截止目前累计成功为5,000,000 用户成功查重检测

CNCNKI学术不端文献查重检测系统 多语种 图文 高校 期刊 职称 查重 抄袭检测系统

年产6000万块煤矸石烧结砖生产工艺设计

时间:2016-07-07 18:58:00 编辑:知网 阅读:

知网论文查重摘要:目前,煤矸石是我国煤矿建设与生产过程中产生的主要固体废物,其大量堆积严重破坏生态环境。本设计讲述了煤矸石的危害以及资源化利用现状,并详细阐述了煤矸石烧结砖设计工艺。本设计主要采用煤矸石与页岩为原料,初步设计了煤矸石烧结砖的工艺流程、主要构筑物以及构筑物高程。本设计主要对烧结砖生产流程中设计参数的选取和机械设备的选用进行了介绍。生产流程可概括为破碎、粉碎、陈化、轮碾、搅拌、成型、干燥以及焙烧。最后,评估了煤矸石烧结砖相比传统黏土砖所产生的在环境保护、经济收入和社会影响上的效益。本生产工艺每年可处理煤矸石10多万t,年收入约2400万元,同时煤矸石烧结砖加速了我国制砖行业的进步,改善了我国煤矿生产结构。

1.绪论

1.1设计背景

煤矸石是煤矿建设与生产过程中所产生的热值利用率较低的废渣,它与煤相伴共生。它的类型有很多种,粒径大小和来源不一样的煤矸石种类也不相同。大致的可以分为剥离掘进矸石(约占45%)和传统煤矿采煤的时候所选出来的矸石(约占35%),以及选煤丁尾矿(又称洗矸石,约占20%)[1]。就煤矸石粒径大小而言,挖掘的煤矸石大小基本上在200-500mm之间,而洗煤一般小于200mm[2]。因此,在破碎设备选择时要考虑原料粒径与设备的给料粒度的关系。煤矸石产生量占全国工业固废的20%以上,大量的堆积而不处理使得量的积累会越来越大。据有关资料考证它的量已经堆放了几十亿吨,超过几十多万亩土地被占用[3]。这些煤矸石如果再不加以利用或者想办法处理的话,会引发很多的环境问题。所有的煤矸石长期暴露在外面,经过风吹雨淋,其中土壤的地下水源会被含有硫化物和重金属离子的降雨严重污染。经过长时间不间断的暴晒,它可能会自己燃烧,空气质量会被释放出二氧化硫气体污所染物破坏[1]。这样的水和空气被人体吸收后会严重损害身体健康。值得高兴的是现在对煤矸石的利用在技术上已经有了长足的突破,整个资源化利用越来越完善,带来了相当可观的经济收入,并降低了土地资源的污染浪费以及优化了煤矿产业结构。因此,煤矸石资源化利用势在必行。

随着人们的生活质量的越来越好,传统的观念会被改变,所有人会更加的注重环保,所以环境保护已是重中之重。利用煤矸石制砖百利而无一害。以往我们对于煤矸石的潜在定义是废物,而现在是有用的废物。用来制砖有以下几个优势:首先,烧结砖所需要的原材料储量相当多,国内堆存着大量的煤矸石废物,而且还在持续不断的产生,废弃不用占压了很大的土地面积,从而以此作为制砖原料,一方面节省了生产成本,另一方面保护了土地资源,可谓一石二鸟。其次,生产这种砖的工艺机械化程度很高,连续性也非常好,很适合全年的持续生产[4]。而且煤矸石自身还有一定得热值,我们可以利用煤矸石本身的热量完成对砖坯的干燥与焙烧,代替了传统制砖必须使用精煤提供热量的方法。作为煤炭生产利用大国,煤炭带给我们诸多的好处(工业生产动力、取暖),但也带来了气候变暖(水、大气、固废污染)。其中煤矸石是固废污染之一,用来制砖是控制污染的方法之一,也是我国能源结构发展的必经之路,意义重大。

