浅谈利用自燃煤矸石煤矸石发电厂炉渣生产建筑材料的发展与对策.pdf

中 国 瓷 源 综 合 利 用0 2 O O l ／ O 3 1 浅谈利用自 燃煤矸石、 煤矸石发电厂炉渣 生产建筑材料的发展与对策 李敏 ， 徐玉袍 青韩营城煤矿． 青韩营城1 3 ∞0 2 摘要 舟绍了 矿区璩矸石、 矸石电 厂炉渣的特征置用其生产轻集料和超蛔斡的可行性． 提出斗各矿 区开展这 项技 术的方向与对策。 关t词 自然璩矸石i 矸石电厂炉渣 ； 沸腾炉； 轻集料； 超妇耪 ； 碱骨料 1 煤矸石及矸石电厂炉渣的概况 低于0 ． 5 ％时可以人为地点燃煤矸石山。煤矸石经高 我国是世界煤炭产量最多 的国家之一。年排煤 温 白燃烧掉碳素 ， 矿物脱水分解 ， 具有火山灰活性。 矸石 1 亿多吨， 且多数矸石山已经或正在 白燃 ， 现在 矸石 电厂所燃用的每公斤含 1 -5 0 04 0 O O大卡热 储存量 约 3 0亿 吨。为 了各矿 区低热值燃料煤的利 能的低热值煤矸石作原料 ， 热能转化为 电能， 这样的 用， 国家在这些矿区兴建了 1 2 8座矸石电厂 ， 矸石电 炉渣如把烧失量控制在 8 ％以下时， 是一 种很好的烧 厂排放的炉渣现没有精确统计 。 粘土材料 ， 也具有火山灰性 质。白燃煤矸 石和矸石电 煤矸石是 由泥质页岩、 砂岩、 长石 、 高岭石 、 粘土 广炉渣磨细粉水泥胶砂抗压强度 比都高 。目前 ， 各矸 矿物等组成的混合物， 是一种碳质岩 颗粒的大小和 石电厂只考虑发电， 并没考虑其炉渣的综合利用， 多 可燃物含量高低悬殊， 理化性质各异， 利用途径也各 数是以水冷渣方式排放， 造成了炉渣含水率高． 不易 不相同。虽然用于烧制实心砖和空心砖， 白燃煤矸石 加工， 同时造成炉渣 中 C a O同炉渣所含 s i ％ 、 A l 2 o 3 、 也用作水泥的掺 和料， 但利用量仍低 于矸石 总量的F 0 3 等化学成分发生复杂的水化 ， 破坏和降低 了炉 2 0 ％。煤矸石和矸石电厂炉渣占地和污染仍没有得 渣的活性。我们帮助某矸石电厂安装风冷冷渣系统， 到有效抑制。引导好近年来 自燃 煤矸石和矸石 电厂 瞬间把炉渣温度降至 l 5 0 ℃左 右， 炉渣的热能又能充 炉渣生产轻集料和趣细粉的开发 ， 对活跃矿 区经薪 、 分地被刺用 ， 可把原磨湿渣超细粉每小时半吨提高到 安置下岗职工再就业、 节约能源、 保护耕地、 改善环境 每小时磨2 ． 5 吨左右。 皆具有重大的现实意义。 3 自燃煤矸石 、 矸石 电厂炉渣生产 的轻集料和超细 2 煤矸石的自 燃条件和矸石电厂炉渣介绍 粉的理化性能 煤矸石是 由多种矿物所组成 ， 如具备每公斤 5 0 0 白燃煤矸石和矸石 电厂炉渣 主要化学成分为活 大卡以上的碳素时 ， 这些煤矸石碳素在与空气 中的氧 性 0 2 、 A 0 3 、 C 曲 所组成 ， 其次含有 少量 的 F 虹 、 气发生氧化． 氧化 时表现为温度升高和放热， 这就是 、 T i 、 P 2 O 5 、 S 和 0№ 0的碱金属。我国的 自燃； 当煤矸石含硫在 O ． 5 ％时就更容易 白燃 ， 含硫量 混矸和洗矸 白燃后的化学成分如表 1 。 表 1 混矸与洗歼的化学成分比较 W t ％ 维普资讯 蠡 誉 蠲 中 国 资 源 综 合 利 用 枷1 ／ O 3 Q 各矿还可在 奎国煤矸石责潭汇缡 上空到本矿矸石 的化学成分 。 堆积 自燃的煤矸石或矸石电厂的沸腾炉渣破碎 筛分成轻集料， Ol O m m以上的称为粗集科 ； Ol O m m以 下部分称为矸石细集料。矸石粗集料用于替代普通 碎石配制混凝土和巷道锚喷支护砼。