一种提高煅烧煤矸石性能的装置及其使用方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112110666 A(43)申请公布日 2020.12.22

(21)申请号 202010863501.8(22)申请日 2020.08.25

(71)申请人 淮北矿业股份有限公司

地址 235000 安徽省淮北市相山区人民中

路276号(72)发明人 杨帆　

(74)专利代理机构 芜湖众汇知识产权代理事务

所(普通合伙) 34128

代理人 曹宏筠(51)Int.Cl.

C04B 20/06(2006.01)C04B 20/10(2006.01)C04B 18/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)发明名称

一种提高煅烧煤矸石性能的装置及其使用方法

(57)摘要

本发明公开了一种提高煅烧煤矸石性能的装置，包括煅烧炉和尾气吸收池，所述煅烧炉顶部设有空气进口、煤矸石进口和尾气排放出口，空气进口、煤矸石进口和尾气排放出口三者纵向平行设置，空气进口设有空气进口管道，空气进口与空气进口管道之间固定连接，煤矸石进口设有煤矸石进口管道，煤矸石进口与煤矸石进口管道之间固定连接，尾气排放出口设有尾气排放管道，尾气排放出口与尾气排放管道之间固定连接；采用本发明方案，利用煤矸石煅烧装置，将煅烧后的煤矸石浸入粉煤灰悬浮液，使粉煤灰悬浮液渗入到煅烧煤矸石表面的孔隙和裂纹中，通过二次煅烧，最终降低煅烧煤矸石的吸水率，提高煅烧煤矸石的强度。

CN 112110666 ACN 112110666 A

权　利　要　求　书

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1.一种提高煅烧煤矸石性能的装置，包括煅烧炉和尾气吸收池，其特征在于：所述煅烧炉顶部设有空气进口、煤矸石进口和尾气排放出口，空气进口、煤矸石进口和尾气排放出口三者纵向平行设置，空气进口设有空气进口管道，空气进口与空气进口管道之间固定连接，煤矸石进口设有煤矸石进口管道，煤矸石进口与煤矸石进口管道之间固定连接，尾气排放出口设有尾气排放管道，尾气排放出口与尾气排放管道之间固定连接。

2.按照权利要求1所述的一种提高煅烧煤矸石性能的装置，其特征在于，所述煅烧炉为马弗炉—高温箱式电阻炉。

3.按照权利要求1所述的一种提高煅烧煤矸石性能的装置，其特征在于，所述空气进口管道上设有单向阀和流速检测器。

4.按照权利要求1-3任意一项所述的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将煤矸石样品破碎并过筛，称量一定量破碎后煤矸石放入马弗炉，通入空气，煅烧后，自然冷却至室温；

S2:将粉煤灰研磨并过筛，称量一定量的过筛粉煤灰倒入20L去离子水制备成悬浊液，同时悬浊液中加入辛醇或磷酸三酯消泡剂，以减少混合及加热过程中产生气泡，充分搅拌1h后，将煤矸石取出并自然晾干；

S3：称量一定量的混掺粉煤灰的煤矸石，放入马弗炉，通入空气，流速为200mL min-1，煅烧升温速率为30℃min-1，最高温度950℃，停留时间4h，自然冷却至室温。

5.按照权利要求4所述的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，其特征在于，所述S1中筛的筛孔直径为20mm，每10kg破碎后的煤矸石，需要通如流速为200mLmin-1的空气，煅烧升温速率为30℃min-1，持续时间为4h，最高温度450℃。

6.按照权利要求4所述的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，其特征在于，所述S2中筛的筛孔为20um，每1kg过筛粉煤灰需要向悬浊液中加入50mL辛醇或磷酸三酯消泡剂，搅拌速率为60rpm min-1。

7.按照权利要求4所述的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，其特征在于，所述S3中每10kg的混掺粉煤灰的煤矸石，需要通入流速为200mL min-1空气，煅烧升温速率为30℃min-1，持续时间为4h，，最高温度950℃。

