1.本發(fā)明屬于固廢綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝。

背景技術(shù)：

2.煤矸石是煤炭開(kāi)采、洗選、加工利用過(guò)程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，是在成煤復(fù)雜過(guò)程中與煤層伴生、含碳量低、硬度高、黑灰色的伴生廢石。其主要成分是以高嶺石、石英等礦物形式存在的al2o3、sio2等，還含有較少的金屬氧化物，化學(xué)成分復(fù)雜包括大量常量元素，部分微量元素和有害元素。我國(guó)煤炭資源十分豐富，能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤矸石的產(chǎn)率約為煤開(kāi)采的5％～20％，故煤矸石的產(chǎn)量十分龐大。中國(guó)累計(jì)堆存煤矸石超過(guò)80億噸，占地超過(guò)11萬(wàn)公頃，有超過(guò)1100座煤矸石堆存山，而且煤矸石排放量仍在快速增長(zhǎng)。

3.煤矸石的大量生產(chǎn)、排放、堆存同樣會(huì)帶來(lái)多方面的危害：第一，煤矸石堆存造成安全隱患。煤矸石簡(jiǎn)單堆積成煤矸石山，結(jié)構(gòu)上比較松散，山體穩(wěn)定性差，極易發(fā)生坍塌、滑坡等事故。煤矸石中有機(jī)質(zhì)的灰化、硫得到揮發(fā)和分解以及煤矸石本身自燃現(xiàn)象的發(fā)生均會(huì)產(chǎn)生瓦斯氣體，當(dāng)瓦斯氣體累積超過(guò)一定濃度時(shí)，煤矸石山會(huì)發(fā)生爆炸導(dǎo)致一系列可怕的事故。第二，煤矸石大量堆存帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。煤矸石化學(xué)成分復(fù)雜，含有s、c、h、n、hg、gr、ge、cu、as等元素，煤矸石山在長(zhǎng)期自然風(fēng)化下，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，釋放出各種有害氣體和物質(zhì)，包括二氧化硫、硫化氫、氮氧化物和多種有機(jī)化合物等。粉塵中大量的有害物質(zhì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染，對(duì)人體造成嚴(yán)重危害。除此之外，部分重金屬元素溶解進(jìn)入土壤、進(jìn)入水體，造成更嚴(yán)重的生態(tài)破壞。我國(guó)是煤炭資源大國(guó)，煤矸石的大宗量綜合利用是減少其危害的根本途徑。

4.由于煤矸石的主要成分為sio2和al2o3，與建材類(lèi)似。因此，利用煤矸石作為建筑材料(比如水泥混合材)，是煤矸石實(shí)現(xiàn)大宗消納和應(yīng)用的重要途徑之一。若將煤矸石制備水泥混合材等建筑材料，必須借助適宜的方法，增加其活性，減少煤矸石中殘?zhí)嫉扔袡C(jī)質(zhì)。

5.中國(guó)專(zhuān)利cn1236748a公開(kāi)了一種煅燒煤矸石制取活性水泥混合材的方法，該方法中煤矸石在簡(jiǎn)易窯內(nèi)，氧化氣氛下，煅燒溫度控制在850～1150℃的條件下，可制備成活性水泥混合材，該工藝雖然簡(jiǎn)單，但是回轉(zhuǎn)窯存在結(jié)圈、能耗高和環(huán)境污染不易控制等一系列問(wèn)題。

6.中國(guó)專(zhuān)利cn110078401b公開(kāi)了一種煤矸石帶式燒結(jié)制備活性混合材的工藝。該方法中采用燒結(jié)機(jī)處理煤矸石，然后經(jīng)過(guò)細(xì)磨，即可獲得活性混合材。但是該方法燒結(jié)過(guò)程由于料層厚度較低(料層高度700～1000mm)，不能有效蓄熱，需要添加4％～7％的碳質(zhì)固體燃料，不但提高的生產(chǎn)成本，且碳質(zhì)燃料燃燒過(guò)程增加了so2、no

x

和co2的排放，勢(shì)必提高廢氣的處理成本。

7.中國(guó)專(zhuān)利cn113526883a公開(kāi)了一種煤矸石無(wú)燃料自熱式超高料層脫炭工藝。該工藝采用帶式燒結(jié)機(jī)，利用超高料層(1000～2000mm)燒結(jié)過(guò)程的自動(dòng)蓄熱作用，燒結(jié)料層溫度隨著料層高度的提高，熱量增加，有利于提高燃燒帶溫度，促進(jìn)煤矸石的脫炭反應(yīng)，加快煤矸石中硅、鋁等礦物的礦化反應(yīng)，并將大量的熱量轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存于礦物中，提高產(chǎn)品