矸石细集料按 其细度模效分为三级 粗砂 要满足I区的级配要求， 同时要求所台 锄 ． 1 6 m部分含量在 8 ％ 一1 5 ％， 用于 砌筑 砂浆和话喷支护混凝土； 中砂 要求满足 Ⅱ区的 级配要求 ， 锄 ． 1 6 m m音量在 l 5 ％ 一2 5 ％用于砌筑和 外墙砂浆 ； 细砂 要求满足 Ⅲ区的级配要求 ， 所台 锄 ． 1 6 Ⅱ m部分台量在 2 5 ％ 一3 5 ％之间， 用于 内墙抹灰砂 浆 。矸石和矸石炉渣 生产的轻集料对其原料 中有害 成分比水泥对掺和料 的有害成分要宽橙。笔者 作为 白燃煤矸石砂技术条件 D U Q 一 9 0 标准的主要 起草人， 对 自燃煤矸石轻集料 I G ， I 5 4 l 一9 4 国标中 有害物质烧失量≤5和含泥量 3有质疑 矸石 山矸 石干燥状态下烧失量均低于 l ％ 粉煤灰娆失量 国标 ≤8 ％ 矸石自燃后由于裸露在 自然界中， 长期雨水、 潮湿等因素对其 有影 响， 这 时的烧失 量有可 能高达 2 o ％以上 ， 这是 由于 自燃煤矸石所含金属在这种情况 下生成的结晶水 ， 不 能把它看成是烧失量； 自燃煤矸 石轻集料中 锄 ． 1 6 m m含量在 8 ％ 一 3 5 ％之问， 这部分 是作为水泥的掺 和料用的， 该 国标规 定其含 泥量≤ 3 ％。 这对于吉泥量没办法检测 。 自 燃煤矸石、 矸石电厂炉渣磨细的超细粉， 要求 原料是无水状态的 ， 对于矸石电厂的炉渣尽可能采用 “ 风急冷 形式排放 ， 以提高其括性 。目前超 细粉没有 国标 ， 分不同用途细度在 4 9 0 0 孔方孔筛筛余量为 0 1 2 ％， 表面积 比 4 0 0 0 l O 0 0 0 m 2 ／ g 矸 石轻集料 和超细 粉话性的评定与 自燃时 的温度、 化 学成分 、 有害成分 雨水授蚀等有关， 要先做镑理试验。下面是用营城矿 Ⅱ区矸石砂配制的砂浆对比试 验， 矸石砂容重为 l 2 0 5 公斤／ ， 水泥为4 2 5 矿渣水泥。清砂容重 l 4 4 0 公斤 维普资讯 中 国 资 源 综 台 利 用 ● 2 0 o l ／ 0 3 ● 囊 3 设计 配合比 抗压强度 MP a 标号 砂浆品种 水泥 砂 白灰 7 天 l 4天 2 8 天 3个月 1 ． 2 2 ． 3 2 ． 7 3 ． 1 矸石砂浆 7 9 l 2 0 5 s 4． 5 1 04． 5 1 2 2． 7 1 4 0． 9 1 ． 6 3 ． 0 4 ． 3 5 ． 2 2 5 矸石混台砂浆 7 9 l ∞5 3 6 ．2 7 2 ．7 l 3 t ； ． 4 l 9 5． 5 2 3 ． 4 1 ． 1 2 ． 0 2 ． 2 3 ． O 清砂砂浆 7 9 l 4 4 0 5 0． 0 9 0． 9 l ∞ l ． 4 3 ． 2 4 ． 2 5 ． 7 8 ． 2 矸石砂浆 1 3 3 l Q 5 9 7． 0 1 2 7． 3 1 7 2． 7 2 嘏 ． S 2 ． 5 4 ． 5 5 ． 9 8 ． 6 5 O 矸石混台砂浆 1 3 3 l ∞5 3 6 ．2 7 5 ．R I ． 4 1 7 8． R 2 邡 ． 0 清砂砂浆 1 3 3 ． ．“ ／ 4 4 0 2 ． 1 2 ． 2 3 ． 3 5 ． 9 鹋 ． 6 6 6． 7 l ∞ 1 78． 8 7 ． 2 9 ． 5 l 2 ． 3 l 6 ． 8 矸石砂浆 l 9 4 l ∞5 ．7 l 1 3． 1 1 4 5． 4 ． 0 6 ． 1 8 ． 8 l 1 ． O l 5． 5 7 5 ‘ 矸石混合砂浆 1 9 4 l ∞5 3 6 ．2 7 “1 ． 1 阻 ． R I 31 ． n l l l 4 S 5 ． 