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一种提高煅烧煤矸石性能的装置及其使用方法

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技术领域

[0001]本发明属于领域，更具体地说，本发明涉及一种提高煅烧煤矸石性能的装置及其使用方法。

背景技术

[0002]煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废弃物，是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，用煤矸石代替天然碎石用作混凝土骨料，是煤矸石的资源化利用的重要途径之一。用煤矸石代替天然碎石，一般选择清洗并煅烧的方式处理煤矸石，煅烧后煤矸石表面的泥炭及小颗粒得以去除，且能够一定程度上提高煤矸石骨料混凝土的强度，然而，相对于天然石子，煅烧煤矸石的强度依然较低。此外，煅烧法虽然去除掉了煤矸石表面粘附的炭颗粒，但也暴露出了煤矸石表面的孔隙，这些暴露出来的孔隙和开裂的细纹使得煤矸石吸水率大幅增加，导致后期混凝土和易性较差，泵送施工困难。发明内容

[0003]本发明所要解决的技术问题是提供低煅烧煤矸石骨料的吸水率和进一步提高煅烧煤矸石的强度的一种提高煅烧煤矸石性能的装置及其使用方法。[0004]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种提高煅烧煤矸石性能的装置，包括煅烧炉和尾气吸收池，所述煅烧炉顶部设有空气进口、煤矸石进口和尾气排放出口，空气进口、煤矸石进口和尾气排放出口三者纵向平行设置，空气进口设有空气进口管道，空气进口与空气进口管道之间固定连接，煤矸石进口设有煤矸石进口管道，煤矸石进口与煤矸石进口管道之间固定连接，尾气排放出口设有尾气排放管道，尾气排放出口与尾气排放管道之间固定连接。

[0005]本发明公开的一种提高煅烧煤矸石性能的装置，所述煅烧炉为马弗炉—高温箱式电阻炉。

[0006]本发明公开的一种提高煅烧煤矸石性能的装置，所述空气进口管道上设有单向阀和流速检测器。

[0007]本发明公开的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，包括以下步骤：[0008]S1：将煤矸石样品破碎并过筛，称量一定量破碎后煤矸石放入马弗炉，通入空气，煅烧后，自然冷却至室温；

[0009]S2:将粉煤灰研磨并过筛，称量一定量的过筛粉煤灰倒入20L去离子水制备成悬浊液，同时悬浊液中加入辛醇或磷酸三酯消泡剂，以减少混合及加热过程中产生气泡，充分搅拌1h后，将煤矸石取出并自然晾干；[0010]S3：称量一定量的混掺粉煤灰的煤矸石，放入马弗炉，通入空气，流速为200mL min-1，煅烧升温速率为30℃min-1，最高温度950℃，停留时间4h，自然冷却至室温。[0011]本发明公开的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，所述S1中筛的筛孔直径为20mm，每10kg破碎后的煤矸石，需要通如流速为200mLmin-1的空气，煅烧升温速率为30

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℃min-1，持续时间为4h，最高温度450℃。

[0012]本发明公开的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，所述S2中筛的筛孔为20um，每1kg过筛粉煤灰需要向悬浊液中加入50mL辛醇或磷酸三酯消泡剂，搅拌速率为60rpm min-1。

[0013]本发明公开的一种提高煅烧煤矸石性能的装置的使用方法，所述S3中每10kg的混掺粉煤灰的煤矸石，需要通入流速为200mL min-1空气，煅烧升温速率为30℃min-1，持续时间为4h，，最高温度950℃。[0014]采用本发明方案，利用煤矸石煅烧装置，将煅烧后的煤矸石浸入粉煤灰悬浮液，使粉煤灰悬浮液渗入到煅烧煤矸石表面的孔隙和裂纹中，通过二次煅烧，玻璃微珠状粉煤灰将密实充填煤矸石孔隙和裂纹，熔融的粉煤灰与偏高岭石发生结合反应，玻璃微珠状粉煤灰与煤矸石融为一体，最终降低煅烧煤矸石的吸水率，提高煅烧煤矸石的强度。[0015]以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。附图说明

[0016]下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：[0017]图1为本发明的示意图；[0018]图中标记为：1、马弗炉；2、尾气吸收池；3、煤矸石进口管道；4、空气进口管道；5、尾气排放管道；6、单向阀；7、流速检测器；8、空气进口；9、尾气排放出口；10、煤矸石进口；11、煤矸石；

