[實用新型]一種微波活化煤矸石的裝置

有效

• 申請號: 201320694009.8
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN203591992U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 連明磊;孔德順;宋說講;吳紅
• 申請（專利權）人: 六盤水師范學院
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本實用新型屬于煤矸石提質利用設備技術領域，特別涉及一種微波活化煤矸石的裝置。

背景技術

煤矸石的主要成分是Al₂O₃（15～40%）、SiO₂(30～60%)、Fe₂O₃(2～15%)，MgO(1～3%)、K₂O(1～2%)、和TiO₂(1～4%)等。全國現有煤矸石山1500多座，累計堆存煤矸石34億噸，占地超過20萬畝，每年新增占地6000多畝。大量堆積的煤矸石在一定條件下會發生自燃，放出有毒氣體，雨淋時有害物質又隨雨水滲入地下，造成嚴重的環境污染。同時，通過對煤矸石的成分可以看到，煤矸石中含有豐富的Al、Fe、Ti等金屬元素，如果能加以回收利用，將產生巨大的經濟價值及社會效益。

由于煤矸石具有較高的晶格能，幾乎不具有反應活性，如果不經處理直接加以提質利用，效率是很低的。因此，要有效利用煤矸石中的有用成分，首先要對其進行活化，使其有序的活性低的晶體結構轉變為活性較高的半晶質及非晶質，從而提高其反應活性。目前，煤矸石活化方法主要有機械活化、化學活化和熱活化。

1.機械活化

機械活化是指通過將煤矸石磨細以提高其活性的活化方式。通過機械粉磨能夠使顆粒迅速細化，提高了顆粒的比表面積，增大了水化反映的界面。

2.化學活化

化學活化是指通過引入少量激發劑，使其破壞煤矸石表面的Si-O鍵和Al-O鍵，并參與或加速煤矸石與水泥水化產物二次反應的活化方法。當激發劑摻量超過最佳摻量時，[OH]-濃度太高，由于激發速率快，在煤矸石物料顆粒表面形成一層水化產物保護膜，將阻止反應進一步進行。

3.熱活化

煤矸石中硅酸鹽礦物除了少量具有架狀結構的硅酸鹽以外，主要是高嶺石和水云母等具有層狀結構的黏土礦物。熱活化的目的是利用高溫使煤矸石微觀結構中的各微粒產生劇烈的熱運動，脫去礦物中的結合水，使鈣、鎂、鐵等陽離子重新選擇填隙位置，從而使硅氧四面體和鋁氧三角體無法聚合成長鏈，而存在很多的斷裂點，形成熱力學不穩定結構，即煅燒后的煤矸石中含有大量的活性氧化硅和金屬氧化物。各地煤矸石成分不同，因此最佳活化溫度也不盡相同，通常是將煤矸石粉在馬弗爐中在700～850℃下煅燒1.5～2小時。盡管煅燒煤矸石的研究很多，但多是實驗室研究，尚未形成工業化應用。

眾多研究表明，熱活化是提高煤矸石活性從而提質利用的必要手段。上述熱活化方法存在的主要問題是：活化時間長，消耗了大量電能,且活化后的金屬元素溶出率仍然是比較低的（40～65%）,廢渣也達不到制二氧化硅系列產品的純度要求，使煤矸石提質利用的前景不明朗。

如何解決煤矸石中金屬元素與二氧化硅的高效分離難題，提高金屬溶出率，同時使殘渣中的二氧化硅的純度達到制二氧化硅系列產品的原料要求，是目前亟待解決的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種微波活化煤矸石的裝置，該裝置連續運行，操作方便，能耗低，效率高，適宜各類煤矸石。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種微波活化煤矸石的裝置，包括帶有磁控管4的微波爐12，在微波爐12中設置有石英玻璃反應器3，加料斗1通過回轉加料機2與石英玻璃反應器3連通，石英玻璃反應器3同時與空氣壓縮機5連通，石英玻璃反應器3的出口連接收集瓶11，出料路線上依次設置有200目篩網6和第一400目篩網7，收集瓶11回接石英玻璃反應器3。

優選地，所述石英玻璃反應器3為多環連接結構。

優選地，所述石英玻璃反應器3為4-10環連接結構。

優選地，所述石英玻璃反應器3為6環連接結構。

優選地，所述收集瓶11回接石英玻璃反應器3的位置位于200目篩網6和第一400目篩網7之間。

優選地，所述回接口設置有第二400目篩網9。

優選地，所述第一400目篩網7配套設置有第一石英棉11，所述第二400目篩網9配套設置有第二石英棉10。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

（1）活化效率高，能耗低，且通過在富氧高溫環境中充分燒失煤矸石中的碳組分進一步節約了能量。

（2）工藝流程簡單，操作彈性大，且適用于各類煤矸石的提質利用。

（3）吸波劑廉價、易得，且通過反應中煤矸石粉與吸波劑的協同效應進一步提升了活化效率。