本发明属于固体废物资源化利用领域，具体是指一种煤矸石与煤气化渣协同资源化利用制备陶粒的方法。
背景技术：
煤矸石是煤矿在建井、开采和洗煤过程中排出的灰分高、发热值低的含碳岩石，是无机质和有机质的混合物。主要岩石有泥岩、粉砂岩、砾岩、石灰岩、岩浆岩等，占煤矸石总量的60％～70％；无机质主要为sio2和al2o3，另外还含有质量不等的fe2o3、cao、mgo、tio2等无机物；有机质包括c、h、o、n、s等。煤化工项目产生的煤气化渣包括气化炉渣(粗渣)和黑水滤饼(细渣)两部分，煤气化渣中的so3含量为0.5％～1％。
煤矸石中含碳量的多少是选择其利用途径的依据。根据煤矸石中含碳量的多少将煤矸石分为四类，第四类煤矸石发热量为6270～12550kj/kg，可用作燃料；第三类煤矸石发热量为2090～6270kj/kg，可用于制砖和水泥；第一类、第二类煤矸石发热量在2090kj/kg以下，可用于混凝土骨料及其他建筑材料。
煤矸石的烧结温度约在1050℃，煤矸石的烧结性能对煤矸石合成陶瓷具有重要意义。通常情况下，自燃煤矸石堆积密度(900～1300kg/m3)低于普通煤矸石堆积密度(1200～1800kg/m3)，原因是煤矸石经自燃后结构疏松，晶体存在缺陷，孔隙率较高。
目前，采用煤矸石烧制陶粒的专利主要有：(1)中国地质大学(北京)申请的专利一种煤矸石基陶粒及其制备方法(申请号201910194139.7)；(2)一种利用煤矸石生产的陶粒砂及其加工工艺(申请号201910306460.x)。
上述专利能够有效利用部分煤矸石，但是对其他的生产、生活废弃物的利用却较为有限。如何在利用煤矸石的基础上再对其他生产、生活废弃物进行利用以更好的降低生产、生活废物的排放对环境造成的影响是如今行业中的研究重点。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种煤矸石与煤气化渣协同资源化利用制备陶粒的方法，不仅利用了煤矸石，还能对煤气化渣以及其他生产、生活废弃物进行利用，不仅能够降低陶粒的生产成本，拥有较高的经济效益，还能很好的提高对煤矸石以及煤气化渣资源化利用的灵活性和效果。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种煤矸石与煤气化渣协同资源化利用制备陶粒的方法，包括以下步骤：
(1)将煤矸石和煤气化渣进行预处理；
(2)将预处理后的煤矸石和煤气化渣与辅助物料混合后造粒成型得到料球，并对料球进行养护处理；
(3)对料球进行热处理得到初制陶粒；
(4)对初制陶粒进行检测，不合格则进入步骤(5)，合格则进入步骤(6)；
(5)将不合格的初制陶粒进行破碎得到初制陶粒粉末，并返回步骤(2)中进行再次造粒；
(6)对合格的初制陶粒进行深加工得到最终成型的陶粒。
步骤(1)中所述的预处理为：首先通过破碎机分别对煤矸石和煤气化渣进行破碎处理，在破碎处理后再通过球磨机分别将煤矸石和煤气化渣磨至粉末。
所述煤矸石粉末的粒径小于6目，且其中粒径小于60目的细粉占煤矸石粉末总重量的60％以上；所述煤气化渣粉末的粒径小于6目，且其中粒径小于60目的细粉占煤气化渣粉末总重量的60％以上。
步骤(2)中所述的辅助物料为初制陶粒粉末、磷石膏、砂石类建渣以及外加剂的混合物。
步骤(2)中所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
所述外加剂由硫酸盐、碳酸盐、铁盐、石灰中的任意一种或多种组成。
步骤(2)中所述的料球是通过造粒机造粒成型的且形状为圆形或圆条形或椭球形；所述料球的养护处理条件为在常温干燥通风的自然状态下静置养护或在蒸汽中静置养护，自然状态下静置养护的时间为8～72h，蒸汽中静置养护时间为10～360s，蒸汽中静置养护的蒸汽温度为80～120℃。
