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煤矸石精細化綜合利用成果簡介(上)
[點擊量:122] [作者:] [日期:2020-03-26]

概述

  煤矸石是煤炭采選業在煤炭開采與洗煤過程產生和排放的工業廢渣。目前,我國每年排放煤矸石約1.5億噸,累計積存量達74億噸,占壓土地8萬公頃,形成煤砰石山1500多座,堆場數萬個,占全國工業廢渣排放量的1/4,是我國排放量較大的固體廢棄物之一。煤矸石的積存不僅占用大量的耕地,而且會對大氣及水體造成污染以及,泥石流、坍塌及滑坡等災害。

  煤矸石的綜合利用為國家產業政策所鼓勵,發展較為迅速,利用率占年度產生總量的63%。對煤矸石的綜合利用途徑主要有:用于制磚、發電,用做水泥、多孔陶瓷、橡膠補強劑、莫來石、菫青石、混凝土骨料、吸附材料、耐火材料、新型工業填料的生產原料。用于生產肥料、土壤改良劑,分離提取其中的有價元素生產高附加值產品,進行精細化綜合利用等。此外,還可用來充填露天采礦區,作為復墾采煤塌陷區的充填材料等。在所述利用途徑中,用量較大的是用做露天采礦區、塌陷區的回填材料、用于發電和水泥生產等。

  從目前的情況看,我國對煤矸石的綜合利用徑多體現在初級利用和低附加值利用方面。雖然有關方面對精細化利用做了一些研究,但多局限于理論和教學層面,工業化實踐尚處空白。而且現有的研究成果比較關注煤矸石中鋁元素的提取和氧化鋁的制備,忽視了對硅、鐵、稀有金屬的綜合利用及可燃性物質的回收和利用。尤其是處理過程廢渣、廢水和廢氣的產生與排放對環境造成了更為嚴重的二次污染,這種情況已成為制約煤矸石資源化、精細化、高附加值化綜合利用產業化的瓶頸。

  研究開發全元素、高附加值、無害化煤矸石綜合利用新技術,是環境治理與保護的需要,更是社會經濟可持續發展的需要。  

工藝簡介

  針對我國煤矸石綜合利用行業的發展現狀及存在的不足,本照治污不產污、利廢不產廢、全元素綜合利用、產品符合市場需要、附加值較高、既有較高的經濟效益,又有較好的環境效益這一原則,我們(南陽東方應用化工研究所)于2009年起開展了煤矸石全元素、無害化、精細化綜合利用技術的研究。歷經基礎理論研究、實驗室研究、中試研究和小型工業化放大試驗,取得了具有較高穩定性、可靠性和實用性的科技成果,目前已發展為成熟的工業化技術。

  本工藝系在不對煤矸石做熱活化處理的條件下,采用酸堿聯合浸出工藝浸出

  其中的有價元素,然后分離、提取生產相應的高附加值化合物。處理過程對三廢進行有效控制和循環利用,不對環境造成污染。

  1、由煤矸石生產高分散輪胎用白炭黑、氧化鐵紅、高分子冰晶石并回收原煤

  以榆林煤矸石為例,其化學組成為Al2O3:14.72%;Al2O3:14.72%;SiO2:70.75%;CaO:1.46%;燒失量:7.45%。

  1.1 產品

  高分散輪胎用白炭黑、氧化鐵紅、高分子比冰晶石,副產沉淀法白炭黑、飼料級無水硫酸鎂。

  1.2 工藝概述

  略,可面詢。

  1.3 主要經濟技術指標

  (1)有價元素浸出率:SiO2≥92%;Al2O3≥92%,Fe2O3≥90%。

  (2)有價元素收得率(以浸出率為基數):SiO2≥98%;Al2O3≥95%,Fe2O3≥95%。

  (3)主要物資能源消耗量:(按每處理1000kg煤矸石計)

煤矸石

  (4)產品產量及銷售收入:

煤矸石

  (5)產品質量

  高分散性輪胎用白炭黑:執行GB/T32678-2016標準;

