专利名称：一种煤矸石综合利用方法
技术领域：
本发明涉及固态含碳物料的综合利用领域，具体为ー种综合利用煤矸石燃烧供热和制备无机纤维的方法。
背景技术：
煤炭是十八世纪エ业革命以来人类世界使用的主要能源之一，在我国一次能源生产和消费结构中，煤炭比重更是多达70%左右。在未来相当长的时间内，以煤炭作为主要能源的战略地位不会改变。在煤炭的开采和利用过程中，产生废物是不可避免的。煤矸石是煤炭伴生的废石，是矿业固体废弃物的ー种。目前煤矸石的排矸量约占煤炭开采量的10% 25%，已成为我国累计堆存量和占用场地最多的废弃物。据统计，截 至2009年，全国已有矸石山1500座，占地22万公顷。煤矸石的综合利用成为ー个重要的课题。煤矸石是采煤过程中和洗煤过程中排放的固体废弃物，是ー种在成煤时与煤层伴生含碳量低，比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板以及夹层里采出来的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。煤矸石发热量低(4. 2 12.6MJ/kg)，含碳量低(20 30% )，硬度大，矿物含量高，有机质含量低。煤矸石除了含碳外，其主要无机化学组成为Si02、A1203、Fe2O3> CaO等。煤矸石含碳量低，热能不易利用。但近年来利用沸腾炉，可以对相对低热值的煤矸石进行燃烧。实践中，利用含灰分高达75%，发热量仅7. 50MJ/kg的煤矸石，锅炉运行正常。40% 50%的热可直接从床层接收。煤矸石作为废弃物，还会对环境造成不良影响。具体有一、影响土地资源的利用，煤矸石的大量堆放一方面占用大量土地资源，另ー方面还使得周围土地贫瘠而难以利用，从而影响比堆放面积更大的土地资源。ニ、空气污染。长期堆放的煤矸石由于空气氧化，会释放出S02、H2S等气体，对空气造成污染。三、水和土壌污染。煤矸石受到降雨的影响或长期处于浸溃状态，会使其中的有害成分进入周围水体或土壌中。最終通过食物链危害人类健康。四、滑坡和泥石流。煤矸石山如果堆积过高，坡度过大，很容易行程滑坡。当降雨等作用使煤矸石山的含水量达到饱和状态时，就可能发生泥石流。目前国内对煤矸石的利用，多集中在建材、砖石等传统领域，产品附加值不高，且受到运输半径的影响颇大。煤矸石发电在山西等煤矸石资源丰富的省份，已经进行了实践探索，并取得了不错的效果。煤矸石燃烧之后产生白色的无机灰渣，这些灰渣也是エ业废物，但尚未被有效利用。
发明内容
要解决的技术问题本发明目的是针对现有的煤矸石利用不充分、污染环境等问题，提出综合利用煤矸石的方法，对煤矸石高效全成分地利用。
为实现本发明目的的技术方案为一种煤矸石综合利用方法，是将煤矸石粉碎至粒度小于或等于10_，在沸腾炉中进行燃烧，燃烧产生的热量用于生活或エ业供热；燃烧后的白色无机灰渣加入添加剤，在1500 2100°C下熔化，熔化后的熔融混合物经喷吹或甩丝制得无机纤維。其中，所述煤砰石热值为6270kJ/kg 1260kJ/kg。其中，所述燃烧产生的热量是通过与沸腾炉连接的锅炉产生蒸汽，用于生活或エ业。其中，所述煤矸石燃烧产生的热量通过与沸腾炉连接的锅炉产生蒸汽，用于发电。其中，所述的沸腾炉中，煤矸石颗粒在气流的作用下呈沸腾状态(流态化)燃烧， 沸腾料层(流态化床层)的温度为800 1100°C。其中，燃烧后的白色无机灰渣是在感应炉或电阻炉中熔化。其中，熔化过程中加入的添加剂是铝矾土或高岭石，添加剂占煤矸石灰渣的重量百分比为铝矾土 2 30%，高岭石2 35%。其中，所述的铝矾土成分中Al2O3重量百分比大于40%，所述的高岭石中SiO2重量百分比为20 60%，Al2O3重量百分比为30 50%。其中，所述的喷吹是在加压下O. 75 I. 5MPa由多孔喷丝板将熔融液喷出成丝，喷出的丝冷却制得无机纤维；所述的甩丝，是将熔融得到的液体流入辊式或盘式甩丝机制得无机纤维，所述盘式甩丝机中离心盘的转速为2000r/min 10000r/min。