縮強(qiáng)度；采用濟(jì)南學(xué)府機(jī)電設(shè)備有限公司型號YES-2000A的數(shù)顯液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。

以下實(shí)施例中的原煤為來自神東礦區(qū)大柳塔礦的煤，物性參數(shù)為水分含量10.21重量％，灰分含量11.83重量％，揮發(fā)分含量31.91重量％，固定碳含量46.05重量％。

廢渣來自神木電場，粉煤灰，組成為51重量％SiO₂、17.7重量％Al₂O₃、6.21重量％Fe₂O₃、12.64重量％CaO、1.96重量％MgO、4.59重量％SO₃，粉煤灰的平均粒度為0.1mm，堆比重為0.7噸/m³，水分含量為2重量％。

實(shí)施例1

本實(shí)施例說明本發(fā)明的人造石的制備方法。

按照圖1所示的流程

(1)氣化：將神東礦區(qū)大柳塔礦煤經(jīng)煤磨粉單元研磨為煤料(平均粒徑為0.09mm)，將神木電場粉煤灰經(jīng)廢渣磨粉單元研磨為干渣粉(平均粒徑為0.09mm)，然后分別經(jīng)氣力輸送單元加入氣化單元與氧氣接觸進(jìn)行氣化反應(yīng)，煤料的加入總量為500kg/km³合成氣，干渣粉加入量為100kg/km³合成氣，氣化劑(氧氣)的加入總量為350Nm³/km³合成氣，氣化反應(yīng)的溫度為1400℃。

氣化單元為氣化爐，如圖3所示，在氣化室的側(cè)壁設(shè)置有噴入第一煤料和第一氣化劑的第一噴嘴，以及噴入干渣粉的第二噴嘴，第二噴嘴設(shè)在第一噴嘴上方。氣化室的下方為熔渣池，熔渣池中部設(shè)有第三噴嘴用于噴入第二煤料和第二氣化劑進(jìn)熔渣池內(nèi)的渣液中。渣液溫度為1400℃。

(2)煤氣費(fèi)托合成：氣化反應(yīng)排出的粗煤氣上行經(jīng)過廢熱鍋爐(簡稱廢鍋)冷卻為低溫煤氣，廢鍋沒有產(chǎn)生掛渣問題，廢鍋產(chǎn)生的蒸汽送燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電單元進(jìn)行發(fā)電。低溫煤氣溫度為230℃。低溫煤氣送入洗滌塔，以水洗滌凈化為凈化煤氣送入變換單元，再送入費(fèi)托合成單元進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)生產(chǎn)柴油；其中洗滌用水量減少。

(3)制人造石：熔渣池內(nèi)的渣液排出進(jìn)行渣液連鑄，如圖2所示采用弧形連鑄機(jī)，渣液由渣包經(jīng)中間包連續(xù)不斷地注入一個(gè)或一組水冷銅制結(jié)晶器。結(jié)晶器底部由引坯桿承托，引坯桿與結(jié)晶器內(nèi)壁四周嚴(yán)格密封。注入結(jié)晶器的渣液受到強(qiáng)烈冷卻后，迅速形成具有一定形狀和坯殼厚度的鑄坯。當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)渣液澆注到一定高度時(shí)，啟動(dòng)拉矯機(jī)，結(jié)晶器同時(shí)振動(dòng)，拉輥夾住引坯桿以一定速度拉出，直至鑄坯完全凝固，得渣液連鑄產(chǎn)物。將渣液連鑄產(chǎn)物取樣進(jìn)行測定，平均壓縮強(qiáng)度為100MPa，確定為具有優(yōu)于天然石材強(qiáng)度性能的人造石。

將渣液連鑄產(chǎn)物經(jīng)矯直后，脫去引坯裝置，再切割成定尺長度，由輸送輥道送至鑄坯加工車間進(jìn)一步加工為不同規(guī)格建筑材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例說明本發(fā)明的人造石的制備方法。

按照圖1所示的流程

(1)氣化：將神東礦區(qū)補(bǔ)連塔礦煤經(jīng)煤磨粉單元研磨為煤料(平均粒徑為1mm)，將硫酸廢渣經(jīng)廢渣磨粉單元研磨為渣粉(平均粒徑為0.1mm)， 然后分別經(jīng)氣力輸送單元加入氣化單元與氧氣接觸進(jìn)行氣化反應(yīng)，煤料的加入總量為500kg/km³合成氣，干渣粉加入量為100kg/km³合成氣，氣化劑(氧氣)的加入總量為400Nm³/km³合成氣，氣化反應(yīng)的溫度為1350℃。

氣化單元為氣化爐，如圖3所示，在氣化室的側(cè)壁設(shè)置有噴入第一煤料和第一氣化劑的第一噴嘴，以及噴入干渣粉的第二噴嘴，第二噴嘴設(shè)在第一噴嘴上方。氣化室的下方為熔渣池，熔渣池中部設(shè)有第三噴嘴用于噴入第二煤料和第二氣化劑進(jìn)熔渣池內(nèi)的渣液中。渣液溫度為1300℃。