具体实施方式

[0019]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。[0020]图1为本发明的示意图；如图1所示的一种提高煅烧煤矸石性能的装置，包括煅烧炉和尾气吸收池2，所述煅烧炉顶部设有空气进口8、煤矸石进口10和尾气排放出口9，空气进口8、煤矸石进口10和尾气排放出口9三者纵向平行设置，空气进口8设有空气进口管道4，空气进口8与空气进口管道4之间固定连接，煤矸石进口10设有煤矸石进口管道3，煤矸石进口10与煤矸石进口管道3之间固定连接，尾气排放出口9设有尾气排放管道5，尾气排放出口9与尾气排放管道5之间固定连接；煅烧炉为马弗炉1—高温箱式电阻炉；空气进口管道4上设有单向阀6和流速检测器7。[0021]实施例1

[0022]选取山西大同煤矸石，将煤矸石样品破碎并过20mm筛，称量10kg破碎后煤矸石放入马弗炉1，打开空气进口管道4上的单向阀6通入空气，观察流速检测器7上的流速示数，调整单向阀6的打开程度，控制流速为200mL min-1，将马弗炉1通电，调整马弗炉1的煅烧升温速率，将其设定在30℃min-1，最高温度450℃，煅烧时间设定为4h，煅烧完成后，自然冷却至室温；将粉煤灰研磨并过200um筛，称量1kg过筛粉煤灰倒入20L去离子水制备成悬浊液，同时悬浊液中加入50mL辛醇。以60rpm min-1的搅拌速率充分搅拌1h后，将煤矸石取出并自然

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晾干，称量10kg混掺粉煤灰的煤矸石，放入马弗炉1，打开空气进口管道4上的单向阀6通入空气，观察流速检测器7上的流速示数，调整单向阀6的打开程度，控制流速为200mL min-1，将马弗炉1通电，调整马弗炉1的煅烧升温速率，将其设定在30℃min-1，最高温度950℃，煅烧时间设定为4h，煅烧完成后，自然冷却至室温；原状煤矸石表观密度为2400kg m3、吸水率3％、压碎率40％，经过粉煤灰混掺和二次煅烧后，表观密度提高至2620kg m3，吸水率降低至1.9％，压碎率降低至28％。[0023]实施例2

[0024]选取河北省灵寿县煤矸石，将煤矸石样品破碎并过20mm筛，称量10kg破碎后煤矸石放入马弗炉1，打开空气进口管道4上的单向阀6通入空气，观察流速检测器7上的流速示数，调整单向阀6的打开程度，控制流速为200mL min-1，将马弗炉1通电，调整马弗炉1的煅烧升温速率，将其设定在30℃min-1，最高温度450℃，煅烧时间设定为4h，煅烧完成后，自然冷却至室温；将粉煤灰研磨并过200um筛，称量1kg过筛粉煤灰倒入20L去离子水制备成悬浊液，同时悬浊液中加入50mL辛醇。以60rpm min-1的搅拌速率充分搅拌1h后，将煤矸石取出并自然晾干，称量10kg混掺粉煤灰的煤矸石，放入马弗炉1，打开空气进口管道4上的单向阀6通入空气，观察流速检测器7上的流速示数，调整单向阀6的打开程度，控制流速为200mL min-1，将马弗炉1通电，调整马弗炉1的煅烧升温速率，将其设定在30℃min-1，最高温度950℃，煅烧时间设定为4h，煅烧完成后，自然冷却至室温；原状煤矸石表观密度为2350kg m3、吸水率4.5％、压碎率38％，经过粉煤灰混掺和二次煅烧后，表观密度提高至2680kg m3，吸水率降低至1.8％，压碎率降低至27％。[0025]采用本发明方案，利用煤矸石煅烧装置，将煅烧后的煤矸石浸入粉煤灰悬浮液，使粉煤灰悬浮液渗入到煅烧煤矸石表面的孔隙和裂纹中，通过二次煅烧，玻璃微珠状粉煤灰将密实充填煤矸石孔隙和裂纹，熔融的粉煤灰与偏高岭石发生结合反应，玻璃微珠状粉煤灰与煤矸石融为一体，最终降低煅烧煤矸石的吸水率，提高煅烧煤矸石的强度。[0026]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

图1

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