  高分子比冰晶石:執行GB/T4291-2017標準 ;

  氧化鐵工業顏料:執行GB/T1863-2008標準;

  飼料級無水硫酸鎂執行行業標標準;

  碳酸鈣:執行HG/T 2226-2010標準。

  (6)設備投資

  按年處理10萬噸煤矸石計,約需設備投資8900萬元(實際投資額度以設計結果為準)。

  2、由煤矸石生產氟化鋁、氧化鐵紅顏料、高分散性輪胎用白炭黑并回收煤炭

  以河南濟源煤矸石為例,其化學組成為Al2O3:17.61%;TFe:2.81%;SiO2:47.75%;CaO:3.64%;MgO:1.07%;燒失量:13.19%。

  2.1 產品:氟化鋁、氧化鐵紅顏料、高分散性白炭黑,副產沉淀法白炭黑、碳酸鈣及煤炭。

  2.2 工藝概述

  略,可面詢。

  2.3主要經濟技術指標

  (1)有價元素浸出率:

   SiO2≥85%;Al2O3≥92%,Fe2O3≥90%。

  (2)有價元素收得率(以浸出率為基數):

   SiO2≥95%;Al2O3≥95%,Fe2O3≥96%。

  (4)主要物資能源消耗量:(按每處理1000kg煤矸石計)

煤矸石

  (4)產品產量及銷售收入:

煤矸石

  (5)產品質量

  高分散性輪胎用白炭黑:執行GB/T32678-2016標準;

  干法氟化鋁:執行GB/T4292-2017標準;

  氧化鐵工業顏料:執行GB/T1863-2008標準;

  飼料級無水硫酸鎂執行行業標準:

  碳酸鈣:執行HG/T 2226-2010標準。

  (6)設備投資

  按年處理10萬噸煤矸石計,約需設備投資9200萬元(實際投資額度以設計結果為準)。

  3、由煤矸石生產聚合硫酸鋁鐵/聚合氯化鋁鐵、高分散性輪胎用白炭黑并回收煤炭

  以貴州畢節煤矸石為例,其化學組成為Al2O3:20.56%;Fe2O3:5.69%;SiO2:44.28%;CaO:2.23%;MgO:2.92%;燒失量:17.86%。

  3.1 產品:聚合硫酸鋁鐵、高分散性白炭黑、煤炭及碳酸鈣。

  3.2 工藝概述

  略,可面詢。

  3.3 主要經濟技術指標

  (1)有價元素浸出率:

  SiO2≥92%;Al2O3≥92%,Fe2O3≥90%。

  (2)有價元素收得率(以浸出率為基數):

  SiO2≥98%;Al2O3≥99%,Fe2O3≥99%。

  (3)主要物資能源消耗量:

  以生產聚合硫酸鋁鐵和高分散性白炭黑為例,按每處理1000kg煤矸石計:

煤矸石

  (4)產品產量及銷售收入:

煤矸石

  (5)產品質量

  高分散性輪胎用白炭黑:執行GB/T32678-2016標準;

  聚合硫酸鋁鐵執行行業標準;

  碳酸鈣:執行HG/T 2226-2010標準。

  (6)設備投資

  按年處理10萬噸煤矸石計,約需設備投資6000萬元(實際投資額度以設計結果為準)。 


未完待續

煤矸石

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肖景波,高級工程師,中國化工學會無機酸堿鹽專業委員會第三、四屆硼化物專家組副組長,中國綠色建材產業發展聯盟工業固廢專業委員會學術委員會委員,《硼化合物生產與應用》第一副主編,中國硼工業新人貢獻獎獲得者,全國無機鹽先進科技工作者。曾參與了《無機鹽工藝學》等學術專著的編寫,發表學術論文40余篇。多年來主要從事非金屬礦綜合利用、濕法冶金、工業廢棄物綜合利用、硼、鎂化合物制備工藝研究。擁有40余項科技成果,具有扎實的理論基礎和豐富的工業實踐經驗。

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