專(zhuān)利名稱(chēng)：一種粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，屬于粉煤灰、鋼渣和煤矸石等礦冶廢棄物回收資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著工業(yè)和城市建設(shè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰、采煤篩選出來(lái)的煤矸石、城市擴(kuò)展建設(shè)產(chǎn)生的垃圾和煉鋼廠的鋼渣排放量逐年增加。不但占用了大量的農(nóng)田和土地，還會(huì)造成環(huán)境污染。而采礦留下的大量礦坑、巷道和采空區(qū)也會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染，如滑坡、開(kāi)裂、地表沉陷、水源流失，耕地、山林、房屋毀損、地下水污染以及對(duì)人畜等生命財(cái)產(chǎn)的危害等。由此引發(fā)的社會(huì)矛盾也比較突出，我們?nèi)祟?lèi)已從根本上改變和破壞了地球，而我們的治理模式臨時(shí)性、應(yīng)急性特點(diǎn)明顯，缺乏長(zhǎng)效機(jī)制。治理措施更不完善，“三多三少”現(xiàn)象嚴(yán)重，一是搬遷安置多，生態(tài)修復(fù)少；二是地上治理多，地下治理少；三是保證金征收多，實(shí)際使用少。在采礦區(qū)連續(xù)發(fā)生的那么多地質(zhì)災(zāi)害面前，我 們的治理顯得那么蒼白、那么軟弱無(wú)力。為了生存，我們必須采取有效措施，修復(fù)地球，把地球改造成一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的星球。而現(xiàn)在用于修復(fù)地球的方法一種是把采礦和工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的垃圾和廢渣簡(jiǎn)單回填至礦坑、巷道和采空區(qū)，這種方法只是找了一個(gè)地下垃圾場(chǎng)而已，同時(shí)還會(huì)造成地下水污染。另一種方法是用水泥和采礦廢渣混合灌注，而這種方法也不能保證填充的飽滿(mǎn)性，不能保證各接觸面的緊密粘合，更不能保證頂部和原來(lái)巖石的緊密結(jié)合，而達(dá)不到徹底恢復(fù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，同時(shí)耗費(fèi)的成本非常高。時(shí)間證明，這些修復(fù)方式在經(jīng)濟(jì)上不可行，在技術(shù)上不可靠。同時(shí)產(chǎn)煤以及鋼鐵冶煉工業(yè)礦冶又遺留下了大量的粉煤灰、煤矸石和鋼渣等尾礦和廢棄物。當(dāng)前粉煤灰、煤矸石以及鋼渣大部分都是堆積以及填埋處理，綜合利用僅僅是做到簡(jiǎn)單的壓磚等，有價(jià)成分利用率極低，同時(shí)生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，成本高。粉煤灰的主要成分組成為Si02、A1203、FeO、Fe2O3>CaO, TiO2, MgO, K2O, Na2O, SO3>MnO2等，此外還有P2O5等。其中氧化硅、氧化鈦來(lái)自黏土，巖頁(yè)；氧化鐵主要來(lái)自黃鐵礦；氧化鎂和氧化鈣來(lái)自與其相應(yīng)的碳酸鹽和硫酸鹽。鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成。主要的礦物相為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鈣鎂薔薇輝石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，還含有少量游離氧化鈣以及金屬鐵、氟磷灰石等。煤矸石的主要成分為A1203、SiO2,另外還含有數(shù)量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O,K20、P205、S和微量稀有元素(鎵、釩、鈦、鈷)。煤矸石棄置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出會(huì)污染大氣、農(nóng)田和水體。矸石山還會(huì)自燃發(fā)生火災(zāi)，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災(zāi)害。針對(duì)以上原材料的分析可知，粉煤灰、鋼渣和煤矸石其中仍有可回收利用的成分，如果僅僅是簡(jiǎn)單的填埋或者壓磚處理，這種處理方式是一種極大的資源浪費(fèi)。同時(shí)，簡(jiǎn)單填埋和壓磚處理進(jìn)行填充由于縫隙大，結(jié)構(gòu)不緊湊，強(qiáng)度低，并不能對(duì)原有破壞的地表結(jié)構(gòu)有所修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法。