步骤(3)中所述的热处理又包括以下三个阶段：
(31)前期预热阶段：前期预热阶段是从室温升至250～400℃的阶段，在温度达到预设值后再保温0.1～2h，且产生的废气进入中期烧制阶段进行高温氧化处理；
(32)中期烧制阶段：中期烧制阶段是在前期预热阶段完成后快速升温至800～1200℃的阶段，在温度达到预设值后再保温0.1～2h，且其升温的热量来源为外加热源以及物料自身有机物与碳源分解产生的热量；
(33)后期降温阶段：后期降温阶段是在中期烧制阶段完成后利用余热锅炉对初制陶粒进行降温处理的阶段，主要是指初制陶粒以及烟气的降温，且初制陶粒和烟气降温时产生的蒸汽还将用以在前期预热阶段对初制陶粒进行加热处理或用以进行蒸汽养护。
步骤(3)中产生的废气需要通过脱硫、脱硝以及除尘后才能进行排放。
步骤(4)中所述的初制陶粒的检测项目为重金属浸出毒性检测、抗压强度检测、吸水率检测以及堆积密度检测。
步骤(6)中的深加工过程包括筛选、分类、分级以及上色美化；且制成的陶粒主要用作道路铺设基层材料、装配式建材骨料、海绵城市骨料、管道保温、炉体保温隔热、保冷隔热、隔音吸声、无土基床材料或者滤水材料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明主要以煤矸石和煤气化渣为原料，对固体废弃物进行资源化利用以生产制造陶粒，缓解了煤矸石和煤气化渣对环境的影响，使其变废为宝，与现有处理煤矸石和气化渣的方法相比，其使用的灵活性更高、经济效益更好，应用范围更广，并且在使用时还可以根据需求生产不同性质的陶粒，进一步提高了陶粒的使用便捷性与使用效果，减少环境压力。
(2)本发明方法简单，对固体废弃物的处置量大，拥有很高的经济效益，在煤矸石、煤气化渣进行资源化利用的同时，对过程产生的热量进行充分回收与利用，最大程度节约能源，并且对过程中产生的尾气进行处理，彻底杜绝环境污染，促进环境保护事业和企业与行业的发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种煤矸石与煤气化渣协同资源化利用制备陶粒的方法，包括以下步骤：
(1)将煤矸石和煤气化渣进行预处理；
所述的预处理为：首先通过破碎机分别对煤矸石和煤气化渣进行破碎处理，在破碎处理后再通过球磨机分别将煤矸石和煤气化渣磨至粉末。
所述煤矸石粉末的粒径小于6目，且其中粒径小于60目的细粉占煤矸石粉末总重量的60％以上；所述煤气化渣粉末的粒径小于6目，且其中粒径小于60目的细粉占煤气化渣粉末总重量的60％以上。
(2)将预处理后的煤矸石和煤气化渣与辅助物料混合后造粒成型得到料球，并对料球进行养护处理；
所述的辅助物料为初制陶粒粉末、磷石膏、砂石类建渣以及外加剂的混合物。
砂石类的建渣主要包括建筑拆除后余留下的碎砖、碎石、粗砂以及细沙等，在使用前需先对其进行破碎与碾磨处理。在使用时，砂石类建渣的粒径需小于6目，且其中粒径小于60目的细粉占砂石类建渣总重量的60％以上
所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
煤矸石粉末60份；
煤气化渣粉末1份；
外加剂0.1份；
所述外加剂由硫酸盐、铁盐和石灰以1：1：1的比例组合而成。
所述的料球是通过造粒机造粒成型的且形状为圆形或圆条形或椭球形；所述料球的养护处理条件为在常温干燥通风的自然状态下静置养护或在蒸汽中静置养护，自然状态下静置养护的时间为8～72h，蒸汽中静置养护时间为10～360s，蒸汽中静置养护的蒸汽温度为80～120℃。
养护处理是本领域对产品的常规处理操作，其处理的目的是为了更好的对产品进行定型和定性，以为后续的产品加工与使用做准备。
(3)对料球进行热处理得到初制陶粒；