5 6 ． 7 8 ． 4 l 0 ． 6 清砂砂浆 l 9 4 l 4 4 o ．5 为 ． R l m 1 2 注 表中横线e 2 1- 的数据为相应令期两农平行试验的 平均抗压强度值， 横践 2 - F 的数据为以清砂 2 8 天强度 为 1 0 0 ％的强度增长率。 以上 2 5 砂浆的水泥用量相对少 。 加 3 6 ． 2 ／ 石 灰作为矸石砂的激发} fj 有作用， 5 o 、 7 5 砂浆由于水 泥用量增多 ， 加石灰 已没有意 义。内墙抹灰规范要求 第一是和易性 ， 第二是强度。所以内墙抹灰用石灰粉 作为激发郝即可。白燃煤矸石、 矸石电厂炉渣生产的 超细粉试验见表4 、 表 5 。 表 4 自 燃堞矸石特蛔粉性能 外 观 舢 孔筛筛余 ％ I 标准稠度甩水量 ％ 松散密度 k 砖 红 色 4 ．0 f 3 7 8 3 0 表 5 掺白 渫矸石特蛔糖水泥肢砂试验蛄果 配料量 g 抗折强度 加 抗压强度 蛐P 丑 水泥 煤矸石粉 标准砂 水 7 d 2 8 d 7 d 2 8 d 5 4 0 l 3 5 O 2 3 8． 0 4． 9 4 6 ． 3 l 3 3． 3 4 6． 2 辐 6 5 4 l 3 5 O 2 4 7 ． 5 4． o 5 5 ． 4 7 2 7 ． 7 3 7 ． 6 4 3 2 l 0 8 l 3 5 O 2 5 7 ． O 3． 4 4 5 ． 3 9 21 ． 6 3 4．4 3 7 8 l 6 2 l 3 5 0 2 6 6． 6 2． 6 3 4． 7 2 l 6 ．9 2 7 ． 4 3 2 4 2 1 6 l 3 5 O 2 ．7 6． 1 I ． 9 5 3 ． 7 3 l 2_ 8 2 2 ．9 7 0 2 7 O l 3 5 O 2 8 5 ． 6 1 ． 2 4 3 ． 0 7 9． 3 l 7 ． 0 5 4 0 5 4 l 2 9 6 2 5 8 ． 5 4． 2 9 5 ． 2 8 2 5． 7 3 9 ．3 注 掺堞矸石粉后用水量按 3 7 ／ 2 6 ． 5 1 ． 4 调整。 从表 5可见 ， 当超细粉置换 1 0 ％ 一3 0 ％水泥时 ， 可置换水泥 4 0 ％ 5 o ％时， 可用于外墙抹 灰砂浆。用于 用混凝土尤其是商品砼和现场泵送细石砼， 由于其费砌筑砂浆对， 可相应调整超细粉的掺量。内墙抹灰占 水， 可见和易性好 ， 如加碱水剂强度增长更加明显 。当整个抹灰量的 8 0 ％ 9 0 ％， 内墙抹灰甩石灰粉作为超 维普资讯 中 国 资 源 综 合 利 用Q 2 0 01 ／ 0 3 Q 细粉的激发剂就可以了。北京煤矸石 电厂炉渣化学成 分 A 】 2 0 高达 3 1 ％， 它属煤系高岭土 ， 是铝酸盐矿物， 或叫“ 偏沸石 ， 其特点是早期强度高。活性超细粉中 s o 2 在水化过程中与水泥水化释放出的 c a O H 2 化合 生成 CSH凝腔 ， 促进水化反应， 增加 CSH凝 胶含量， 从而提高水泥石的强度并防止混凝土制 品表 面泛白碱骨科反应 。提高密度和抗渗性。超细粉 表 6 在混凝土及制品中起到微观填充作用， 同时超细粉中 活性 o 3 可为水泥 中的 c a o H 2 、 S O 3 化合生成钙矾 石 ， 钙矾石具有一定的微膨胀作用 ， 可补偿制品中的化 学干缩 ， 进一步提高制品的密度和抗渗性。可 以说 ， 超 细粉是混凝土 、 砂浆 中的第五或第六组 份。 由于北京 煤矸石电厂炉渣试 验时受 当地磨细机槭 所限， 只磨出 其表面积 比为 4 O e m 2 ／ g ， 试验见表 6 。 