活性。

8.中國(guó)專(zhuān)利cn113526895b公開(kāi)了一種煤矸石雙層富氧燒結(jié)脫炭的方法。該方法針對(duì)常規(guī)煤矸石厚料層帶式燒結(jié)過(guò)程，由于下層過(guò)濕嚴(yán)重，導(dǎo)致燒結(jié)速率慢，利用系數(shù)不高的難題，采用雙層布料，雙層燒結(jié)的方法，抑制料層下部水分的冷凝，縮小過(guò)失帶，改善透氣性，加快燒結(jié)速度，提高利用系數(shù)。本發(fā)明針對(duì)常規(guī)燒結(jié)時(shí)，燒結(jié)礦層沿機(jī)尾移動(dòng)方向逐漸增厚，料層透氣性逐漸增強(qiáng)，風(fēng)量分布不均，風(fēng)的利用率低，導(dǎo)致燒結(jié)利用系數(shù)不高的難題；本發(fā)明提出雙層燒結(jié)新方法，同一斷面上有兩個(gè)燃燒層同時(shí)向下移動(dòng)，生產(chǎn)能力倍增，確保在風(fēng)機(jī)容量不變的情況下增加產(chǎn)量，提高利用系數(shù)。

9.綜上所述，已公開(kāi)的有關(guān)煤矸石制備活性混合材的技術(shù)中，均可通過(guò)火法煅燒制備活性混合材，包括回轉(zhuǎn)窯煅燒和帶式燒結(jié)。但是，兩種工藝煅燒脫碳，燒結(jié)利用系數(shù)均不高，最高僅為1.48t/(m2·

h)，混合材的活性指數(shù)低于90％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

10.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)低、活性效果較差的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，以提高煤矸石的脫碳效率和活性，使得本發(fā)明工藝更具競(jìng)爭(zhēng)力。

11.為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，包括以下步驟：

12.(1)一次破碎：將粗粒級(jí)煤矸石破碎至預(yù)定粒度，得到破碎后的煤矸石；

13.(2)配料、混勻：將步驟(1)所得破碎后的煤矸石、復(fù)合添加劑和水按照設(shè)定比例充分混勻，得到混合料；

14.(3)制粒：將步驟(2)所得混合料進(jìn)行造球，得到制粒小球；

15.(4)燒結(jié)：將步驟(3)所得制粒小球在環(huán)形燒結(jié)機(jī)中布料、點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)和機(jī)上冷卻，獲得脫碳后的煤矸石燒結(jié)料；

16.(5)二次破碎：將步驟(4)所得脫碳后的煤矸石燒結(jié)料破碎，得到煤矸石活性混合材。

17.作為優(yōu)選，步驟(1)中，煤矸石中所含固定碳含量為1.5％～5.5％。

18.作為優(yōu)選，步驟(1)中，首先利用顎式破碎機(jī)將煤矸石破碎至-15mm；然后采用對(duì)輥破碎機(jī)，將其破碎至-8mm；隨后采用高壓輥磨，將粒度破碎-6.3mm占65％～85％，-0.5mm占15％～25％。

19.進(jìn)一步，所述的高壓輥磨過(guò)程，工作壓力為2.0mpa～6.0mpa。高壓輥磨破碎尤為重要，采用高壓輥磨代替?zhèn)鹘y(tǒng)的破碎和磨礦工藝，不但能節(jié)約30％以上的能耗，而且，高壓輥磨利用等靜壓破碎，可在煤矸石顆粒間形成裂紋，有利于氧氣傳輸，保證氧氣與煤矸石中碳充分接觸和反應(yīng)，改善反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，促進(jìn)燃燒，提高活性。因此，當(dāng)高壓輥磨壓力小于2.0mpa，破碎效果較差，煤矸石親水性較差，導(dǎo)致無(wú)法強(qiáng)化制粒，改善透氣性；也無(wú)法形成裂紋，改善燃燒動(dòng)力學(xué)條件；當(dāng)高壓輥磨壓力大于6.0mpa，煤矸石中細(xì)粒級(jí)含量過(guò)多，反而影響制粒性能。