所述的热处理又包括以下三个阶段：
(31)前期预热阶段：前期预热阶段是从室温升至250～400℃的阶段，在温度达到预设值后再保温0.1～2h，且产生的废气进入中期烧制阶段进行高温氧化处理；
在前期预热阶段，可以利用后期降温阶段中余热锅炉产生的蒸汽温度以降低能源的消耗，从而更好的提高能源的利用率，达到降低生产成本的目的。
(32)中期烧制阶段：中期烧制阶段是在前期预热阶段完成后快速升温至800～1200℃的阶段，在温度达到预设值后再保温0.1～2h，且其升温的热量来源为外加热源以及物料自身有机物与碳源分解产生的热量；
(33)后期降温阶段：后期降温阶段是在中期烧制阶段完成后利用余热锅炉对初制陶粒进行降温处理的阶段，主要是指初制陶粒以及烟气的降温，且初制陶粒和烟气降温时产生的蒸汽还将用以在前期预热阶段对初制陶粒进行加热处理或用以进行蒸汽养护。
余热锅炉为现有技术，本领域的技术人员无需通过创造性的劳动便可以完成其设置与使用。而将生产过程中产生的蒸汽在其他生产环节中进行再利用属于本领域的现有技术，通过蒸汽管道、余热锅炉等多种余热再利用设备都可以达到该效果，本领域技术人员可以根据实际的生产情况以及需求自行完成相关设备的设置与使用，在此便不进行赘述。
产生的废气需要通过脱硫、脱硝以及除尘后才能进行排放。
脱硫和脱硝以及除尘处理为本领域中对废气进行的常规处理，以更好的保护自然环境，避免工业生产对周边的自然环境造成破坏，故而提高了产品生产的环保效果。
(4)对初制陶粒进行检测，不合格则进入步骤(5)，合格则进入步骤(6)；
所述的初制陶粒的检测项目为重金属浸出毒性检测、抗压强度检测、吸水率检测以及堆积密度检测。
重金属浸出毒性检测、抗压强度检测、吸水率检测以及堆积密度检测均为本领域的常规检测项目，其检测方式以及判断标准均为本领域的现有技术，本领域技术人员无需通过创造性的劳动便可以完成上述项目的检测与判断，在此便不进行赘述。
(5)将不合格的初制陶粒进行破碎得到初制陶粒粉末，并返回步骤(2)中进行再次造粒；
(6)对合格的初制陶粒进行深加工得到最终成型的陶粒。
深加工过程包括筛选、分类、分级以及上色美化；陶粒的筛选、分类、分级以及上色美化均为本领域的现有技术，现有的技术人员将根据需求对陶粒进行筛选，并根据筛选后陶粒的不同大小、质量等性质对其进分类、分级以及上色美化后以在不同的地方进行使用。
通过上述深加工方法制成的陶粒，根据其不同的分类以及分级主要用作道路铺设基层材料、装配式建材骨料、海绵城市骨料、管道保温、炉体保温隔热、保冷隔热、隔音吸声、无土基床材料或者滤水材料。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于，所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
所述外加剂为硫酸盐。
实施例3
本实施例与实施例1的不同点在于，所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
所述外加剂为石灰。
实施例4
本实施例与实施例1的不同点在于，所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
所述外加剂由碳酸盐、铁盐和石灰以1：1：1的比例组合而成。
实施例5
本实施例与实施例1的不同点在于，所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
所述外加剂由硫酸盐和铁盐以1：1的比例组合而成。
实施例6
本实施例与实施例1的不同点在于，所述料球的组份以及各个组份的重量份数为：
所述外加剂由硫酸盐和碳酸盐以1：1的比例组合而成。
如上所述，便可很好的实现本发明。