本发明专利技术公开了属于固体废弃物处理和废弃物利用工艺领域的的一种惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺，以惰性硅铝质物料为原料，采用热液蚀变方法制备出具有较高胶凝活性的蚀变物料，蚀变反应的物料由稳流仓供给，物料经过两级或多级预热器加热后进入蚀变反应器进行热液蚀变，得到粉状蚀变料和过烧粘结成块的块状蚀变料，蚀变料随着烟气进入旋风分离器，分离后的粉状蚀变物料进入冷却系统，最后蚀变料细粉进入成品库；块状蚀变料与炉渣一同排出。蚀变反应器由沸腾炉或回转窑担任。本工艺能够满足不同惰性硅铝质物料的蚀变条件，生产的蚀变料可用于制备水泥、混凝土和墙体材料，适用于规模化生产工艺，工艺具有很好的经济和社会效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废弃物处理和废弃物利用工艺领域，更确切地说，涉及采 用热液蚀变方法处理惰性硅铝质物料，并获得高活性蚀变物料，适用于规模化生 产工艺的一种惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺。技术背景据统计，我国工业固体排放物的年排放量已达io亿吨(不包括矿山废弃物)，工业固体排放物累积堆放数量惊人，其综合利用率只有40%左右；除少部分高温 固体排放物，如高炉矿渣、粉煤灰等得到较好的利用外，大量惰性的硅铝质物料难以利用。例如，金属矿山储存的尾矿总量已超过了 40亿吨，而且每年以近3 亿吨数量增长。我国城市生活垃圾的年产量约为1亿吨以上，且每年正以8%~10% 的速度逐年增长，而建筑垃圾是其中的重要组成部分。黄河流域每年产生16亿 吨泥砂，黄河泥砂人量堆积地区植被难以生长，沙漠化严重。我国煤矸石积存36 多亿吨，占地20多万亩，增长2亿吨/年；开采塌陷面积600万亩，增长20多万 亩/年。可见，大量惰性固体排放物的堆积存放既浪费了大量的资源，又造成了严 重的环境污染，同时占用了大量的土地。目前，在对惰性硅铝质物料的综合利用研究方面，已取得了一些进展，但仍 旧存在很多亟需解决的问题。比如(l)回收利用尾矿、煤矸石等的有价元素或用作 土壤改良剂和微量元素肥料。这些处理方法得到的产品附加值较高，但其处理成 本较高，其利用率极低，容易造成二次污染，无法从根本上解决大量废弃物的综 合利用问题。(2)将惰性固体废弃物用作水泥厂和玻璃厂的部分原料，制成水泥制 品，或用作混凝土填料和铺路材料。但由于成分限制，或因活性较低，惰性固体 废弃物用作水泥、玻璃原料或者生产制品的尾矿掺量很小；而用作填料或铺路的 附加值则很低，利用范围有限。可见，目前尾矿等惰性硅铝质物料的利用方法屮，存在附加值高与利用量大 的矛盾，即一方面存在制备产品附加值高，但利用量和利用率少的问题；另一方面存在利用量大，但附加值低，经济性差，难于推广的问题。因此，对于大宗量 的惰性硅铝质物料，如果能够制备同样大宗量需求的高附加值建筑材料，如作为 胶凝材料原料、混凝土掺合料等，那么，这无疑将是解决目前尾矿利用问题的一 条有效途径。然而，要实现惰性物料的高附加值大掺量利用，必须提高其活性。专利技术人前期对此进行了大量工作。中国专利公开号CN 1887764A和专利CN 1887763A提出了采用热液蚀变方法预处理尾矿和黄河砂的方法，为提高这类惰 性硅铝质物料胶凝活性开辟了一条有效途径。在地质作用过程中热液蚀变无处不 在，是地壳中矿物成分发生改变的最重要的作用。热液蚀变作用中挥发份基团刚 被脱出的一瞬间具有强极性、高活性的特点，作用于矿物颗粒表面，使表面晶格 被剧烈破坏，断键增加，反应活性提高。这两个专利侧重于热液蚀变的物料基本 组成和工艺原理，缺乏应用热液蚀变预处理方法进行规模化生产的系统工艺的研 究和介绍。中国专利号CN 1718556介绍了从水泥预分解窑旁路放风实现煤矸石脱水的 工艺，但该工艺必须在水泥生产工艺的基础上获得，并且仅应用高温煅烧方法提 高煤矸石活性，提高能力有限。中国专利公开号CN 1587803介绍了煅烧油母页 岩的装置和工艺，虽然煅烧后的灰渣具有一定胶凝活性，但是整个燃烧装置和工 艺是针对利用油母页岩热值进行加热锅炉蒸汽而设计，工艺复杂，其应用局限于 具有一定热值的物料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺。所述惰性 硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺，其特征在于，以惰性硅铝质物料为原料，采 用热液蚀变方法制备出具有较高胶凝活性的蚀变物料。具体工艺流程如下；1) 选用煤矸石，将北京房山煤矸石细碎后入原料仓，2) 将细碎煤矸石按重量比，煤矸石蚀变剂为7: l的比例配料后，装入磨机内，进一步细碎，使粒度满足0.08mm方孔筛筛余小于5-15X，或者比表面积 在300-500m7kg的物料，并混匀；3) 进一步细碎、混匀的物料进入稳流仓，稳流仓中的物料进入2级或多级旋风预热器，预热温度在100-385"C，预热0.5-60分钟，然后进入蚀变反应器内 进行蚀变反应，4) 预热后的物料在蚀变反应器内，温度升高到40(TC-90(TC进行蚀变反应， 反应0. 