(2)煤氣費(fèi)托合成：氣化反應(yīng)排出的粗煤氣上行經(jīng)過廢熱鍋爐(簡稱廢鍋)冷卻為低溫煤氣，廢鍋沒有產(chǎn)生掛渣問題，廢鍋產(chǎn)生的蒸汽送燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電單元進(jìn)行發(fā)電。低溫煤氣溫度為210℃。低溫煤氣送入洗滌塔，以水洗滌凈化為凈化煤氣送入變換單元，再送入費(fèi)托合成單元進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)生產(chǎn)柴油；其中洗滌用水量減少。

(3)制人造石：熔渣池內(nèi)的渣液排出進(jìn)行渣液連鑄，如圖2所示采用弧形連鑄機(jī)，渣液由渣包經(jīng)中間包連續(xù)不斷地注入一個(gè)或一組水冷銅制結(jié)晶器。結(jié)晶器底部由引坯桿承托，引坯桿與結(jié)晶器內(nèi)壁四周嚴(yán)格密封。注入結(jié)晶器的渣液受到強(qiáng)烈冷卻后，迅速形成具有一定形狀和坯殼厚度的鑄坯。當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)渣液澆注到一定高度時(shí)，啟動(dòng)拉矯機(jī)，結(jié)晶器同時(shí)振動(dòng)，拉輥夾住引坯桿以一定速度拉出，直至鑄坯完全凝固，得渣液連鑄產(chǎn)物。將渣液連鑄產(chǎn)物取樣進(jìn)行測定，平均壓縮強(qiáng)度為110MPa，確定為具有優(yōu)于天然石材強(qiáng)度性能的人造石。

將渣液連鑄產(chǎn)物經(jīng)矯直后，脫去引坯裝置，再切割成定尺長度，由輸送輥道送至鑄坯加工車間進(jìn)一步加工為不同規(guī)格建筑材料。

實(shí)施例3

本實(shí)施例說明本發(fā)明的人造石的制備方法。

按照圖1所示的流程

(1)氣化：將神東礦區(qū)上灣煤經(jīng)煤磨粉單元研磨為煤料(平均粒徑為0.01mm)，將電石廢渣經(jīng)廢渣磨粉單元研磨為干渣粉(平均粒徑為1mm)，然后分別經(jīng)氣力輸送單元加入氣化單元與氧氣接觸進(jìn)行氣化反應(yīng)，煤料的加入總量為450kg/km³合成氣，渣粉加入量為100kg/km³合成氣，氣化劑(氧氣)的加入總量為400Nm/km³合成氣，氣化反應(yīng)的溫度為1350℃。

氣化單元為氣化爐，如圖3所示，在氣化室的側(cè)壁設(shè)置有噴入第一煤料和第一氣化劑的第一噴嘴，以及噴入干渣粉的第二噴嘴，第二噴嘴設(shè)在第一噴嘴上方。氣化室的下方為熔渣池，熔渣池中部設(shè)有第三噴嘴用于噴入第二煤粉和第二氣化劑進(jìn)熔渣池內(nèi)的渣液中。渣液溫度為1300℃。

(2)煤氣費(fèi)托合成：氣化反應(yīng)排出的粗煤氣上行經(jīng)過廢熱鍋爐(簡稱廢鍋)冷卻為低溫煤氣，廢鍋沒有產(chǎn)生掛渣問題，廢鍋產(chǎn)生的蒸汽送燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電單元進(jìn)行發(fā)電。低溫煤氣溫度為230℃。低溫煤氣送入洗滌塔，以水洗滌凈化為凈化煤氣送入變換單元，再送入費(fèi)托合成單元進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)生產(chǎn)柴油；其中洗滌用水量減少。

(3)制人造石：熔渣池內(nèi)的渣液排出進(jìn)行渣液連鑄，如圖2所示采用弧形連鑄機(jī)，渣液由渣包經(jīng)中間包連續(xù)不斷地注入一個(gè)或一組水冷銅制結(jié)晶器。結(jié)晶器底部由引坯桿承托，引坯桿與結(jié)晶器內(nèi)壁四周嚴(yán)格密封。注入結(jié)晶器的渣液受到強(qiáng)烈冷卻后，迅速形成具有一定形狀和坯殼厚度的鑄坯。當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)渣液澆注到一定高度時(shí)，啟動(dòng)拉矯機(jī)，結(jié)晶器同時(shí)振動(dòng)，拉輥夾住引坯桿以一定速度拉出，直至鑄坯完全凝固，得渣液連鑄產(chǎn)物。將渣液連鑄產(chǎn)物取樣進(jìn)行測定，平均壓縮強(qiáng)度為120MPa，確定為具有優(yōu)于天然石材強(qiáng)度性能的人造石。

將渣液連鑄產(chǎn)物經(jīng)矯直后，脫去引坯裝置，再切割成定尺長度，由輸送輥道送至鑄坯加工車間進(jìn)一步加工為不同規(guī)格建筑材料。

由實(shí)施例1-3可以看出，本發(fā)明可以利用煤氣化產(chǎn)生的煤渣混合其他廢渣生產(chǎn)人造石，實(shí)現(xiàn)廢渣的廢物利用。