煤矸石磨粉機

       在煤炭的開采和洗選過程中，必然要產(chǎn)生大量的煤矸石，目前煤矸石累計堆積量已經(jīng)超過70億噸，以煤矸石為代表的煤基固廢合理處置及資源化問題，已經(jīng)成為影響礦區(qū)環(huán)境的制約因素之一。推動煤矸石建材化利用對構(gòu)建清潔低碳、安全高效的煤炭工業(yè)體系，形成人與自然和諧共生的煤礦發(fā)展格局具有重要意義。桂林鴻程是煤矸石磨粉機生產(chǎn)廠家，我們生產(chǎn)的煤矸石磨粉機為煤矸石建材化利用提供了良好的設(shè)備助力，今天為您介紹一下煤矸石建材化應(yīng)用進展。

一、煤矸石在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用：    

從20世紀提出建筑節(jié)能理念到21世紀提出的綠色建筑理念再到今天的碳中和建筑理念，都旨在降低建筑能耗，推動建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。推動商業(yè)建筑碳中和的五大舉措中，源頭減量是其中重要環(huán)節(jié)之一，在商業(yè)建筑建造過程中，以水泥為主要材料的混凝土消耗量巨大，2020年，中國水泥產(chǎn)量23.77億噸，約占全球55%，排放CO2約12.30億噸，占全國碳排放總量的12.1%。水泥碳排放主要來源于過程排放，即石灰石氧化所釋放的二氧化碳，所以推動水泥減碳的主要措施就是原料替代。煤矸石作為煤炭行業(yè)排放的廢棄物，在建材領(lǐng)域有一定的發(fā)展?jié)摿Γ?，在二十世紀六十年代，日本利用煤矸石燒結(jié)造輕質(zhì)骨料用于建筑領(lǐng)域，應(yīng)用結(jié)果表明，建筑物重要減輕20%，取得了良好的效果，由于煤矸石自身的特性，煤矸石在建材領(lǐng)域應(yīng)用的前景非常好[4]。

(1)制備陶瓷材料

煤矸石中含有大量的氧化鋁和二氧化硅，這是制備陶瓷的原料。發(fā)泡陶瓷，作為一種新型無機建筑材料，具有輕質(zhì)、不燃、保溫、隔熱、防水防潮的特性。利用煤矸石制作陶瓷，這也是煤矸石資源化利用的一種途徑。戴永剛[5]使用35%的煤矸石和40%的粉煤灰，并添加了發(fā)泡劑，在1180℃下保溫30min，得到了性能優(yōu)異的發(fā)泡陶瓷，其體積密度為503kg/m3，抗壓強度8.35MPa，孔隙率為65.3%，表現(xiàn)孔徑0.5-1mm。婁廣輝[6]以煤矸石，鋁礬土為原料，添加石灰石、長石、起泡劑，經(jīng)過震實成型后在1200℃下燒結(jié)。制得的泡沫陶瓷的基本性能均滿足《建筑用發(fā)泡陶瓷保溫板》（JG/T 511-2017）中對應(yīng)的標準指標要求。王超男[7]在制備發(fā)泡陶瓷過程中，發(fā)現(xiàn)隨著焙燒溫度的升高，泡沫陶瓷的顯氣孔率先增大后減小，1000℃為頂點。研究發(fā)現(xiàn)這是由于在1000℃以上鉀長石的助溶劑作用顯著增加，使樣品的顯氣孔率減少。孫曉剛[8]研究了調(diào)整微硅粉的摻量對發(fā)泡陶瓷體積膨脹率的影響，先增大后減小以黃金尾砂和煤矸石協(xié)同制備發(fā)泡陶瓷，并對發(fā)泡劑的摻量進行了研究。研究表明，當發(fā)泡劑摻量為0.9%時，發(fā)泡陶瓷的膨脹率為158.3%。同時發(fā)現(xiàn)發(fā)泡陶瓷體積密度與抗壓強度均隨著摻量增加而下降。為了得到更高性能更高強度的發(fā)泡陶瓷，應(yīng)該尋找新的發(fā)泡法提高孔隙率。并且開發(fā)新的工藝流程，讓其應(yīng)用在更大的領(lǐng)域中。

(2)煤矸石制磚

目前，煤矸石磚年產(chǎn)量已達200億塊，年綜合利用煤矸石約5000萬噸，利用煤矸石部分或全部代替粘土生產(chǎn)燒結(jié)磚是煤矸石綜合利用的主攻方向之一。煤矸石制磚具有自身的優(yōu)勢，煤矸石本身含有少量的碳，在燒制過程，可以節(jié)省外部能量消耗。煤矸石作為原料，經(jīng)過粉碎、定型、干燥焙燒加工，可制成燒結(jié)多孔磚。在一定程度上可以代替使用粘土制備的磚類產(chǎn)品，大大減少粘土的用量。常見的煤矸石制磚的工藝過程主要包括原料選擇、原料預(yù)處理、成型、干燥和焙燒環(huán)節(jié)