5-90分钟，然后得到粉状蚀变料或过烧粘结成块的块状蚀变料；5) 蚀变料随着烟气进入旋风分离器，分离后的粉状蚀变物料进入冷却系统; 过烧成块的不合格的蚀变料保留在蚀变反应器的底部，与炉渣一同排出。所述惰性硅铝质物料是指通常条件下不具有或具有很低胶凝活性的煤矸石、 尾矿及尾砂、黄河淤砂及淤泥、建筑垃圾、黄土、粘土及粘土类矿物、油页岩、 天然页岩、各类淤泥、油泥或煤泥。所述蚀变剂是指含有K+、 Na+、 Ca2、 Mg"或F^+并含有S042—、 C032—、 HC03—、 N(V、 N02\ P043\ Si04\ cr或F离子的盐、天然或人工矿石或者钢渣、硼泥、 赤泥、盐泥、乙炔渣以及其它各类化工废渣。所述磨机为球磨机。所述蚀变反应器为沸腾炉或回转窑，其中，回转窑为内燃式回转窑。所述冷却系统是篦冷式冷却机或者回转窑式冷却机。所述蚀变反应温度在400-90(TC范围内，蚀变反应器采用沸腾炉或回转窑； 当蚀变反应后物料为粉状蚀变料时，进行蚀变反应的物料采用沸腾炉炉内加热方 式；当蚀变反应后物料为块状蚀变料时，进行蚀变反应的物料采用回转窑窑内加 热方式；所述粉状蚀变料的粒度在0.1 600um的蚀变料采用粉料冷却系统，工艺流 程为高温蚀变料与冷风混合后进入两级旋风分离器进行冷却，冷却后粉料通过 单仓泵输送到成品仓；粉状蚀变料的粒度大于600 m的蚀变料采用块料冷却系 统，工艺流程为高温蚀变料在冷却机里进行冷却，冷却后的蚀变料经过磨机粉 磨，磨细粉料通过单仓泵输送到成品仓。所述预热系统的增加，不仅提高热效率，增加物料进入炉或窑的温度，还有 利于沸腾炉和回转窑燃烧稳定性和调节燃烧区温度的作用。所述蚀变反应反应需要的热量由沸腾炉或回转窑燃烧产生的烟气供给，烟 气温度通过引入冷空气进行调节。 本专利技术有益效果(1) 将惰性硅铝质物料变废为宝，减轻其大量堆存对生态环境的破坏，释 放占用的大量土地；(2) 利用蚀变料的特性可制备出满足国家标准要求的建筑材料，工艺过程在低温(100-90(TC)下完成，具有节能减排和清洁生产特点，工艺具有很好的经济和社会效益；(3) 应用蚀变料制备凝石等无机胶凝材料、混凝土、墙体材料时，可以取代部分水泥熟料的用量，这将减轻生产水泥熟料高污染、高排放、高能耗工艺对环境的破坏；惰性硅铝质物料经过蚀热液蚀变预处理工艺处理后成为具有较高胶凝活性 蚀变料，能够大量用于制备凝石等无机胶凝材料，或者作为混凝土掺合料用于制 备混凝土，或者用于制备砌块等墙体材料。附图说明图1是蚀变条件为蚀变温度600-90(TC、蚀变料为粉状的热液蚀变预处理工 艺流程示意图。图中，l是稳流仓，2是一级旋风预热器，3是末级旋风预热 器，4是沸腾炉，5是旋风分离器，6是一次风，7是蚀变料，8是进入除尘 的烟气。图2是蚀变条件为蚀变温度60(T90(TC、蚀变料为块状的热液蚀变预处理工 艺流程示意图。图中，l是稳流仓，2是一级旋风预热器，3是末级旋风预热器， 4是冋转窑，5是蚀变料，6本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺，其特征在于，所述惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺以惰性硅铝质物料为原料，采用热液蚀变方法制备出具有较高胶凝活性的蚀变物料；具体工艺流程如下； １）选用煤矸石，将北京房山煤矸石细碎后入原料仓； ２）将细碎煤矸石按重量比，煤矸石∶蚀变剂为７∶１的比例配料后，装入磨机内，进一步细碎，使粒度满足０．０８ｍｍ方孔筛筛余小于５－１５％，或者比表面积在３００－５００ｍ↑［２］／ｋｇ的物料，并混匀； ３）进一步细碎、混匀的物料进入稳流仓，稳流仓中的物料进入２级或多级旋风预热器，预热温度在１００－３８５℃范围，预热０．５－６０分钟，然后进入蚀变反应器内进行蚀变反应； ４）预热后的物料在蚀变反应器内，温度升高到４００℃－９００℃进行蚀变反应，反应０．５－９０分钟，然后得到粉状蚀变料或过烧粘结成块的块状蚀变料； ５）蚀变料随着烟气进入旋风分离器，分离后的粉状蚀变物料进入冷却系统；过烧成块的不合格的蚀变料保留在蚀变反应器的底部，与炉渣一同排出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙恒虎，倪文，易忠来，郑永超，魏秀泉，王海霞，徐维瑞，厉超，
申请(专利权)人：清华大学，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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