项 目 水泥 水 砂 石子 外加剂 超细粉 强度 M P a 种类 7天 2 8天 不加超细糟 4 4 0 1 5 8 5 ． 7 0 1 2 9 O 4 2 ． 0 4 8 ． 9 掺超细糟 3 9 5 1 5 8 5 ． 7 0 1 2 9 O 0 ． 5 ％ 4 5 4 8 ． 6 5 5 ． 9 煤矸石轻集糟级配合理 ， 且古有 8 ％ 一3 5 ％的微 粉 ， 和易性好 ． 抑制碱骨糟反应 ， 节省水泥； 矸石超细糟 细度在5 4 5 微米范围． 表面积与活性成正比． 砼中掺 抑制碱骨科反应， 降低水化热， 和易性好， 抗渗， 如 A -h O 3 古量在 2 5 ％以上可提高砼的耐火度。普通硅酸 盐水泥可比使矿渣水泥强度提高 1 0 ％． 因为普硅水泥 比矿渣水泥的掺合料要少。超细糟可根据不同用途加 各种外加剂开发出系蓟产品， 在砂浆方面可开发“ 双灰 粉。 目前我国水泥标准虽规定了3 2 5 、 2 7 5 低标号水 泥， 但很少有厂家生产， 一般水泥厂大都生产 3 2 5 以 上水 泥。实 际工程 中的砌筑和 抹灰 砂浆 多为 2 5 、 5 o 、 7 5 和 1 G O ， 因而建筑工程中普遍存在用高标号 水泥配制低标号砂浆的现象。为了达到砂浆标号， 就 要加大砂率而少用水泥， 因而经常出现砂浆和易性不 良现象， 加石灰粉降低标号又太大， 白灰的生产又破坏 和污染环境， 所以发展矸石轻集料和矸石超细糟非常 必要 。 4 矸石轻集辩和超细糟的生产工艺和市场前景 矸石轻集料可在矸石山下或 电厂排场建人工砂石 厂 ， 可选用 8 0 0 x 6 1 3 0锤式粉碎机， 筛分板可用废溜槽 板或锅炉板改造， 小时生产能力 1 8 2 2米 ； 利用井下 旧皮带改造两条皮带机上料和出科即可。矸石集科每 立方术生产成本在 8 元左右。用电不方便的地方 ， 可 用 l 2 一l 8马力 四轮拖拉机为动力， 在拖拉机前面加挂 小型粉碎机 ． 移动非常方便 。可用多台这样的椅碎机 围攻矸石 山。 矸石超细粉要求 选用无 水状态下 的矸石或炉渣。 根据本地区实际情况选用各种磨机， 生产成本可控制 在5 o 一 国 元／ 吨。超细粉可根据不同用途开发出多种 产品。北方地区集中供热的沸辟炉同矸石电厂沸腾炉 只是大与小的差异 ． 也就是说集 中供热 的沸腾炉渣也 可开发。钢铁厂水渣、 镍渣、 油母 页岩的沸腾炉渣等也 可把它们看成是潜在可利用 的资源 ， 也可开发上述 产 品。矸石轻集料和矸石超细粉 的市场 矸石 山和矸 石 电厂靠近城市 ， 建筑市场就大 ； 矿 区产煤量大， 巷道锚 喷支护的市场就大。例如， 鹤岗矿区是个近百万人E l 的攥城 ， 其在矸石轻集料生产厂所在煤矿是个年产 3 0 0 万吨堞 的大矿 ， 平均每天锚 喷支护用 5 0米 矸石轻集 料。 由于使用矸石轻集料镭喷每立方米能节约 1 G O一 1 5 D 公斤水泥． 嘴弹仅是普通砂锚喷嘴弹的 1 ／ 3 。矸石 轻集科市场价格 4 0 6 0 元／ 米 。 超细粉 1 5 0 1 6 0 元／ 吨。 5 簟语 矸石和沸渣建材的开发要遵循相应国标和企业标 准， 建立质量保证体系， 建立锖售同络， 做好售后服务， 走向自主开发， 走向跨行业， 跨所有制的合作开发之 路 ， 把矸石建材开发看成是一个工程， 每一方都把 自己 看成是这个工程中的一部分 ， 共同的利益把 大家联 系 起来。遵照国发 煤矸石管理办法 9 8 3 0号文件， 煤 矸石是工业废科， 不许收费和变向收费。煤矸石和矸 石电厂炉渣作为二次资源进行开发和综 合利用， 有益 于保护环境 ， 维护生态平衡 ， 属于绿色建材范畴， 值得 大力推 广 。 责任墒t t ／ a 保士 2 9 维普资讯