20.更進(jìn)一步，高壓輥磨工作壓力為3.0mpa～6.0mpa。

21.作為優(yōu)選，步驟(2)中，利用強(qiáng)力混合機(jī)進(jìn)行混勻，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為1200～22000rpm，混合時(shí)間為3～6min，混合水分為5％～6％，所得制粒小球的含水量控制6.5％～7.5％。強(qiáng)

力混合機(jī)轉(zhuǎn)速太慢，混合時(shí)間短，均會(huì)導(dǎo)致煤矸石混合料、復(fù)合添加劑與水分混合不均勻，導(dǎo)致后續(xù)制粒性能差，燒結(jié)速度慢，燒結(jié)利用系數(shù)低；轉(zhuǎn)速過(guò)快、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致能耗高。

22.作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述復(fù)合添加劑的添加量為0.5％～1.5％；其成分包括二氧化錳、高氯酸鉀和腐殖酸鈉，三者的質(zhì)量百分比分別為10％～30％、30％～50％和20％～60％。

23.本發(fā)明提供了一種多功能復(fù)合添加劑，集強(qiáng)化制粒、催化燃燒和提高活性等效果。復(fù)合添加劑的配比及用量對(duì)改善煤矸石的燒結(jié)性能極其重要。

24.復(fù)合添加劑中的二氧化錳、高氯酸鉀和腐殖酸鈉，與煤矸石及其相互間產(chǎn)生了協(xié)同作用，對(duì)煤矸石環(huán)形燒結(jié)性能具有顯著影響。腐植酸鈉是含有羧基和羥基基團(tuán)的網(wǎng)狀有機(jī)高分子，與煤矸石中硅鋁礦物形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生化學(xué)吸附，將細(xì)小煤矸石顆粒粘結(jié)成粗顆粒，從而改善其透氣性。高氯酸鉀，是一種強(qiáng)氧化劑，其在高溫下，容易分解和釋放出氧氣，增加燒結(jié)料層中氧濃度，有力促進(jìn)氧氣與煤矸石中固定碳充分燃燒，一方面能夠提供熱量，改善煤矸石成礦作用，提高其活性；另外，減少煤矸石燒結(jié)料中殘?zhí)亢?。二氧化錳是一種碳質(zhì)燃料催化劑，能夠有效改善氧傳遞效果，從而催化煤矸石中固定碳的燃燒，改善燃燒效率。此外，煤矸石經(jīng)過(guò)步驟(1)的高壓輥磨預(yù)處理后，形成的裂紋，有利于步驟(2)中的復(fù)合添加劑的滲透與擴(kuò)散，使其能與煤矸石中固定碳充分接觸，改善催化燃燒的效果。添加劑中各組份比例及添加劑在煤矸石中的配入量根據(jù)大量的研究進(jìn)行確定，以滿(mǎn)足工藝中體系最優(yōu)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

25.作為優(yōu)選，步驟(3)中，利用圓筒造球機(jī)進(jìn)行制粒，圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為30～60rpm，制粒時(shí)間為2～4min；制粒過(guò)程噴灑水分為1％～2％。

26.通過(guò)上述參數(shù)的合理優(yōu)化，最終生料的透氣性阻力應(yīng)當(dāng)小于45mmh2o。

27.作為優(yōu)選，步驟(4)中，布料過(guò)程，控制料層高度為500～2000mm。料層高度過(guò)低，燒結(jié)蓄熱不足，需要外配一定的固體燃料，才能保證燒結(jié)完成，將會(huì)導(dǎo)致殘?zhí)歼^(guò)高，混合材活性較低，料層若高于2000mm時(shí)，料層阻力太大，燒結(jié)所需負(fù)壓高，燒結(jié)速度慢，利用系數(shù)低。

