一种微波活化煤矸石的装置制造方法
【专利摘要】一种微波活化煤矸石的装置，包括带有磁控管的微波炉，在微波炉中设置有石英玻璃反应器，加料斗通过回转加料机与石英玻璃反应器连通，石英玻璃反应器同时与空气压缩机连通，石英玻璃反应器的出口连接收集瓶，出料路线上依次设置有200目筛网和第一400目筛网，收集瓶回接石英玻璃反应器，本实用新型整个系统在正压下操作，可保证操作的安全性，空压机驱动增强了流程操作的自动化，采用专用的石英玻璃反应器，极大地增大了煤矸石粉与吸波剂的接触空间与时间；本实用新型活化效率高，能耗低，且通过在富氧高温环境中充分烧失煤矸石中的碳组分进一步节约了能量，适用于各类煤矸石的提质利用。
【专利说明】一种微波活化煤矸石的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矸石提质利用设备【技术领域】，特别涉及一种微波活化煤矸石的
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【背景技术】
[0002]煤矸石的主要成分是Al203( 15 ~40%)、Si02(30 ~60%) ,Fe2O3(2 ~15%) ,MgO(I ~3%)、K2Od~2%)、和TiO2 (I~4%)等。全国现有煤矸石山1500多座，累计堆存煤矸石34亿吨，占地超过20万亩，每年新增占地6000多亩。大量堆积的煤矸石在一定条件下会发生自燃，放出有毒气体，雨淋时有害物质又随雨水渗入地下，造成严重的环境污染。同时，通过对煤矸石的成分可以看到，煤矸石中含有丰富的Al、Fe、Ti等金属元素，如果能加以回收利用，将产生巨大的经济价值及社会效益。
[0003]由于煤矸石具有较高的晶格能，几乎不具有反应活性，如果不经处理直接加以提质利用，效率是很低的。因此，要有效利用煤矸石中的有用成分，首先要对其进行活化，使其有序的活性低的晶体结构转变为活性较高的半晶质及非晶质，从而提高其反应活性。目前，煤矸石活化方法主要有机械活化、化学活化和热活化。
[0004]1.机械活化
[0005]机械活 化是指通过将煤矸石磨细以提高其活性的活化方式。通过机械粉磨能够使颗粒迅速细化，提高了颗粒的比表面积，增大了水化反映的界面。
[0006]2.化学活化
[0007]化学活化是指通过引入少量激发剂，使其破坏煤矸石表面的S1-O键和Al-O键，并参与或加速煤矸石与水泥水化产物二次反应的活化方法。当激发剂掺量超过最佳掺量时，[0H]-浓度太高，由于激发速率快，在煤矸石物料颗粒表面形成一层水化产物保护膜，将阻止反应进一步进行。
[0008]3.热活化
[0009]煤矸石中硅酸盐矿物除了少量具有架状结构的硅酸盐以外，主要是高岭石和水云母等具有层状结构的黏土矿物。热活化的目的是利用高温使煤矸石微观结构中的各微粒产生剧烈的热运动，脱去矿物中的结合水，使钙、镁、铁等阳离子重新选择填隙位置，从而使硅氧四面体和铝氧三角体无法聚合成长链，而存在很多的断裂点，形成热力学不稳定结构，即煅烧后的煤矸石中含有大量的活性氧化硅和金属氧化物。各地煤矸石成分不同，因此最佳活化温度也不尽相同，通常是将煤矸石粉在马弗炉中在700~850°C下煅烧1.5~2小时。尽管煅烧煤矸石的研究很多，但多是实验室研究，尚未形成工业化应用。
[0010]众多研究表明，热活化是提高煤矸石活性从而提质利用的必要手段。上述热活化方法存在的主要问题是:活化时间长，消耗了大量电能，且活化后的金属元素溶出率仍然是比较低的(40~65%)，废渣也达不到制二氧化硅系列产品的纯度要求，使煤矸石提质利用的前景不明朗。
[0011]如何解决煤矸石中金属元素与二氧化硅的高效分离难题，提高金属溶出率，同时使残渣中的二氧化硅的纯度达到制二氧化硅系列产品的原料要求，是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0012]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种微波活化煤矸石的装置，该装置连续运行，操作方便，能耗低，效率高，适宜各类煤矸石。
[0013]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0014]一种微波活化煤矸石的装置，包括带有磁控管4的微波炉12，在微波炉12中设置有石英玻璃反应器3，加料斗I通过回转加料机2与石英玻璃反应器3连通，石英玻璃反应器3同时与空气压缩机5连通，石英玻璃反应器3的出口连接收集瓶11，出料路线上依次设置有200目筛网6和第一 400目筛网7，收集瓶11回接石英玻璃反应器3。
[0015]优选地，所述石英玻璃反应器3为多环连接结构。
[0016]优选地，所述石英玻璃反应器3为4-10环连接结构。
[0017]优选地，所述石英玻璃反应器3为6环连接结构。
