[發明專利]一種瓦斯灰和煤矸石全資源化協同利用的方法

有效

• 申請號: 202110962203.9
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113621794B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 雷家柳;胡可;陳宇航;江昆;吳前龍;肖蒙蒙;蔣璇琪
• 申請（專利權）人: 湖北理工學院
• 主分類號: C22B1/16
• 分類號: C22B1/16;C01F7/02;C21B13/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明涉及一種瓦斯灰和煤矸石全資源化協同利用的方法，具體包括以下步驟：（1）將瓦斯灰和煤矸石分別研磨至200目以上的粉末狀，再配加一定量的粘結劑，按一定比例充分混勻后壓成圓柱形混合壓塊；（2）將步驟（1）制得的混合壓塊進行干燥處理；（3）將步驟（2）中得到的混合壓塊放入到加熱爐內，在1120～1360℃的溫度下反應90～180 min，加熱過程中持續向加熱爐內通入氬氣，或維持加熱爐內一定的真空度，使反應在真空環境中反應完成；（4）將步驟（3）所得到的共還原產物經破碎、粉磨、磁選干燥得到硅鐵合金粉，同時得到高氧化鋁含量的尾渣；該方法可以在不加碳質還原劑的前提下，同步實現瓦斯灰和煤矸石的全資源化高附加值利用。

技術領域

本發明涉及冶金固廢資源化利用技術領域，尤其是涉及一種瓦斯灰和煤矸石全資源化協同利用的方法。

背景技術

高爐瓦斯灰是高爐冶煉過程中產生的冶金固廢之一。按冶煉每噸鐵產生約20kg高爐瓦斯灰測算，我國每年產生的瓦斯灰量將達千萬噸。如果處理不當，既造成資源的巨大浪費。同時，對生態環境的影響也較為嚴重，是每個鋼鐵企業必須面對的重要問題。

而煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。煤矸石棄置不用，占用大片土地，會污染大氣、農田和水體。我國積存煤矸石達10億噸以上，每年還將排出煤矸石1億噸。

瓦斯灰中主要成分為三氧化二鐵，并含有一定量的二氧化硅、三氧化二鋁和固定碳。煤矸石中二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁的總含量在80%以上，并且含有一定的固定碳。經過文獻檢索發現，Fe₂O₃可有效促進SiO₂的還原，降低反應溫度，并同步分離Al₂O₃（余文軸, 李杰, 游志雄, 黨杰, 呂學偉. 粉煤灰碳熱還原制備硅鐵合金的研究[C]// 第十一屆中國鋼鐵年會）。

隨著國家環保執法力度的不斷加大，人們對環境質量要求不斷提高。若能基于瓦斯灰和煤矸石固廢資源特點，實現多種固廢的協同資源化及高附加值利用，不僅可以充分發揮各自組元的相互作用，而且還原過程可不加碳質還原劑，大大減少生產成本和能源消耗，對于實現社會生態綠色發展意義重大。

發明內容

本發明的目的就是針對上述情況，提供一種瓦斯灰和煤矸石全資源化協同利用的方法，該方法可以在不加碳質還原劑的前提下，同步實現瓦斯灰和煤矸石的全資源化高附加值利用。

本發明的具體方案是：一種瓦斯灰和煤矸石全資源化協同利用的方法，具體包括以下步驟：

（1）將瓦斯灰和煤矸石分別研磨至200目以上的粉末狀，再配加一定量的粘結劑，按一定比例充分混勻后壓成圓柱形混合壓塊；

（2）將步驟（1）制得的混合壓塊進行干燥處理；

（3）將步驟（2）中得到的混合壓塊放入到加熱爐內，在1120～1360 ℃的溫度下反應90～180 min，加熱過程中持續向加熱爐內通入氬氣，使反應全程在氬氣氣氛下反應完成，或維持加熱爐內一定的真空度，使反應在真空環境中反應完成；

（4）將步驟（3）所得到的共還原產物經破碎、粉磨、磁選干燥得到硅鐵合金粉，同時得到高氧化鋁含量的尾渣。

進一步的，本發明中所述瓦斯灰和煤矸石的配料質量比為4～6：5。

進一步的，本發明中所述粘結劑為質量分數為14～16%的聚乙烯醇，添加量為瓦斯灰和煤矸石總質量的14～16 wt%。

進一步的，本發明中所述混合壓塊需在烘箱中進行干燥處理，干燥溫度為110～130 ℃，干燥時間為3～4 h。

進一步的，本發明中若全程通氬氣保護，所述還原溫度為1260～1360 ℃，還原時間為90～120 min；若抽真空，其真空度控制在5～15 Pa，還原溫度為1120～1200 ℃，還原時間為150～180 min。