28.作為優(yōu)選，步驟(4)中，在燒結(jié)過(guò)程布料過(guò)程，控制鋪底料厚度為15～25mm，鋪底料采用粒度為15～20mm的煤矸石。

29.作為優(yōu)選，步驟(4)中，點(diǎn)火過(guò)程，點(diǎn)火時(shí)間為1～2min，點(diǎn)火溫度為1050～1150℃，點(diǎn)火負(fù)壓為4～6kpa，保溫溫度700～1000℃，保溫時(shí)間3～5min，保溫負(fù)壓為4～6kpa。

30.作為優(yōu)選，步驟(4)中，環(huán)形抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程，燒結(jié)負(fù)壓為10～18kpa。

31.作為優(yōu)選，步驟(4)中，冷卻過(guò)程，在環(huán)形燒結(jié)機(jī)上采用抽風(fēng)冷卻，冷卻風(fēng)量為2000～2200m3/t。

32.環(huán)形燒結(jié)與機(jī)上冷卻系統(tǒng)如圖1所示。環(huán)形燒結(jié)機(jī)采用環(huán)形風(fēng)箱，水平回轉(zhuǎn)布置，這種結(jié)構(gòu)形式消除了空行程，因此設(shè)備利用率高，且環(huán)形燒結(jié)機(jī)密封性好，漏風(fēng)率低、能耗低。解決了現(xiàn)有技術(shù)中提到的帶式燒結(jié)臺(tái)車(chē)空行程長(zhǎng)、設(shè)備利用率低，且由于帶式燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)段前后密封性差，導(dǎo)致其漏風(fēng)率高、電耗高和燒結(jié)利用系數(shù)低的難題。

33.步驟(5)中，采用齒輥破碎機(jī)對(duì)脫碳后的煤矸石燒結(jié)料破碎，將其破碎至-3mm，然后采用高壓輥磨機(jī)和球磨機(jī)聯(lián)合，將其比表面積提高至500～700m2/kg。

34.高壓輥磨機(jī)利用準(zhǔn)靜壓粉碎，相比于常規(guī)粉碎工藝，節(jié)省能耗約30％；另外，高壓輥磨機(jī)對(duì)物料實(shí)施的是料層粉碎，是物料與物料之間的相互粉碎，其機(jī)械活化作用可以將

一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為自由能，通過(guò)破壞煤矸石硅鋁礦物的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部斷裂所形成的大量晶格缺陷使比表面積顯著提高，煤矸石燒結(jié)料活性大幅度改善。

35.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

36.(1)本發(fā)明提供了一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，利用環(huán)形燒結(jié)機(jī)獨(dú)有的水平回轉(zhuǎn)布置結(jié)構(gòu)，消除了空行程，提高設(shè)備利用率；同時(shí)，環(huán)形燒結(jié)機(jī)相比于帶式燒結(jié)機(jī)，其密封性好，漏風(fēng)率低。因此，可提高煤矸石燒結(jié)的利用系數(shù)、降低燒結(jié)電耗。

37.(2)本發(fā)明提供了一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，利用兩次高壓輥磨技術(shù)，即原料破碎過(guò)程高壓輥磨預(yù)處理和煤矸石燒結(jié)料破碎磨礦過(guò)程的高壓輥磨處理。前者，通過(guò)高壓輥磨預(yù)處理，不但能夠改善煤矸石的表面親水性，強(qiáng)化制粒，改善料層透氣性，從而加快燒結(jié)速度，提高利用系數(shù)；同時(shí)，高壓輥磨過(guò)程產(chǎn)生的裂紋，使煤矸石內(nèi)部固定碳暴露，為后續(xù)復(fù)合添加劑與其固定充分接觸提供條件，改善固定碳氧化燃燒的動(dòng)力學(xué)條件，提高脫碳效果，降低燒損，提高煤矸石燒結(jié)料的活性。后者，利用高壓輥磨處理煤矸石燒結(jié)料，高壓輥磨的機(jī)械活化作用可以將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為自由能，通過(guò)破壞煤矸石硅鋁礦物的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部斷裂所形成的大量晶格缺陷使比表面積顯著提高，煤矸石燒結(jié)料活性大幅度改善。