其中，所述无机纤维的直径为O. OOlmm IOmm,长径比为4 2000。本发明的有益效果本发明提出了煤矸石无废纤维化利用技术，在利用煤矸石中热能的同时，又利用其灰渣制备出无机煤矸石纤維，从而变废为宝，对煤矸石进行全成分的综合利用。用煤矸石制得的纤维主要成份为Si02、Al203等，属于耐高温无机纤維，该纤维可广泛应用于建筑外墙保温，エ业耐火保温等领域。本发明的方法提供了完整全成分利用煤矸石的技术路线，对于开拓废弃物利用方式方法，増加煤矸石的附加值具有重要意义。是资源、能源循环与再生利用领域的新技木，能够有效提高废弃物利用效率、充分利用废弃资源。
图I是本发明方法的流程图。图2是本发明实施例I制备得到的无机煤矸石纤维的显微镜照片。图3是本发明实施例I制得的无机煤矸石纤维毯的实物照片。
具体实施例方式本发明实施例的原料取自山西朔州地区和吕梁地区的煤矸石，碳含量为20 30%，除碳以外的成分见表I，其中“其它”包括Ti02、P205、K20、Na20和V2O5等。热值为7. 54 12.6MJ/kg。表I :煤砰石成分
权利要求
1.一种煤矸石综合利用方法，其特征在干，将煤矸石粉碎至粒度小于或等于10mm，在沸腾炉中进行燃烧，燃烧产生的热量用于生活或エ业供热；燃烧后的白色无机灰渣加入添加剂，在1500 2100°C下熔化，熔化后的熔融混合物经喷吹或甩丝制得无机纤维。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述煤矸石热值为6270kJ/kg 1260kJ/kg ο
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述燃烧产生的热量是通过与沸腾炉连接的锅炉产生蒸汽，用于生活或エ业。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在干，所述燃烧产生的热量是通过与沸腾炉连接的锅炉产生蒸汽，用于发电。
5.如权利要求I 4任一所述的方法，其特征在于，所述的沸腾炉中，煤矸石颗粒在气流的作用下呈沸腾状态燃烧，沸腾料层的温度为800 1100°C。
6.如权利要求I 4任一所述的方法,其特征在于,燃烧后的白色无机灰洛是在感应炉或电阻炉中熔化。
7.如权利要求I 4任一所述的方法，其特征在干，熔化过程中加入的添加剂是铝矾土或高岭石，添加剂占煤矸石灰渣的重量百分比为铝矾土 2 30%，高岭石2 35%。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的铝矾土成分中Al2O3重量百分比大于40%，所述的高岭石中SiO2重量百分比为20 60%,Al2O3重量百分比为30 50%。
9.如权利要求I 4任一所述的方法，其特征在干，所述的喷吹是在加压下O.75 I.5MPa由多孔喷丝板将熔融液喷出成丝，喷出的丝冷却制得无机纤维；所述的甩丝，是将熔融得到的液体流入辊式或盘式甩丝机制得无机纤维，所述盘式甩丝机中离心盘的转速为2000r/min 10000r/min。
10.如权利要求I 4任一所述的方法，其特征在于，所述无机纤维的直径为.O.001謹 10謹，长径比为4 2000。
全文摘要
本发明提供一种煤矸石综合利用方法，包括将煤矸石粉碎至粒度小于或等于10mm，在沸腾炉中进行燃烧，燃烧产生的热量用于生活或工业供热；燃烧后的白色无机灰渣加入添加剂，在1500～2100℃下熔化，熔化后的熔融混合物经喷吹或甩丝制得无机纤维。本发明的方法提供了全成分利用煤矸石的技术路线，对于开拓废弃物利用的方式方法、增加煤矸石的附加值具有重要意义。本发明是资源、能源循环与再生利用领域的新技术，能够有效提高废弃物利用效率、充分利用废弃资源。
文档编号C10L5/48GK102719294SQ20121014489
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年3月15日
发明者刘丽丽, 张作泰, 王习东, 赵大伟 申请人:北京大学