[0018]优选地，所述收集瓶11回接石英玻璃反应器3的位置位于200目筛网6和第一400目筛网7之间。
[0019]优选地，所述回接口设置有第二 400目筛网9。
[0020]优选地，所述第一 400目筛网7配套设置有第一石英棉11，所述第二 400目筛网9
配套设置有第二石英棉10。
[0021]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0022](I)活化效率高，能耗低，且通过在富氧高温环境中充分烧失煤矸石中的碳组分进一步节约了能量。
[0023](2)工艺流程简单，操作弹性大，且适用于各类煤矸石的提质利用。
[0024](3)吸波剂廉价、易得，且通过反应中煤矸石粉与吸波剂的协同效应进一步提升了活化效率。
[0025](4)整个系统在正压下操作，可保证操作的安全性。
[0026](5)空压机驱动增强了流程操作的自动化。
[0027](6)采用专用的石英玻璃反应器，极大地增大了煤矸石粉与吸波剂的接触空间与时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0030]如图1所示，本实用新型一种微波活化煤矸石的装置，包括加料斗1、回转加料机
2、石英玻璃反应器3、磁控管4、空气压缩机5、200目筛网6、第一 400目筛网7、第二 400目筛网9、第一石英棉8、第二石英棉10、收集瓶11以及微波炉12。石英玻璃反应器3为如图所示的多环连接结构(图中未6环)。200目筛网6与石英玻璃反应器3焊接为一体，位于其物料出口位置。第一 400目筛网7和第二 400目筛网9与收集瓶11焊接为一体。第一石英棉8固定于第一 400目筛网7表面。第二石英棉10固定于第二 400目筛网9表面。以第一 400目筛网7和第二 400目筛网9以及第一石英棉8和第二石英棉10实现高温空气与活化后煤矸石粉的气固分离。回转加料器由调速电机带动。
[0031]本实用新型的使用过程是:
[0032]将吸波剂预先加入石英玻璃反应器3，装料系数为0.09。空气压缩机5通入循环空气并以微波将石英玻璃反应器3加热，空气压缩机5的入口压力保持在0.15MPa (表压)。煤矸石破碎到70目后加入到料斗1，以规定的流量气力输送至石英玻璃反应器3并被循环的热空气预热。高温空气携带煤矸石粉以4kg (煤矸石粉)/kg(吸波剂)?小时的流量进入石英玻璃反应器3后立即和灼热的吸波剂颗粒充分接触。控制微波功率，将石英玻璃反应器3中的温度保持在1200°C~1250°C，高温压缩空气循环使用。煤矸石粉在循环流动的高温压缩空气环境中充分烧失自身碳组分产生一部分热量，活化所需剩余热量可直接通过微波一吸波剂一煤矸石粉的途径由微波即时补充，同时与吸波剂发生协同效应而使金属溶出率进一步提高。经烧失活化后的煤矸石粉粒径缩小到200目以下并穿过200目筛网6和第一 400目筛网7沉降至收集瓶11，循环空气通过第二石英棉10和第二 400目筛网9等气固分离装置后重新进入气力输送阶段，并以空气压缩机5补充压力及少部分空气。收集活化后的煤矸石粉，经酸浸可直接提质利用。收集瓶11中的煤矸石粉经酸浸提取Al、Fe、T1、K、Mg五种金属兀素。`
【权利要求】
1.一种微波活化煤矸石的装置，包括带有磁控管(4)的微波炉(12)，其特征在于，在微波炉(12)中设置有石英玻璃反应器(3)，加料斗(I)通过回转加料机(2)与石英玻璃反应器(3)连通，石英玻璃反应器(3)同时与空气压缩机(5)连通，石英玻璃反应器(3)的出口连接收集瓶(11)，出料路线上依次设置有200目筛网(6)和第一 400目筛网(7)，收集瓶(11)回接石英玻璃反应器(3)。
2.根据权利要求1所述的微波活化煤矸石的装置，其特征在于，所述石英玻璃反应器(3)为多环连接结构。
3.根据权利要求1所述的微波活化煤矸石的装置，其特征在于，所述石英玻璃反应器(3)为4-10环连接结构。
4.根据权利要求1所述的微波活化煤矸石的装置，其特征在于，所述石英玻璃反应器(3)为6环连接结构。
5.根据权利要求1所述的微波活化煤矸石的装置，其特征在于，所述收集瓶(11)回接石英玻璃反应器(3)的位置位于200目筛网(6)和第一 400目筛网(7)之间。
6.根据权利要求5所述的微波活化煤矸石的装置，其特征在于，所述回接口设置有第二 400目筛网(9)。
7.根据权利要求6所述的微波活化煤矸石的装置，其特征在于，所述第一400目筛网(7 )配套设置有第一石英棉(11)，所述第二 400目筛网(9 )配套设置有第二石英棉(10 )。
【文档编号】B09B3/00GK203591992SQ201320694009
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】连明磊, 孔德顺, 宋说讲, 吴红 申请人:六盘水师范学院