1.2设计的目的和意义

随着一些环保法律法规的修订与出台,充分的体现了国家对环境保护的重视程度。煤矸石作为环境污染的一部分,它的污染问题是否要解决已经不用质疑了,具体怎么解决是我们要做的主要工作。我国煤矸石有较高的碳含量,热值肯定高,所以必须加入一些页岩来控制焙烧温度在一个合理的范围内,提高成品的质量。我国有着丰富的煤矸石资源,就福建而言,三明和龙岩的煤矸石资源就相当大了。煤矸石制砖有着巨大的经济效益,和传统的同种类型的砖相比,它成本更低,最重要的是它是环保的产物。通过这次的设计,使我更加了解了煤矸石与页岩的物理化学的性能以及用它来制砖的工艺流程和主要工艺建筑物的计算选型,了解传统制砖一定会被煤矸石砖代替,无论从经济上的收入、环保上的贡献还是社会上的影响都毋庸置疑。因此,我认为一个好的方案一定是共赢的。

1.3煤矸石的资源化利用现状

1.3.1国外

西方国家很早就对煤矸石的综合利用有了一套好的处置方法,慢慢的形成了一种体系。总的来说,发达国家的煤矸石利用要比发展中国国家早。因为发达国家的工业化程度要强于发展中国家,所以煤矸石的利用途径也多种多样。其中,匈牙利发现了一种在没有土壤表层的情况下,使得煤矸石覆盖层变成肥沃的土壤的使用可行的技术。法国煤矸石也很多,有很多煤矸石山,利用它来铺路、公共场所的表面装饰、制砖和水泥。英国拥有大约200个矿井,800多座煤矸石山。英国用它铺设可以防滑的路面、生产建筑上所用的材料。除此之外,英国也在不断探索新的方法。美国利用它来发电、生产有机肥料以及作充当修路的材料[5]。而且美国对于含碳量较高的煤矸石会进行分选回收其中的煤炭,并已经能够回收煤矸石燃烧时产生的热量。前苏联则利用煤矸石制砖、生产多空轻骨料、生产有机肥料、制成净水剂和煤气。因此,煤矸石的资源化利用途径在国际上已经产生共鸣。

1.3.2国内

直到20世纪70年代,国内对煤矸石的利用才开始,比西方国家起步晚,再由于技术设备、资源的性质、经济条件的影响,总的利用率不高。而后通技术上的攻坚克难,我国对煤矸石的利用空前发展,煤矸石利用率不断的增加,主要是利用煤矸石提供热量发电、合成碳化硅等化工原料、生产砖和水泥等建筑材料、有机肥料、硫铁矿等有益矿物的回收、建筑工程方面的利用[6]。以下为我国煤矸石的资源化利用的一些途径:

(1)煤矸石供热、发电和燃料(沸腾炉)

我国煤矸石热量大多属于中高热值煤矸石,利用其自身的热值供热发电是非常可行和完善的[7]。目前全国利用煤矸石的发电厂已经有100多座,占火力发电的比重也越来越大。煤矸石发电、供热的未来前景十分广阔,每年通过煤矸石发电能够处理1000多万t的煤矸石,约占我国煤矸石资源化利用的30%。同时,煤矸石发电、供热也带来新的经济增长点,优化了煤矿产业的升级。当然,煤矸石发电供热也存在一些不足。比方说,燃烧产生含硫大气污染物,稍有不慎会严重污染大气环境,危害人体健康。所以对于用煤矸石燃烧发电一定要安装除尘和烟气脱硫设备,控制煤矸石利用产生的污染。

