【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矸石改性处理，具体涉及一种用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺。
技术介绍
1、煤矸石是在煤矿开采及洗选加工过程中产生的固体废弃物，是由无机质和少量有机质组成的混合物，无机质主要成分为sio2和al2o3，两者的含量占到60％～90％，其次为fe2o3，cao，mgo，k2o，na2o等。有机质含量随含碳量增加而增加，c为有机质的主要成分，其次为h，二者为煤矸石燃烧时产生热量的主要来源，另外有机质还有少量s，n，o等。煤矸石的矿物成分主要有石英、高岭石、伊利石、长石类、黄铁矿、碳酸盐类等。
2、煤矸石资源化利用的重要方面是作为建筑材料使用，用途如制砖、水泥混合材、陶瓷原料等。建筑材料需求量大，是煤矸石大宗固废资源化利用的重要途径。而做为建筑材料用途，需要进行活化，降低其中的有机质(如碳和氢组分)和硫组分的含量，以获得更好的物理和化学性能。已知的活化手段有机械活化、化学活化、热活化等，其中机械活化和化学活化因无法降低有机质和硫含量，虽可以提高煤矸石活性，但使用的场景有限。而热活化通过煤矸石的自身热量或者外加热量，可让煤矸石中的有机质和硫组分燃烧分解，高岭石脱水为偏高岭土结构从而提高活性，脱碳后产品可广泛应用于活性混合材、陶瓷原料、以及化工原料等方面。由于煤矸石的成分、来源比较复杂，热值变化大(从数十大卡/kg到1000大卡/kg以上)，相当大一部分煤矸石没有得到综合利用。
3、中国专利cn1236748a公开了一种煅烧煤矸石制取活性水泥混合材的方法，该方法中煤矸石在简易窑内，氧化气氛下，煅
4、中国专利cn102351446a公开了一种煤矸石活性混合材制备方法，将天然煤矸石破碎至10mm以下，放入微波炉中，辐照8～12min时间后，用球磨机粉磨15～30min，即可获得活性混合材，该方法虽然简单可行，成本低且制备的活性混合材质量高，但是活化效果较差，微波炉大型化和工业化难度极大，成本巨大，因此并不能大规模的处理大宗煤矸石。
5、中国专利cn110078401b公开了一种煤矸石带式烧结制备活性混合材的工艺，该法采用烧结机处理煤矸石，然后经过细磨，即可获得活性混合材。但是该方法烧结过程由于料层厚度较低(料层高度700～1000mm)，不能有效蓄热，需要添加4～7％的碳质固体燃料，不但提高了生产成本，且碳质燃料燃烧过程增加了so2、nox和co2的排放，势必提高废气的处理成本。
6、中国专利cn113526883a公开了一种煤矸石无燃料自热式超高料层脱碳工艺，通过破碎、配料、混匀、制粒、烧结脱碳得到活性混合材。烧结机采用超高料层(1000～2000mm)烧结过程的自动蓄热作用，烧结料层温度随料层高度的提高，热量增加，有利于提高燃烧带温度。采用蒸汽预热混合料，可在不外加燃料的情况下，实现煤矸石的烧结。但是该脱碳方法采用带式烧结机的抽风烧结原理，仅适用于具有一定热值(350～400kcal/kg)，含碳量2～5％，成分较稳定的洗选矸石，并且抽风烧结时下部物料的脱碳时间不足，脱碳效果不佳。烧成温度控制手段较少，且需外加蒸汽预热混合料，增加了热耗。而对于热值较低(小于200kcal/kg)的原矸石、自燃过的矸石、以及化学成分变化较大的矸石就不适用，由于矸石的热值较低，会造成烧结机中物料烧成温度较低、脱碳过程不彻底、无法烧透的情况，从而影响脱碳产品质量及后续的资源化高值利用。
7、综上所述，已公开的煤矸石脱碳技术中，均通过热活化处理煤矸石。而现阶段，在所有的热活化技术中，未发现适用于热值分布不均匀的煤矸石(原矸石或者自燃过煤矸石)的改性提质处理技术，即可控热流式动静态结合超高料层脱碳脱硫处理工艺，及相适应的技术手段。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
1、至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本专利技术提出一种用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，通过煤矸石破碎、物理分级分选及均化后，宽热值分布煤矸石进行可控热流式脱碳，实现宽热值分布的煤矸石自燃温度区间和自燃时间的合理控制，提高煤矸石的脱碳脱硫效果和热料的冷却效率，从而达到高效处理宽热值分布煤矸石、减少运行成本、拓宽脱碳煤矸石应用场景的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术公开的脱碳脱硫工艺可采用如下技术方案：
3、一种用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，包括：
4、破碎处理，将煤矸石破碎至设定粒度；
5、筛分处理，将粒度小于3mm的分料送入粉库存储；将粒度3mm～10mm的物料送入预均化堆场；将粒度10mm～15mm的物料送入预均化堆场做堆并进行化验，若碳、硫的含量达到要求范围，则送入细磨进行处理，若碳、硫的含量未达到要求范围，则进行脱碳脱硫处理并二次破碎至粒度小于10mm；
6、进行均化、制粒和配料处理：粒度3mm～10mm的物料在预均化堆场中进行均化处理，进行取料和块矿配料；粒度小于3mm的粉料送入粉仓，并进行粒度搭配和喷水制粒得到粉粒；
7、脱碳脱硫处理：从下往上按底料层、块矿层和粉粒层进行布料，并经过预热处理、点火处理、煅烧处理进行脱碳脱硫；
8、冷却处理：将煅烧后的物料冷却至设定温度以下；
9、再破碎处理：将冷却后的物料破碎至粒径小于25mm；
10、再次筛分处理：对物料进行筛分并选择设定数量的粒径10mm～15mm的物料送至底料层，其余物料作为半成品煤矸石；
