[發明專利]利用煤矸石替代尾煤和硅鋁質原料生產硅酸鹽熟料的方法

在審

• 申請號: 202010619085.7
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111718136A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 尹小林;張新策
• 申請（專利權）人: 長沙紫宸科技開發有限公司
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B7/02;C04B7/36;C04B7/43;C04B7/44
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀;寧岡

一種利用煤矸石替代尾煤和硅鋁質原料生產硅酸鹽熟料的方法，包括以下步驟：（1）雙組分制粉；（2）預熱、混合、分解；（3）氧化性煅燒。本發明可解決因生煤矸石的特性產生的結皮粘堵影響熟料產質量、能耗等問題，大量消納生煤矸石同時替代干法水泥生產的部分尾煤和硅鋁質原料，降低水泥生產的燃煤消耗和粘土（頁巖）類硅鋁質原料的消耗，解決煤矸石堆積帶來的環境污染問題。

技術領域

本發明涉及一種硅酸鹽水泥熟料的生產方法，尤其是涉及一種利用煤矸石替代部分尾煤和硅鋁質原料生產硅酸鹽熟料的方法。

背景技術

煤矸石是在地殼運動成煤過程中與煤伴生沉積的有機化合物和無機化合物混雜形成的黑灰色脈石礦物，為夾雜在煤層中或煤層頂或底板或夾層中的含可燃物的煤質沉積巖。有煤的地方就有煤矸石，煤矸石是伴隨著煤炭采掘、洗選加工過程中產生的固體廢棄物，包括巖巷矸石、煤巷矸石、自然矸石、洗矸石、手選矸石和剝離矸石六類。而依據煤矸石的來源可劃分為三大類：第一類是掘進矸石，即在礦井建設期，由井筒、井下車場、大巷以及煤礦正常生產階段等掘進過程中排出的巖石，大約占煤矸石總量的 60％～70％；第二類是采煤矸石，即在煤礦開采過程中產生的煤矸石，大約占煤矸石總量的 10％～30％；第三類是洗選矸石，即在煤炭洗選過程分類別排出來的殘渣，大約占煤矸石總量的 10％。

當前，我國從現有煤矸石資源利用的類型劃分大致可分為如下三大類：

第一類是白矸（石），為露天煤礦開采剝離以及井下巷道挖掘時所排出的，其特征是含炭量低，大多熱值低，白矸熱值大多波動為100～1200Kcal×4.18KJ/Kg，且礦物質成分較多，依其礦物質成分不同而實施深度開發利用如提鋁、選鐵、制保溫或耐火材料等。

第二類是選矸（石），為采煤/洗煤過程中挑選出來的煤矸石，其煤矸石中的含煤量較高、熱值及成分波動大，選矸熱值大多波動為500～2800Kcal×4.18KJ/Kg，選矸又可分門別類的選擇利用，如高熱值矸石用于工業窯爐、低熱值的回填、筑路等。

第三類是熟矸（石），為煤矸石經焙燒或經堆燃熱處理去掉絕大部份可燃物后的煤矸石，熟矸熱值大多波動為0～200Kcal×4.18KJ/Kg，大多用于制建材或制化學產品。白矸和選矸未經熱處理的又統稱為生矸石。

其次，還有從白矸和選矸中篩選出砂巖矸石資源化利用于水泥生產中生料配料的，從煤矸石中篩選出來的塊狀砂巖矸石其熱值與熟矸石相當（200×4.18KJ/Kg)。

此外，還有依煤矸石的主要礦物成分和主要化學成分分類的。依煤矸石主要礦物結構分類一般分為黏土巖類煤矸石、砂巖類煤矸石、碳酸鹽巖類煤矸石三類。依主要化學成分分類，因煤矸石的主要化學成分為 SiO₂和A1₂O₃等，依其化學成分相對含量不同，可分為硅質煤矸石、鋁質煤矸石等。還有依煤矸石中硫含量高低分為低硫煤矸石和高硫煤矸石等（高硫煤矸石有用于選取硫鐵礦、或焙燒出SO₂生產硫酸銨的實踐）。

煤矸石的特性就其本質是夾在煤層間的脈石,在開采和洗選過程中被分離出來的煤質沉積巖類廢棄物，實際上就是碳質頁巖/碳質粘土、碳質砂巖、或碳質碳酸鹽巖等和其他頁巖/粘土、砂巖、礫巖等的混合物。隨著煤層地質年代、地域、成礦條件、開采方法的不同, 煤矸石組成及其質量分數也各不相同，即其礦物組成和化學成分及工業分析（灰份、內水、固定碳、揮發份、熱值）差異大，尤其是煤矸石低位熱值的波動可從100×4.18KJ/Kg波動至3000 ×4.18KJ/Kg，單位熱值差距可達數十倍。既便是同一產地的不同批次的煤矸石的熱值差異亦可達數倍。

從煤矸石的礦物組成來看，不同類的煤矸石有較大的差異和一定的特征性。