38.(3)本發(fā)明提供了一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，發(fā)明了一種多功能復(fù)合添加劑，具備改善成球性、催化固定碳燃燒和提高料層氧位的多重作用，從而提高了燒結(jié)利用系數(shù)、降低煤矸石燒結(jié)料中的殘?zhí)亢透纳屏嗣喉肥療Y(jié)料的活性。添加劑原料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，效果良好，具有良好的推廣應(yīng)用前景。添加劑的使用，成功解決了煤矸石燒結(jié)脫碳工藝存在的技術(shù)難題，為從煤矸石的高值化利用打下了良好基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

39.圖1為本發(fā)明工藝中環(huán)形燒結(jié)與機(jī)上冷卻系統(tǒng)示意圖。

40.圖2為本發(fā)明工藝的流程圖。

具體實(shí)施方式

41.以下通過(guò)具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

42.以下實(shí)施例及對(duì)比例，采用某地區(qū)的煤矸石，其化學(xué)成份如下：

43.fe 1.78％，sio254.33％，cao 1.55％，mgo 0.67％，al2o322.56％，固定碳3.12％，na2o 0.15％，k2o 1.02％。

44.對(duì)比例1

45.(1)直接采用顎式和對(duì)輥破碎機(jī)，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％；

46.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800rpm，混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為40rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.3％，生料的透氣性阻力55mmh2o；

47.(3)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度800mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓5kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓12kpa；冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

48.(4)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.64％，殘?zhí)己繛?.90％。

49.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.42t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為82％。

50.對(duì)比例1中，未采用高壓輥磨預(yù)處理和添加復(fù)合添加劑，所制備的煤矸石燒結(jié)料活性指數(shù)僅為82％，燒結(jié)利用系數(shù)為1.42t/(m2·

h)。說(shuō)明環(huán)形燒結(jié)機(jī)具備燒結(jié)速度快、利用系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)。

51.對(duì)比例2

52.(1)采用顎式、對(duì)輥破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為3.0mpa；

53.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800rpm，混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為40rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.3％，生料的透氣性阻力51mmh2o；

54.(3)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度800mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓5kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓12kpa；冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

55.(4)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.52％，殘?zhí)己繛?.88％。

56.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.46t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為84％。

57.對(duì)比例2與對(duì)比例1相比，采用高壓輥磨預(yù)處理煤矸石后，其煤矸石生料透氣性阻力由55mmh2o降低至51mmh2o，燒結(jié)利用系數(shù)從1.42t/(m2·

h)提高至1.46t/(m2·

h)，燒結(jié)生料的殘?zhí)苛繌?.90％降低至0.88％，活性指數(shù)從82％提高至84％。因此，利用高壓輥磨預(yù)處理混合料后，生料親水性能改善，制粒性能提高，透氣性改善，從而燒結(jié)速度更快，利用系數(shù)提高，燒結(jié)料中殘?zhí)亢扛?，其活性指?shù)也提高。

58.對(duì)比例3

59.(1)采用顎式、對(duì)輥破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為6.0mpa；

60.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800rpm，混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為40rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.25％，生料的透氣性阻力48mmh2o；

61.(3)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度800mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓5kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓12kpa；

冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

62.(4)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.48％，殘?zhí)己繛?.85％。

63.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.48t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為86％。

64.對(duì)比例3與對(duì)比例2相比，高壓輥磨預(yù)處理混合料后，提高其壓力后，生料親水性能進(jìn)一步改善，制粒性能繼續(xù)提高，從而燒結(jié)速度更快，利用系數(shù)提高，燒結(jié)料中殘?zhí)亢扛?，其活性指?shù)也提高。說(shuō)明了高壓輥磨預(yù)處理混合料作用效果顯著。

65.對(duì)比例4

66.(1)采用顎式、對(duì)輥破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)聯(lián)合，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為6.0mpa；

67.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水和1.0％的復(fù)合添加劑(15％二氧化錳、35％高氯酸鉀和50％腐殖酸鈉)，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800rpm；

68.(3)混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為40rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.22％，生料的透氣性阻力44mmh2o；

69.(4)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度800mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓5kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓12kpa；冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

70.(5)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.31％，殘?zhí)己繛?.78％。

71.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.54t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為89％。