11、细磨处理：将半成品煤矸石磨细至设定粒度以得到成品煤矸石。
12、上述公开的脱碳脱硫工艺，利用物理分选、均化等手段，有效解决煤矸石热值和化学成分不均匀的问题。并将热值不同的各粒度物料根据脱碳要求和燃烧特性进行合理分层布料，便于提高换热和燃烧效率，在经过脱碳脱硫及后续处理后使热值不同的各粒度物料成为成品煤矸石并供应至工业应用，提高了煤矸石的利用率。
13、进一步的，本工艺中对物料进行布料处理采用更厚的物料层，可提高蓄热能力并使物料充分脱碳，具体可按照多种方式布料，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：在进行脱碳脱硫处理时，底料层、块矿层和粉粒层的厚度为1200mm～1600mm。采用如此方案时，底料层、块料层和粉粒层本身的热值不同，在分层布料后便于提高脱碳的效果。
14、进一步的，进行脱碳前需预热，预热时可通过多种方式实现，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：在进行预热时，从下方送入热风并对物料进行加热以提高物料的温度至65℃以上。采用如此方案时，热风能够充分进入到物料的间隙内，提高加热的效率。
15、进一步的，脱碳处理过程可进行精细化控制以提高脱碳的效果，其并不被唯一限定，此处进行优化并提出其中一种可行的选择：在进行脱碳脱硫处理过程中，煅烧处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行脱碳脱硫处理时，底料层、块矿层和粉粒层的厚度为1200mm～1600mm。
3.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行预热时，从下方送入热风并对物料进行加热以提高物料的温度至65℃以上。
4.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行脱碳脱硫处理过程中，煅烧处理包括初步自燃处理、接续自燃处理和均热处理；且物料在点火处理时对上部物料进行点火，在初步自燃处理和接续自燃处理时通过燃料喷嘴进行燃烧补热。
5.根据权利要求4所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行初步自燃处理时将物料的温度控制为800℃～900℃，在进行接续自燃处理时将物料的温度控制为1000℃～1200℃，并将初步自燃时产生的烟气回输至接续自燃位置和均热处理位置充分燃烧。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的用于煤矸
7.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在对煅烧后的物料进行冷却处理时，包括急冷处理，通过冷却风对煅烧后温度为1100℃～1200℃的高温物料急冷至800℃～900℃，冷却风吸收高温物料热量后成为中前部热风并输送用以辅助物料煅烧。
8.根据权利要求7所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：冷却处理还包括步进冷却处理，使物料步进移动并通过冷却风降低物料温度至100℃以下，冷却风吸收物料温度后成为200℃～300℃的尾部废气并输送用以辅助预热和辅助煅烧。
9.根据权利要求8所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：通过冷却篦床对煅烧后的物料进行冷却处理，冷却篦床包括用以进行急冷处理的急冷段固定篦床，用以进行步进冷却的活动篦床。
10.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行粒度搭配和喷水制粒时，控制透气性阻力小于50mm水柱，造粒时间为7～8min，喷水量在7％～8％，粉粒的粒度小于等于8mm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行脱碳脱硫处理时，底料层、块矿层和粉粒层的厚度为1200mm～1600mm。
3.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行预热时，从下方送入热风并对物料进行加热以提高物料的温度至65℃以上。
4.根据权利要求1所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行脱碳脱硫处理过程中，煅烧处理包括初步自燃处理、接续自燃处理和均热处理；且物料在点火处理时对上部物料进行点火，在初步自燃处理和接续自燃处理时通过燃料喷嘴进行燃烧补热。
5.根据权利要求4所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：在进行初步自燃处理时将物料的温度控制为800℃～900℃，在进行接续自燃处理时将物料的温度控制为1000℃～1200℃，并将初步自燃时产生的烟气回输至接续自燃位置和均热处理位置充分燃烧。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的用于煤矸石改性的可控热流式脱碳脱硫工艺，其特征在于：通过脱碳脱硫装置对物料进行脱碳脱硫处理，所述的脱碳脱...
【专利技术属性】
技术研发人员：张程，林杰，刘建，
申请(专利权)人：成都建筑材料工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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