煤矸石是煤礦開采過程中產生的固體廢棄物,對環境危害嚴重。采用煤矸石制備環境材料、建筑材料、多孔陶瓷、煅燒高嶺土、鋁基化工原料等高值材料,不僅可有效實現固體廢物的減量化、無害化,還可緩解我國能源和資源的不足。
制備水泥
根據煤矸石化學成分與黏土接近的特點,可用煤矸石代替黏土提供鋁硅酸鹽原料制備水泥。煤矸石作水泥原料使用時可改善水泥生料的易燒性、干縮性和安定性,降低水化熱,穩定熱工制度,提高水泥熟料的質量和抗耐硫酸鹽性能。用煤矸石為原料可燒制水泥熟料、早強水泥、煤矸石少熟料水泥和煤矸石無熟料水泥,磨制各種通用水泥等。
制備環境材料
煤矸石對于部分常規污染物、重金屬和有機物具有一定的去除效果,其經預處理之后可用作廉價的吸附劑,用以水處理。
制備建筑用磚
煤矸石具有一定的可塑性和燒結性,經均化、破碎、凈化和陳化等工藝處理后可用于生產磚料。目前,煤矸石使用最為普及的領域就是生產實心磚、透水磚、多孔磚、免燒磚、空心磚、內燃磚、釉面磚、高檔瓷磚等建筑用磚。
制備多孔陶瓷
莫來石多孔陶瓷是一種優質的耐火材料,以煤矸石和氫氧化鎂為原料,采用原位分解技術可制備出顯氣孔率超過50%的多孔莫來石陶瓷。
煤矸石中含有的氧化鈣和氧化鎂等會在陶瓷的燒結過程中產生液相,促進燒結,降低燒結溫度。多孔陶瓷孔隙率較高,微孔或孔洞分布均勻,體積密度低,具有較高的比表面積和獨特的物理表面特性,特有的耐高溫、耐腐蝕、化學穩定性和尺寸穩定性好等性能使其在吸聲減震、傳感器材料、熔融金屬過濾、化工催化載體、高級保溫材料、生物植入材料等領域得以廣泛應用。
制備煅燒高嶺土
煤矸石通過提純、超細粉碎、煅燒和表面改性等精細加工技術可生產超細煅燒高嶺土,既可用作造紙的涂布顏料和填料,又可用作塑料、橡膠、油墨、涂料、航天、化妝品、殺蟲劑、電線電纜、食品添加劑等的填充劑和延展劑,同時也可作為陶瓷工業及耐熱高溫陶器的生產原料。
備鋁基化工原料
煤矸石中含有硅、鋁、鐵等多種有價元素,是制備鋁基化工原料的廉價易得資源,常用的方法是酸法和堿法,通過高溫焙燒使煤矸石中礦物的晶相結構發生改變,進而使硅鋁化合物等有價元素溶出。
煤矸石制備氫氧化鋁的方法是將煤矸石破碎、磨粉,高溫煅燒后用酸浸取,再用堿中和溶液,形成氫氧化鋁沉淀,經過濾、提純、干燥后得到氫氧化鋁原料。
煤矸石制備氧化鋁最常用的方法是酸法和堿法。酸法提取氧化鋁的原理在于煤矸石中的氧化鋁易溶于鹽酸或硫酸,而硅雜質等不溶于酸。堿法主要分為苛性鈉堿法和燒結法兩種。
煤矸石作為大宗工業固體廢棄物嚴重危害自然環境,但也是富含硅、鋁的二次資源。未來,煤炭工業生產必將朝著低成本、低能耗和低污染的方向發展,煤矸石的有效處理與利用既可以實現煤炭工業的綠色發展,也能實現二次資源的循環利用,符合現代工業發展理念,對于我國建成資源節約型社會意義深遠。
來源:粉體技術網
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