我單位綜合開(kāi)發(fā)利用煤矸石生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高嶺土系列產(chǎn)品技術(shù)研究成果
發(fā)布時(shí)間：
2014-10-17 15:45
按國(guó)家有關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，利用陜西煤矸石，完成了造紙涂料4A沸石的試驗(yàn)研究工作，取得了理想的試驗(yàn)指標(biāo)。
主要技術(shù)指標(biāo)如下：
1、造紙涂料產(chǎn)品：SiO2 55%、Al2O3 38%、Fe2O3 0.7%，白度85%，粒度：涂料級(jí)－2μ占80%，填料級(jí)－500目占100%。
2、4A沸石產(chǎn)品：鈣交換能力300mgCaCO3/g無(wú)水4A，白度91%，PH值10.6，粒度＜4μ占81%。
一、煤矸石性質(zhì)
煤矸石是采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，是一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過(guò)程中的掘進(jìn)矸石、采掘過(guò)程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過(guò)程中挑出的洗矸石。
煤矸石是由碳質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)砂巖、砂巖、頁(yè)巖、粘土等巖石組成的混合物，具有低發(fā)熱值，發(fā)熱量一般為4.18～12.56MJ/kg。煤矸石的礦物成分主要是高嶺土、石英、蒙脫石、長(zhǎng)石、伊利石、石灰、硫化鐵、氧化鋁等。
煤矸石的無(wú)機(jī)成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的氧化物和某些稀有金屬。其化學(xué)成分組成的百分率：SiO2為52～65；Al2O3為16～36；Fe2O3為2.28～14.63;CaO為0.42～2.32;MgO為0.44～2.41;TiO2為0.90～4;P2O5為0.007～0.24;K2O+Na2O為1.45～3.9；V2O5為0.008～0.03?，F(xiàn)今許多國(guó)內(nèi)外研究單位和礦山試驗(yàn)表明，煤矸石的綜合利用大有前途，用途越來(lái)越廣。
二、煤矸石用途
?、倜喉肥l(fā)電
煤矸石發(fā)電是綜合利用煤矸石的重要途徑。煤矸石電廠主要利用熱值在6.53～8.37MJ/kg之間的洗矸和掘進(jìn)矸石。我國(guó)利用煤矸石發(fā)電已經(jīng)形成一定的規(guī)模，全國(guó)矸石電廠裝機(jī)容量已發(fā)展到500萬(wàn)kW，每年利用矸石發(fā)電消耗的煤矸石總量約為4500萬(wàn)t，占到煤矸石綜合利用量的60%左右。可見(jiàn)，煤矸石發(fā)電不僅消耗大量的煤矸石，使之變廢為寶，而且可以節(jié)約大量的煤炭資源，緩解煤電日益緊張的局面，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益都十分顯著。
②利用煤矸石生產(chǎn)建筑材料
利用煤矸石可生產(chǎn)的建筑材料及其制品主要有：煤矸石磚、煤矸石砌塊、煤矸石通用水泥、煤矸石特殊水泥、輕集料、馬賽克及釉面磚等等。這是煤矸石綜合利用的又一重要方向，可以消耗大量的煤矸石。
③煤矸石生產(chǎn)肥料
利用煤矸石為原料生產(chǎn)農(nóng)用肥料。煤矸石中約含有15%～20%的有機(jī)質(zhì)，并含有豐富的植物生長(zhǎng)所必須的B、Zn、Cu、Co、Mn、Mo等微量元素。某些煤矸石中的N、P、K及微量元素的含量是普通土壤的數(shù)倍，經(jīng)過(guò)加工可以生產(chǎn)有機(jī)肥和微生物肥料。
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煤矸石的主要化工用途就是通過(guò)各種不同的方法提取煤矸石中的某一種元素或生產(chǎn)硅鋁材料。對(duì)于含鋁量較高的煤矸石，其開(kāi)發(fā)的化工產(chǎn)品主要有結(jié)晶氯化鋁、聚合氯化鋁、硫酸鋁、4?沸石等等。
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煤矸石合成碳化硅(SiC)、煤矸石制備4?分子篩。
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三、我省煤矸石利用現(xiàn)狀
煤矸石在大小煤礦都有存放，特別是我省一些大中型煤礦，堆積的煤矸石已成小山，有的已存久自燃，溢出的濃濃的煙霧和硫酸氣污染空氣及水體，占用了大量的土地。據(jù)山東、山西、河北、甘肅四省統(tǒng)計(jì)，煤矸石的存放量已達(dá)72735.22萬(wàn)噸。我省煤矸石的存放量也約在15000萬(wàn)噸左右，全國(guó)的總量將更為可觀。