對于煤矸石制磚，煤矸石的化學(xué)成分對煤矸石磚的性能和質(zhì)量影響較大，使用不同來源的煤矸石，不同的配比，其制磚工藝也不相同。工廠生產(chǎn)流程應(yīng)從實際出發(fā)，結(jié)合煤矸石的化學(xué)成分，制定不同制磚工藝方案，提高成品的性能。

(3)煤矸石制水泥

煤矸石的化學(xué)成分與粘土極為相似，能夠部分或全部代替粘土用于生產(chǎn)水泥，經(jīng)過熱活化后的煤矸石作為混合材料，生產(chǎn)水泥摻量可以到30%，并且可以進一步的提升水泥的性能，改善水泥生料的易燒性，有利于熱工制度的穩(wěn)定，提高水泥熟料的質(zhì)量[12]。但是不同地區(qū)的煤矸石成分和熱值一般差別巨大，使用前需要調(diào)整工藝參數(shù)以及配料方案。利用煤矸石制水泥，既節(jié)約成本，降低能耗。工藝流程如圖2。而煤矸石的摻量取決與活性大小，活性越大，可以取代的水泥量越大，對煤矸石有效活化是關(guān)鍵。目前提高煤矸石的活性主要有三種方法：第一種方法是高溫煅燒，通過煅燒不僅能夠除碳，而且可以破壞牢固的Si-O和Al-O鍵結(jié)構(gòu)。第二種方式是研磨，通過研磨，受到機械作用力，實現(xiàn)提升煤矸石的活化性質(zhì)。第三種方法是化學(xué)方法，通過添加一定比例的化學(xué)添加劑，可以改善煤矸石的活性。

煤矸石的活化程度是影響水泥強度的關(guān)鍵，同時對水泥生產(chǎn)過程中煤矸石的摻量有很大的影響，因此深入研究煤矸石的活化特性和方法是煤矸石制水泥的技術(shù)關(guān)鍵。

(4)煤矸石制備混凝土

煤矸石經(jīng)處理加工后可以作為骨料添加到混凝土中，但與傳統(tǒng)制備混凝土的骨料石英以及碎石相比還是有許多缺點，比如強度低、密度小、層狀和片狀類較多，所以需要對煤矸石進行預(yù)處理。目前預(yù)處理方式有直接破碎、篩分兩種方式。只有將煤矸石預(yù)處理后以及按照最佳摻料比混合，才能既保證混凝土的質(zhì)量安全又能將煤矸石的剩余價值利用起來。

由于受到煤矸石物理化學(xué)性質(zhì)的影響，煤矸石制備混凝土在不同應(yīng)用上仍然存在問題，例如制備生態(tài)混凝土應(yīng)用到邊坡工程上，就需要保證具有一定的透水性和孔隙率，同時也要有一定的強度，這是制約生態(tài)混凝土應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。因此要結(jié)合不同煤矸石的特性，分類利用，并開發(fā)煤矸石制混凝土專用添加劑。

二、煤矸石建材化應(yīng)用展望

我國煤矸石綜合利用方面雖然已經(jīng)取得了進步，但其規(guī)?；眉夹g(shù)仍未成熟，煤矸石應(yīng)用于建材領(lǐng)域是行之有效的重要途徑，能夠消納大量煤矸石，應(yīng)優(yōu)先發(fā)展，在建材領(lǐng)域煤矸石可以制備陶瓷材料、制磚、水泥、混凝土等，具有造價低廉、節(jié)能降耗的優(yōu)點。隨著國家相關(guān)政策的支持，煤矸石在建材領(lǐng)域的發(fā)展將具有廣闊的發(fā)展空間。為順應(yīng)時代和國家發(fā)展理念，煤矸石在建材領(lǐng)域綜合利用應(yīng)注重以下問題。

（1）政府應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用。國家相關(guān)部門出臺相關(guān)扶持政策，制定煤矸石綜合利用相關(guān)規(guī)劃，引導(dǎo)資本加大對煤矸石綜合利用的投入，探索依靠市場機制推動其綜合利用的途徑和模式。

（2）加強基礎(chǔ)理論研究。基于煤矸石的物理化學(xué)性質(zhì)、巖石類型和礦物組成進行深入研究，差異化分類與利用，充分提高煤矸石的利用率。

（3）規(guī)模利用與高值利用相結(jié)合。鼓勵產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，多產(chǎn)業(yè)協(xié)同利用，建立示范工程，擴大產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，攻關(guān)有針對性和結(jié)合實際的生產(chǎn)工藝方法和技術(shù)，降低煤矸石綜合利用的成本，與此同時，要避免煤矸石二次利用過程中的二次污染。

（4）提高資源配置效率。依托大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化信息通信技術(shù)，建立“互聯(lián)網(wǎng)+煤矸石”綜合利用信息平臺，提高資源化配置效率。