煤矸石和粉煤灰.docx

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1、1煤矸石的定义和现状从狭义上讲，煤矸石是煤炭开采出来时夹带的碳质泥岩、碳质砂岩；从广义上讲，煤矸石是煤矿建井和生产过程中排出的一种混杂岩体，包括煤矿在井巷掘进时排出来的矸石、露天煤矿开采时剥离的矸石和洗选加工过程中排出的矸石。目前我国煤矸石堆存量约45亿吨，规模较大的煤矸石山约有1600座，占用土地约1.5万公顷，而且煤矸石以每年1.5亿吨的速度增加2煤矸石的性质和分类煤矸石按产出方式可分为6种类型：岩巷矸石，煤巷矸石，剥离矸石，手选矸石，洗选矸石，自燃矸石。矸石的化学成分是由两部分组成的：有机可燃物和无机化合物。

2、我国典型矸石的化学成分一般是以硅氧等氧化物为主：SiO240%-60%，Al2O315%-30%。一般还含有少量的Fe2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O等。煤矸石的无机成分中，铝硅比（即Al2O3/SiO2）反映了大多煤矸石无机成分特征，也大体上决定着一般煤矸石综合利用的途径。铝硅比大于0.5，此时煤矸石含铝量高，含硅量相对较低，矸石成分以高岭石为主，有少量伊利石、石英。此时矸石可考虑作为制高级陶瓷，4A分子筛。铝硅比在0.5-0.3之间，铝硅含量都适中。矿物成分以高岭石、伊利石为主。可作为生产聚合铝的原料。

3、铝硅比小于0.3时，主要成分是石英、长石、方解石、菱铁矿等，含少量黏土矿物。煤矸石的岩石种类主要有黏土岩类、砂岩类、碳酸岩类、铝质岩类。黏土岩类中主要矿物组分为黏土矿物，其次为石英、长石、云母和黄铁矿、碳酸盐等自生矿物。煤矸石中主要矿物成分有高岭石，伊利石，绿泥石，蒙脱石，多水高岭石等。煤矸石的灰分一般为75-85%，挥发分通常在20%一下，固定碳含量低于40%。煤矸石发热量多在6300KJ/Kg以下，热值高于6300KJ/Kg的约占10%，3300-6300KJ/Kg，1300-3300KJ/Kg和低于1300K

4、J/Kg的各占30%。3煤矸石的应用现状一般煤矸石的应用主要有以下几个方面：1、煤矸石发电2、回收煤炭，硫铁矿3、建筑材料4、生产化工产品5、复垦造田，生产肥料3.1煤矸石发电含碳量小于10%的不具有能源利用条件。含碳量在10%-20%之间的可作为水泥、制砖部门的混合能源；含碳量大于20%时（热值在6270-12550KJ/Kg）时可作为能源利用粉磨至粒径小于8mm，采用流化床燃烧技术3.2回收煤炭、硫铁矿煤矸石定压水箱旋流器脱水筛离心机精煤澄清旋流器煤泥池煤矸石补充水图3-2-1煤矸石中煤炭含量一般为10-20%

5、，当煤炭含量在20%以上时就可以通过选煤方法回收煤炭。回收工艺有：复合式干法选煤，水利旋流器，重介质分选。图3-2-1为从水力旋流器从煤矸石中回收煤炭的工艺示意图。从煤矸石中回收硫铁矿工艺：从粗到细把硫化铁破碎成单体分离；先分离先回收，分段破碎，分段回收。50-13mm的大块，一般采用跳汰机或重介质分选机回收硫精矿；13mm，6mm或3mm以下的中小块，可采用摇床、螺旋分选机回收；小于0.5mm的细粒物料可采用电磁选或浮选回收。硫铁矿回收流程有重介旋流器流程、全摇床流程、跳汰-摇床流程、跳汰-螺旋溜槽联合流程和跳汰

6、-摇床-螺旋溜槽联合流程，其中跳汰-摇床联合流程分选效果好，得到广泛应用。3.3煤矸石在建筑材料中的应用煤矸石在建筑材料中的应用包括煤矸石制砖，制水泥，生产轻骨料，煤矸石砌块，煤矸石做路基材料等。3.3.1煤矸石制砖加大了煤矸石的利用率，减少占地。煤矸石制砖以代替黏土，利用煤矸石自身的发热量内燃，做到制砖不用土，烧砖不用煤或少用煤。煤矸石制砖工艺和黏土砖基本相同，主要包括原料的制备、成型、干燥和焙烧等。3.3.2煤矸石生产水泥煤矸石作为原燃料生产水泥的工艺过程与生产普通水泥基本相同，将煤矸石与一定比例的石灰石配合，

7、磨细成料，烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的熟料，在加入适量的石膏和混合材料，磨成细粉，通过“两磨一烧”即可生产水泥。煤矸石中含有少量的可燃物质，用它代替黏土是，可节省熟料煅烧时的煤量，降低熟料煤耗；可改善水泥生料的易烧性，有利于热工制度的稳定，提高水泥熟料的质量。以煤矸石为原料生产建筑材料，产品附加值较低，经济效益较差，煤矸石中所含的多种有用资源和矿物未得到有效的开发和利用。3.4生产化工产品3.4.1提取铝的化合物煤矸石提取铝的化合物，将煤矸石与石灰石或碱石灰混合后，高温煅烧，活化煤矸石中的氧化铝，然后用酸

8、或碱溶液浸出，经洗涤，干燥等工艺可得到铝的化合物。煤矸石与石灰石混合后煅烧，主要化学反应如下：CaCO3=CaO+CO2SiO2+2CaO=2CaO•SiO27(3Al2O3•2SiO2)+64CaO=3(12CaO•7Al2O3)+14(2CaO•SiO2)煅烧后产物为块状烧结物，利用硅酸二钙晶相转化过程中产生的体积膨胀（处于介稳状态的β-C2S向稳定的γ