將粉煤灰、煤矸石和鋼渣中有價(jià)礦物成分提取之后，其尾渣用于填充采礦帶來(lái)的地表結(jié)構(gòu)強(qiáng)度修復(fù)，增加可利用地面積，提高粉煤灰、鋼渣和煤矸石的綜合利用，并降低處理成本。本發(fā)明的技術(shù)方案。煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，包括下述步驟a、將粉煤灰配漿，配漿以后進(jìn)行過(guò)篩，過(guò)篩粒度為24-300目，再將漿料進(jìn)行磁選，選出粉煤灰中的鐵礦，磁選后的粉煤灰漿料進(jìn)行浮選，選出粉煤灰中的鋁土礦、鋅礦、銅礦、鑰礦和錫礦，得到以硅、鈣為主體的粉煤灰尾渣；b、將鋼渣磨粉，進(jìn)行配漿，過(guò)24-300目篩，進(jìn)行磁選，選出鋼渣中的鐵礦，得到鋼
渣尾渣；
C、將煤矸石磨粉，過(guò)24-300目篩，進(jìn)行配漿，進(jìn)行磁選，選出煤矸石中的鐵礦，然后將漿料進(jìn)行浮選，選出煤矸石中的鋁土礦、鋅礦、銅礦、鑰礦、錫礦和碳，得到以硅、鈣為主體的煤矸石尾渣。所述粉煤灰尾渣、鋼渣尾渣和煤矸石尾渣，分別進(jìn)行壓濾烘干，再按重量組分計(jì)，將粉煤灰尾渣30-70份、鋼渣尾渣10-50份、煤矸石粉尾渣10-20份、石灰1_10份、石膏粉1-10份和發(fā)泡劑O. 0001-0. 0003份兌水調(diào)勻，注入礦洞、涵洞內(nèi)，凝結(jié)1-24個(gè)月，制備得到礦洞回填澆注石。所述礦洞回填澆注石，按重量組分計(jì)，由粉煤灰尾渣40-60份、鋼渣尾渣22-40份、煤矸石粉尾渣12-18份、石灰2-6份、石膏粉2-6份、發(fā)泡劑O. 0001-0. 0003份制備而成。所述發(fā)泡劑為鋁粉、碳酸氫無(wú)機(jī)鹽、茶皂素或松香皂。所述發(fā)泡劑為鋁粉。所述粉煤灰尾渣、鋼渣尾渣和煤矸石尾渣，分別進(jìn)行壓濾烘干，再按重量組分計(jì)，將粉煤灰尾渣30-70份、鋼渣尾渣10-50份、煤矸石粉尾渣10-20份、石灰1_10份和石膏粉1-10份兌水調(diào)勻，注入洼地內(nèi)，凝結(jié)1-24個(gè)月，制備得到洼地用澆注石。所述洼地用澆注石，按重量組分計(jì)，由粉煤灰尾渣40-60份、鋼渣尾渣22-40份、煤矸石粉尾渣12-18份、石灰2-6份和石膏粉2-6份制備而成。所述澆注石，還加入5-15份的建筑垃圾殘?jiān)?。本發(fā)明的有益效果在于，針對(duì)煤礦以及礦冶地區(qū)地下礦洞多，地面洼地多，地質(zhì)強(qiáng)度不夠，以及工業(yè)廢棄物粉煤灰、鋼渣和煤矸石難以處理和堆放的問(wèn)題，因地制宜，變廢為寶，將粉煤灰、鋼渣和煤矸石中的有價(jià)值成分先選取出來(lái)，再將粉煤灰、鋼渣和煤矸石的殘?jiān)M(jìn)行礦洞、洼地回填。本發(fā)明涉及的發(fā)泡人造澆注石原料取材豐富，制造工藝簡(jiǎn)單。粉煤灰、鋼渣和煤矸石的殘?jiān)鶠榉哿?，還可以制作成漿料后，直接用管道送入需回填的礦坑、巷道、洼地和采空區(qū)，發(fā)泡后凝結(jié)成人造澆注石，降低運(yùn)輸成本。而其中的發(fā)泡技術(shù)可以使礦坑、巷道和采空區(qū)各個(gè)接觸面緊密結(jié)合，特別消除了頂部因?yàn)橹亓ψ饔枚鵁o(wú)法與接觸面緊密結(jié)合的弊端，徹底固化后的終極強(qiáng)度相當(dāng)于50— 200標(biāo)號(hào)水泥混凝土強(qiáng)度，從而徹底恢復(fù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而且整個(gè)工藝過(guò)程中沒(méi)有可溶于水的可溶性物質(zhì)污染地下水體。另外，這種發(fā)泡人造澆注石中有大量的孔隙，具有透水性，不會(huì)改變地下水走向，不會(huì)因?yàn)榈叵滤淖呦蚋淖兌斐扇藶榈男碌牡刭|(zhì)災(zāi)害。最重要的是本發(fā)明中所涉及的粉煤灰、煤矸石、建筑垃圾和鋼渣可以得到全部有效利用，做到物盡其用，沒(méi)有一點(diǎn)廢棄物，給社會(huì)帶來(lái)極大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。能有效地恢復(fù)原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本發(fā)明的澆注石配比方案，將各原料制粉、兌成漿料之后，注入礦洞、涵洞中凝結(jié)，可以緩慢生成水硬性膠凝材料，其主要成分為硅酸鈣，鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽。對(duì)于配方中各成分的比例，申請(qǐng)人研究發(fā)現(xiàn)，鋼渣添加越多，凝結(jié)的澆注石強(qiáng)度越大，但鋼渣過(guò)多，會(huì)造成澆注石開(kāi)裂。通過(guò)發(fā)泡劑，使得澆注石能夠膨脹，將未灌入澆注石的空間填充滿(mǎn)，同時(shí)不會(huì)污染地下水層和土質(zhì)。