参考资料--煤矸石提取氧化铝工艺设计.docxVIP

煤系固体废弃物（煤矸石）处理工艺设计煤系固体废弃物主要成分为煤矸石、粉煤灰和锅炉渣。煤矸石的来源于煤的开采、加工过程。粉煤灰和锅炉渣来源于煤的利用过程(火力发电)。本工艺设计主要针对煤矸石的资源化处理。一、煤矸石的来源煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排出的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。它包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。一般每采1t原煤排出矸石0.2t左右。煤矸石是指煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石，是指煤矿建设生产过程中所排放出的固体废弃物的总称。煤矸石的来源主要有以下三个方面? （1）岩石巷道掘进时产生的煤矸石，通常称为原矿石，占煤矸石的60%-70%。主要岩石有泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩、石灰岩等。? （2）采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里所产生的煤矸石，占煤矸石的10%-30%。煤层顶板常见的岩石包括泥岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩；煤层底板的岩石多为泥岩、页岩、黏土岩、粉砂岩；煤层夹肝的岩石有黏土岩、碳质泥岩、粉砂岩、砂岩等。? （3）煤炭分选或洗选过程中产生的煤矸石，又被称为洗矸石，约占煤矸石的5%。其中主要由煤层中的各种夹石如高岭石、黏土岩、黄铁矿等组成。二、煤矸石的特性2.1 煤矸石的组成煤矸石的组成有有机物（含碳物）和无机物（岩石物质）组成的混合物。一般，煤矸石的热值：837~418KJ/kg。煤矸石的化学组成，%主要矿物包括高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。2.2 煤矸石的外观特征和显微结构2.2.1 外观特征碳质页岩为黑色或黑灰色，层状结构，表面有油脂光泽，不完全理解，不规则块状，断面参差，易碎，滴入稀盐酸有小气泡缓慢放出。　　泥质页岩为黄灰色或黑褐色，土状光泽，有松疏的黑色小粒，片状结构，不完全理解，质软性脆，不规则块状，易碎，滴入稀盐酸不起反应。　　砂质页岩为深灰色或灰白色，腊状光泽，结构较泥质、碳质页岩粗糙坚硬，组成均一，沿层理有草叶状条痕，极不全完解理，滴入稀盐酸有气泡放出，还有铁锈斑点。　　2.2.2显微结构　　碳质页岩以不透明黑色矿物为主，有少量石英和粘土矿，泥质页岩以石英为主，有一定量的不透明黑色矿物和少量云母；砂质页岩主要是石英和云母，还有一定量的不透明矿与碳酸盐矿物，石英颗粒较粗。碳质页岩和泥质页岩在出煤井时含有较多的碳质，往往还含有胶质有机物、树脂，孢子以及其他植物残体，随着含量的增加岩石颜色加深，经长期堆积，内部发热自燃，大部分已起一定煅烧作用，使表面形成一层很厚的硫酸铝或其他复盐。砂质岩出井煤时，块度较其他页岩大，难粉碎，不自燃，难风化。2.3 煤矸石的物理特性1、可塑性　　煤矸石必须经细碎后才有塑性，矸石中砂岩塑性较页岩差。混合矸石经粉碎至250目筛筛余2%时,其可塑指标可达2.8~3相应含水率为23~25%,如果进一步细碎至300目筛筛余2%,则塑性会更大. 　　2、粘度　　随矸石的颗粒的比表面增大,矸石泥团基本可以塑性成型时,泥浆粘度在1.1左右,可用于注浆成型. 　　3、真比重和硬度　　煤矸石中的砂岩的真比重和硬度较页岩的大,所以,各地矸石硬度差异很大,含页岩多的矸石硬度在2~3,含砂岩多的矸石在4~5之间.混合矸石的真比重一般在2.6左右,其安息角在40~50度间. 　　4、收缩性　　煤矸石塑性低,收缩也就较小,一般线收缩在2.5~3%.烧结后的线收缩在2.2—2.4%,相应吸水率在17~19%. 　　5、烧结温度范围　　煤矸石的烧结温度一般在1050 左右.900 左右为一次膨胀,1120 至1160 时收缩最小,温度继续上升至1160 以上时产生二次膨胀,由固相转为固掖相或完全融熔　　6、脱碳温度　　煤矸石的脱碳温度一般总是低于最佳烧结温度,最佳脱碳温度常发生在1000 上下,最低脱碳时间为200—250分钟;在整个脱碳过程中,应保持氧化气氛. 　　7、耐火度　　煤矸石属于中低耐火材料,一般耐火度在1300~1350,这主要取决于化学组成,从相图角度看,若含和高则熔点高,若含碱金属和碱土金属高则熔点就低.三、煤矸石的危害煤矸石露天堆放，侵占大量土地；矸石堆易坍塌形成重力灾害；其淋滤液携带有害可溶物，可污染水环境、土壤环境；矸石堆扬尘或自燃又污染了大气环境。3.1 矸石占地矸石堆多位于井口附近，紧邻居民区，侵占大量耕地、林地、居民地和工矿用地，破坏地质地貌景观。3.2 矸石堆引发重力灾害矸石堆自然安息角为38°～40°，在人为开挖和降雨淋滤作用下，易失稳引发重力灾害，如渣石流、坍塌等。3.3 矸石堆淋滤液污染水环境破坏土壤的有机养分煤矸石对土壤的污染除了占用土地以外，还表现为使土地盐渍化以及破坏