72.對(duì)比例4與對(duì)比例3相比，采用復(fù)合添加劑后，其煤矸石生料透氣性阻力由48mmh2o降低至44mmh2o，燒結(jié)利用系數(shù)從1.48t/(m2·

h)提高至1.54t/(m2·

h)，燒結(jié)生料的殘?zhí)苛繌?.85％降低至0.78％，活性指數(shù)從86％提高至89％。因此，采用多功能復(fù)合添加劑，生料親水性能改善，制粒性能提高，透氣性改善，從而導(dǎo)致利用系數(shù)提高，燒結(jié)料中殘?zhí)亢扛停浠钚灾笖?shù)也提高。

73.對(duì)比例5

74.(1)采用顎式、對(duì)輥破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)聯(lián)合，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為6.0mpa；

75.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水和1.0％的復(fù)合添加劑(15％二氧化錳、35％高氯酸鉀和50％腐殖酸鈉)，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800rpm；

76.(3)混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且

圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為40rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.22％，生料的透氣性阻力44mmh2o；

77.(4)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度800mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓5kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓12kpa；冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

78.(5)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在高壓輥磨及和球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.31％，殘?zhí)己繛?.78％。

79.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.54t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為91％。

80.對(duì)比例5與對(duì)比例4相比，采用高壓輥磨處理煤矸石燒結(jié)料后，其活性指數(shù)可由89％提高至91％，說(shuō)明高壓輥磨可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存于煤矸石燒結(jié)料中，提高混合材的活性。

81.實(shí)施例1

82.一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，包括以下步驟：

83.(1)采用顎式、對(duì)輥破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)聯(lián)合，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為6.0mpa；

84.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水和1.5％的復(fù)合添加劑(20％二氧化錳、40％高氯酸鉀和40％腐殖酸鈉)，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為2100rpm；

85.(3)混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為50rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.18％，生料的透氣性阻力41mmh2o；

86.(4)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度1000mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓5kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓13kpa；冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

87.(5)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在高壓輥磨及和球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.28％，殘?zhí)己繛?.74％。

88.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.57t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為92％。

89.實(shí)施例2

90.一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，包括以下步驟：

91.(1)采用顎式、對(duì)輥破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)聯(lián)合，將煤矸石破碎至-6.3mm占72％，-0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為6.0mpa；

92.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水和1.5％的復(fù)合添加劑(20％二氧化錳、40％高氯酸鉀和40％腐殖酸鈉)，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的

0.5mm占21％。其中，高壓輥磨機(jī)的壓力為6.0mpa；

110.(2)將破碎后的煤矸石粉料，配加質(zhì)量比為6.0％的水和1.5％的復(fù)合添加劑(25％二氧化錳、45％高氯酸鉀和30％腐殖酸鈉)，然后在強(qiáng)力混合機(jī)中強(qiáng)力混勻5min，混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為2200rpm；

111.(3)混勻礦皮帶運(yùn)輸至圓筒制粒機(jī)中，在制粒過(guò)程，噴灑質(zhì)量比為1.5％的水分，且圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為60rpm、制粒時(shí)間為3min，制粒所得小球，所得生料含水量7.12％，生料的透氣性阻力40mmh2o；

112.(4)煤矸石生料在環(huán)形燒結(jié)機(jī)(料層高度1800mm)通過(guò)輥筒布料，然后點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、冷卻，采用15～20mm的矸石作為鋪底料，鋪底料厚度為20mm，在點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火負(fù)壓6kpa，保溫溫度900℃，保溫時(shí)間5min，保溫負(fù)壓為5kpa，燒結(jié)負(fù)壓17kpa；冷卻風(fēng)量2200m3/t的條件下，即可獲得煤矸石燒結(jié)料；

113.(5)煤矸石燒結(jié)料經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-1mm后，然后在高壓輥磨及和球磨機(jī)中干磨至粒度比表面積為600m2/kg左右，即可得到煤矸石活性混合材，燒損量為1.23％，殘?zhí)己繛?.73％。