該粉煤灰、鋼渣和煤矸石綜合利用的澆注石能夠減少原石開(kāi)采，并大大提高粉煤灰、鋼渣和煤矸石的利用面和利用率，帶動(dòng)粉煤灰的資源化利用。本發(fā)明配方中的發(fā)泡劑選用鋁粉和碳酸氫鈉等混凝土發(fā)泡劑，優(yōu)選是鋁粉，鋁粉發(fā)泡過(guò)程穩(wěn)定、發(fā)泡時(shí)間方便控制，澆注石凝結(jié)的時(shí)間通常在一個(gè)月至兩年，通過(guò)原料中鋼渣和石膏含量的配比來(lái)進(jìn)行調(diào)控。對(duì)于洼地，由于不需要發(fā)泡膨脹，不使用發(fā)泡劑即可。 經(jīng)申請(qǐng)人試驗(yàn)，將粉煤灰、鋼渣和煤矸石中的鐵礦選出后，不僅是回收了其有價(jià)值的成本，還降低了澆注石內(nèi)的鐵含量，能提高澆注石的強(qiáng)度，得到了意想不到的效果。經(jīng)申請(qǐng)人試驗(yàn)，本發(fā)明配方的試驗(yàn)結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于包括下述步驟 a、將粉煤灰配漿，配漿以后進(jìn)行過(guò)篩，過(guò)篩粒度為24-300目，再將漿料進(jìn)行磁選，選出粉煤灰中的鐵礦，磁選后的粉煤灰漿料進(jìn)行浮選，選出粉煤灰中的鋁土礦、鋅礦、銅礦、鑰礦和錫礦，得到以硅、鈣為主體的粉煤灰尾渣； b、將鋼渣磨粉，進(jìn)行配漿，過(guò)24-300目篩，進(jìn)行磁選，選出鋼渣中的鐵礦，得到鋼渣尾渣； C、將煤矸石磨粉，過(guò)24-300目篩，進(jìn)行配漿，進(jìn)行磁選，選出煤矸石中的鐵礦，然后將漿料進(jìn)行浮選，選出煤矸石中的鋁土礦、鋅礦、銅礦、鑰礦、錫礦和碳，得到以硅、鈣為主體的煤矸石尾渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述粉煤灰尾渣、鋼渣尾渣和煤矸石尾渣，分別進(jìn)行壓濾烘干，再按重量組分計(jì)，將粉煤灰尾渣30-70份、鋼渣尾渣10-50份、煤矸石粉尾渣10-20份、石灰1_10份、石膏粉1_10份和發(fā)泡劑O. 0001-0. 0003份兌水調(diào)勻，注入礦洞、涵洞內(nèi)，凝結(jié)1-24個(gè)月，制備得到礦洞回填澆注O
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述礦洞回填澆注石，按重量組分計(jì)，由粉煤灰尾渣40-60份、鋼渣尾渣22-40份、煤矸石粉尾渣12-18份、石灰2-6份、石膏粉2-6份、發(fā)泡劑O. 0001-0. 0003份制備而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述發(fā)泡劑為招粉、碳酸氫無(wú)機(jī)鹽、茶阜素或松香阜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述發(fā)泡劑為鋁粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述粉煤灰尾渣、鋼渣尾渣和煤矸石尾渣，分別進(jìn)行壓濾烘干，再按重量組分計(jì)，將粉煤灰尾渣30-70份、鋼渣尾渣10-50份、煤矸石粉尾渣10-20份、石灰1_10份和石膏粉1_10份兌水調(diào)勻，注入洼地內(nèi)，凝結(jié)1-24個(gè)月，制備得到洼地用澆注石。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述洼地用澆注石，按重量組分計(jì)，由粉煤灰尾渣40-60份、鋼渣尾渣22-40份、煤矸石粉尾渣12-18份、石灰2-6份和石膏粉2-6份制備而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于所述燒注石，還加入5-15份的建筑垃圾殘洛。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種粉煤灰、鋼渣和煤矸石資源化利用方法，其特征在于將粉煤灰、鋼渣和煤矸石分別磨粉、配漿，配漿以后進(jìn)行過(guò)篩，過(guò)篩粒度為24-300目，再將漿料進(jìn)行磁選，選出其中的鐵礦，磁選后的漿料進(jìn)行浮選，選出其中的有價(jià)礦物質(zhì)，得到尾渣，再將尾渣制備人造澆注石。本發(fā)明的有益效果在于，針對(duì)煤礦以及礦冶地區(qū)地下礦洞多，地面洼地多，地質(zhì)強(qiáng)度不夠，以及工業(yè)廢棄物粉煤灰、鋼渣和煤矸石難以處理和堆放的問(wèn)題，因地制宜，變廢為寶，將粉煤灰、鋼渣和煤矸石中的有價(jià)值成分先選取出來(lái)，再將粉煤灰、鋼渣和煤矸石的殘?jiān)M(jìn)行礦洞、洼地回填。
文檔編號(hào)C04B30/00GK102775084SQ20121030373
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者劉釗, 蘇向東, 趙高華, 鄒建明, 阮正林, 高宏, 魏長(zhǎng)春 申請(qǐng)人:貴州綠水青山環(huán)保科技有限公司