陜北地區(qū)的煤矸石也屬此類型。煤矸石中高嶺土含量在90%以上，礦石質(zhì)地好、結(jié)晶好、熱穩(wěn)定性好、有序度較高。由于此類型礦石中往往含有氧化鐵、硫化鐵、氧化鈦、有機(jī)質(zhì)等色雜質(zhì)，使之礦石呈灰色或黑色，自然白度低，而降低了它的使用價(jià)值。為了除去這些雜質(zhì)，除用重選、磁選、浮選等常規(guī)選礦方法外，還必須用超細(xì)磨，化學(xué)漂白除鐵，高溫?zé)裏裙に嚕拍艽蠓鹊靥岣弋a(chǎn)品的白度、細(xì)度和質(zhì)量。當(dāng)前我們的主要工作是依靠科技進(jìn)步，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，把我省的資源優(yōu)勢(shì)盡快變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)當(dāng)前的形勢(shì)，我們必須加快步伐，重視煤矸石的深加工研究及工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，這也是世界各國(guó)十分重視的課題。
四、我單位開(kāi)發(fā)利用煤矸石研究成果
我單位已完成了陜北府谷煤系煤矸石、韓城煤系煤矸石、銅川煤系煤矸石開(kāi)發(fā)利用試驗(yàn)研究工作，取得了理想的成果。
（1）府谷煤系煤矸石開(kāi)發(fā)利用試驗(yàn)
對(duì)煤矸石通過(guò)磨礦－化學(xué)漂白－煅燒－超細(xì)磨分級(jí)的選礦工藝流程試驗(yàn)，獲得產(chǎn)率為60%的合格造紙涂料產(chǎn)品，剩余40%的沉砂可作為造紙、橡膠等填料使用，實(shí)現(xiàn)了無(wú)尾礦生產(chǎn)工藝。
造紙涂料產(chǎn)品經(jīng)輕工部北京造紙工業(yè)科學(xué)研究所刮刀涂布性能試驗(yàn)認(rèn)為，其粒度優(yōu)于美國(guó)ALPHATEX，具有良好的分散性，與其它顏料，膠劑和各種助劑都有優(yōu)良的相容性能，可以配制60%以上的高固含量涂料，成紙性能好，符合刮刀涂布的質(zhì)量要求。
對(duì)煅燒煤矸石通過(guò)化學(xué)合成工藝制的4A沸石產(chǎn)品，純度＞96%，呈立方形結(jié)晶體，單晶度高，白度＞91%，鈣交換能力209CaCO3mg?g-1(干基)，pH＝10.6，粒度≤10μ達(dá)100%，≤4μ占85%，平均粒徑2.82μ，符合洗滌劑助質(zhì)量要求。
?。?）韓城煤系煤矸石開(kāi)發(fā)利用試驗(yàn)
對(duì)煤矸石通過(guò)破碎－磨礦－氧化焙燒－化學(xué)漂白－過(guò)濾洗滌－烘干－煅燒－超細(xì)磨的選礦工藝流程試驗(yàn)，獲得了合格造紙涂料級(jí)煅燒高嶺土產(chǎn)品。其技術(shù)指標(biāo)為：Fe2O3和FeO含量分別降為0.21%和0.03%，白度由原礦的29%提高到86.40%，粒度-2μ達(dá)到82.13%。
涂布級(jí)煅燒高嶺土產(chǎn)品經(jīng)紙廠氣刀涂布試驗(yàn)，試產(chǎn)了100g/㎡和120g/㎡兩種單面銅版紙，共1噸，并與蘇州瓷土（機(jī)選特號(hào)）進(jìn)行了涂布對(duì)比試驗(yàn)，該中試產(chǎn)品具有白度高，粒度合格，易分散，不沉淀等特性，是一種良好的造紙涂料產(chǎn)品。生產(chǎn)的兩種銅版紙紙和性能檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到輕工部頌標(biāo)準(zhǔn)，而且全部?jī)?yōu)于蘇州土生產(chǎn)的同規(guī)格銅版紙。
?。?）銅川煤系煤矸石開(kāi)發(fā)利用試驗(yàn)
①對(duì)煤矸石通過(guò)破碎－磨礦－化學(xué)漂白－煅燒脫炭－超細(xì)磨－分級(jí)選礦工藝流程試驗(yàn)。溢流產(chǎn)品達(dá)到了一級(jí)氣刀涂料級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，且符合合成4A沸石所需材料指標(biāo)。沉砂產(chǎn)品達(dá)到了機(jī)選二號(hào)高嶺土的標(biāo)準(zhǔn)，可作為橡膠，造紙等填料使用，使礦石得到了全部利用。
造紙涂料產(chǎn)品經(jīng)西安感光復(fù)印紙廠檢測(cè)認(rèn)為其含砂量小，粒度分布均，2μ以下粒徑含量高，配成的造紙涂料產(chǎn)品流動(dòng)性能好，不沉降，符合氣刀機(jī)選一級(jí)土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的80g/㎡銅板紙涂層細(xì)膩，具有較好的平滑度和光澤性，成品紙經(jīng)陜西省紙張產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站抽樣檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)。
合成的洗滌劑用4A沸石石產(chǎn)品，經(jīng)輕工部洗滌用品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢測(cè)，質(zhì)量屬上乘產(chǎn)品，已達(dá)到國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。