(2)生产砖和水泥等建筑材料

煤矸石生产建筑材料在国内的应用已经屡见不鲜了,如生产煤矸石砖,全国已经有了不少于200多家煤矸石烧结砖厂,其年产量大多集中在6000-8000万块的范围,也是煤矸石制砖的最为经济的产量。煤矸石生产水泥则是利用其与粘土的一些成分相似(远古时期的黏土日积月累变成岩土),来代替粘土生产水泥,其生产流程与传统粘土水泥差不多一样[8]。在生产工艺方面,煤矸石制砖和水泥都已经很成熟了,很多方面都超过了传统产品。就目前而言,煤矸石砖和水泥的产量已经有了一定的比例(分别为每年30亿块和每年3000万吨)。此举既处理了煤矸石堆积问题又增加了经济收入,但由于煤矸石成分的复杂性,可能会影响产品的质量,所以要严格把控原料的筛查环节(铁等杂质)。

(3)工程利用

主要用煤矸石铺设道路、回填到已经采空的矿坑、复田法制造肥沃土壤和填平塌陷的一些地方。不过就现在国内很少用煤矸石进行修路。正因如此,其市场前景广阔,而且技术要求很低,投入很小。不过,由于其自身的一些性质,施工时粉尘较大伴有噪声且天气特别干燥时不太适合使用。对煤矸石的工程利用还存在一定的局限,但是也是可以的,总体来看,经济效益较低。

(4)生产碳化硅等化工原料

煤矸石中含有一些硅、铝、铁、钛等元素,通过适当的手段可以合成白炭黑、分子筛、净水剂、铝硅钛合金、硅铝铁合金、四铝化硅等化工原料[9]。目前应用较少,但这是一个高科技领域。正因为是这样,我们才应当加紧探索,使得技术更加成熟,产生的效果更好。对于煤矸石的资源化利用我们一定要高起点,不能只是局限于现有的可行性高的途径,更应该有越来越多的新技术产生。要居安思危,不能安于现状。

(5)生产有机肥料

煤矸石生产有机肥料有一定的局限性,不是所有的煤矸石都能够制成有机肥料。它的原理是把农家肥和高有机质的煤矸石混合制备。其中煤矸石粉还可以促进新陈代谢,丰富土壤养分[10]

(6)回收有益矿物质

从中可以提取硫铁矿、高岭土和稀土元素[11]

我国虽然煤矸石资源非常丰富,但利用率和发达国家相比还是有一定的差距的,但我相信随着国家的发展和科技的进步,我国煤矸石资源化利用程度也将不断提高。上述煤矸石综合利用的主要途径中,每个途径都是利用煤矸石的不同性能来利用。就煤矸石制砖来说,它在国内的利用已经很多了,也有很多的煤矸石砖厂。煤矸石烧结砖的经济效益较高,设计工艺简单紧凑,相比粘土制砖节约能源。制砖的时候煤矸石既是原料也是动力,因此,本设计采用煤矸石与页岩配比烧结制砖。

1.4设计的基本内容

本工艺流程为原料处理,包括破碎、除杂、配比,然后进行加水陈化,然后挤压成型,干燥,焙烧。原料采用煤矸石与页岩3:2混合,破碎粒径要求0.5mm以下占60%,最大粒径不能超过3mm[12]。而后就原料的处理、工艺流程的设计、主体工艺建筑物的计算、设备的选型、烧结砖质量的检测以及该工艺环境效益、社会效益、经济效益的分析与评估进行了设计。

(1)查阅资料文献,详细了解煤矸石的详细资料,了解煤矸石的物理化学性能以及发展现状,确定煤矸石烧结砖的大概方案。

(2)根据年产量6000万块,确定整个工艺的选择、厂区的建设规模、以及工艺采用的设备和工艺的收益分析。

(3)根据国家的制砖规范,通过参数选择和设计计算,确定机械设备的选用和各构筑物的大小。

(4)通过设计说明,规划厂区的总平面图和厂区设备的布置及其高程(总平面布置包括厂房、管理区、生活区、绿化、道路等的详细设计方案)

(5)根据基本的设计计算说明,绘制施工图纸。

2.工艺流程说明

相关文章

返回