114.煤矸石燒結(jié)利用系數(shù)為1.62t/(m2·

h)，煤矸石燒結(jié)料按照gb/t17671-1999和gb/t12957-2005檢驗(yàn)，活性指數(shù)為94％。

115.盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。技術(shù)特征：

1.一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，包括以下步驟：(1)將粗粒級(jí)煤矸石破碎至預(yù)定粒度，得到破碎后的煤矸石；(2)將步驟(1)所得破碎后的煤矸石、復(fù)合添加劑和水按照設(shè)定比例充分混勻，得到混合料；(3)將步驟(2)所得混合料進(jìn)行造球，得到制粒小球；(4)將步驟(3)所得制粒小球在環(huán)形燒結(jié)機(jī)中布料、點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)和機(jī)上冷卻，獲得脫碳后的煤矸石燒結(jié)料；(5)將步驟(4)所得脫碳后的煤矸石燒結(jié)料破碎，得到煤矸石活性混合材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(1)中，煤矸石中所含固定碳含量為1.5％～5.5％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(1)中，首先利用顎式破碎機(jī)將煤矸石破碎至-15mm；然后采用對(duì)輥破碎機(jī)，將其破碎至-8mm；隨后采用高壓輥磨，將粒度破碎-6.3mm占65％～85％，-0.5mm占15％～25％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(2)中，利用強(qiáng)力混合機(jī)進(jìn)行混勻，混合機(jī)轉(zhuǎn)速為1200～22000rpm，混合時(shí)間為3～6min，混合水分為5％～6％，所得制粒小球的含水量控制6.5％～7.5％。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述復(fù)合添加劑的添加量為0.5％～1.5％；其成分包括二氧化錳、高氯酸鉀和腐殖酸鈉，三者的質(zhì)量百分比分別為10％～30％、30％～50％和20％～60％。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(3)中，利用圓筒造球機(jī)進(jìn)行制粒，圓筒制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為30～60rpm，制粒時(shí)間為2～4min；制粒過(guò)程噴灑水分為1％～2％。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(4)中，布料過(guò)程，控制料層高度為500～2000mm；在燒結(jié)過(guò)程布料過(guò)程，控制鋪底料厚度為15～25mm，鋪底料采用粒度為15～20mm的煤矸石。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(4)中，點(diǎn)火過(guò)程，點(diǎn)火時(shí)間為1～2min，點(diǎn)火溫度為1050～1150℃，點(diǎn)火負(fù)壓為4～6kpa，保溫溫度700～1000℃，保溫時(shí)間3～5min，保溫負(fù)壓為4～6kpa。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(4)中，環(huán)形抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程，燒結(jié)負(fù)壓為10～18kpa；步驟(4)中，冷卻過(guò)程，在環(huán)形燒結(jié)機(jī)上采用抽風(fēng)冷卻，冷卻風(fēng)量為2000～2200m3/t。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，其特征在于，步驟(5)中，采用齒輥破碎機(jī)對(duì)脫碳后的煤矸石燒結(jié)料破碎，將其破碎至-3mm，然后采用高壓輥磨機(jī)和球磨機(jī)聯(lián)合，將其比表面積提高至500～700m2/kg。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，包括：(1)將粗粒級(jí)煤矸石破碎至預(yù)定粒度；(2)將破碎后的煤矸石、復(fù)合添加劑和水按照設(shè)定比例充分混勻，得到混合料；(3)將混合料進(jìn)行造球，得到制粒小球；(4)將制粒小球在環(huán)形燒結(jié)機(jī)中布料、點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)和機(jī)上冷卻，獲得脫碳后的煤矸石燒結(jié)料；(5)將脫碳后的煤矸石燒結(jié)料破碎，得到煤矸石活性混合材。本發(fā)明提供了一種煤矸石環(huán)形燒結(jié)脫碳工藝，利用環(huán)形燒結(jié)機(jī)獨(dú)有的水平回轉(zhuǎn)布置結(jié)構(gòu)，消除了空行程，提高設(shè)備利用率；同時(shí)，環(huán)形燒結(jié)機(jī)相比于帶式燒結(jié)機(jī)，其密封性好，漏風(fēng)率低。因此，可提高煤矸石燒結(jié)的利用系數(shù)、降低燒結(jié)電耗。降低燒結(jié)電耗。降低燒結(jié)電耗。

技術(shù)研發(fā)人員：郭正啟 潘建 朱德慶 楊聰聰 李思唯 李啟厚

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022.08.31

技術(shù)公布日：2022/11/22