一種微波活化煤矸石的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種微波活化煤矸石的裝置，包括帶有磁控管的微波爐，在微波爐中設(shè)置有石英玻璃反應(yīng)器，加料斗通過(guò)回轉(zhuǎn)加料機(jī)與石英玻璃反應(yīng)器連通，石英玻璃反應(yīng)器同時(shí)與空氣壓縮機(jī)連通，石英玻璃反應(yīng)器的出口連接收集瓶，出料路線上依次設(shè)置有200目篩網(wǎng)和第一400目篩網(wǎng)，收集瓶回接石英玻璃反應(yīng)器，本實(shí)用新型整個(gè)系統(tǒng)在正壓下操作，可保證操作的安全性，空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)了流程操作的自動(dòng)化，采用專(zhuān)用的石英玻璃反應(yīng)器，極大地增大了煤矸石粉與吸波劑的接觸空間與時(shí)間；本實(shí)用新型活化效率高，能耗低，且通過(guò)在富氧高溫環(huán)境中充分燒失煤矸石中的碳組分進(jìn)一步節(jié)約了能量，適用于各類(lèi)煤矸石的提質(zhì)利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微波活化煤矸石的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤矸石提質(zhì)利用設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種微波活化煤矸石的
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]煤矸石的主要成分是Al203( 15 ~40%)、Si02(30 ~60%) ,Fe2O3(2 ~15%) ,MgO(I ~3%)、K2Od~2%)、和TiO2 (I~4%)等。全國(guó)現(xiàn)有煤矸石山1500多座，累計(jì)堆存煤矸石34億噸，占地超過(guò)20萬(wàn)畝，每年新增占地6000多畝。大量堆積的煤矸石在一定條件下會(huì)發(fā)生自燃，放出有毒氣體，雨淋時(shí)有害物質(zhì)又隨雨水滲入地下，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。同時(shí)，通過(guò)對(duì)煤矸石的成分可以看到，煤矸石中含有豐富的Al、Fe、Ti等金屬元素，如果能加以回收利用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及社會(huì)效益。
[0003]由于煤矸石具有較高的晶格能，幾乎不具有反應(yīng)活性，如果不經(jīng)處理直接加以提質(zhì)利用，效率是很低的。因此，要有效利用煤矸石中的有用成分，首先要對(duì)其進(jìn)行活化，使其有序的活性低的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚暂^高的半晶質(zhì)及非晶質(zhì)，從而提高其反應(yīng)活性。目前，煤矸石活化方法主要有機(jī)械活化、化學(xué)活化和熱活化。
[0004]1.機(jī)械活化
[0005]機(jī)械活 化是指通過(guò)將煤矸石磨細(xì)以提高其活性的活化方式。通過(guò)機(jī)械粉磨能夠使顆粒迅速細(xì)化，提高了顆粒的比表面積，增大了水化反映的界面。
[0006]2.化學(xué)活化
[0007]化學(xué)活化是指通過(guò)引入少量激發(fā)劑，使其破壞煤矸石表面的S1-O鍵和Al-O鍵，并參與或加速煤矸石與水泥水化產(chǎn)物二次反應(yīng)的活化方法。當(dāng)激發(fā)劑摻量超過(guò)最佳摻量時(shí)，[0H]-濃度太高，由于激發(fā)速率快，在煤矸石物料顆粒表面形成一層水化產(chǎn)物保護(hù)膜，將阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。
[0008]3.熱活化
[0009]煤矸石中硅酸鹽礦物除了少量具有架狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽以外，主要是高嶺石和水云母等具有層狀結(jié)構(gòu)的黏土礦物。熱活化的目的是利用高溫使煤矸石微觀結(jié)構(gòu)中的各微粒產(chǎn)生劇烈的熱運(yùn)動(dòng)，脫去礦物中的結(jié)合水，使鈣、鎂、鐵等陽(yáng)離子重新選擇填隙位置，從而使硅氧四面體和鋁氧三角體無(wú)法聚合成長(zhǎng)鏈，而存在很多的斷裂點(diǎn)，形成熱力學(xué)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即煅燒后的煤矸石中含有大量的活性氧化硅和金屬氧化物。各地煤矸石成分不同，因此最佳活化溫度也不盡相同，通常是將煤矸石粉在馬弗爐中在700~850°C下煅燒1.5~2小時(shí)。盡管煅燒煤矸石的研究很多，但多是實(shí)驗(yàn)室研究，尚未形成工業(yè)化應(yīng)用。
[0010]眾多研究表明，熱活化是提高煤矸石活性從而提質(zhì)利用的必要手段。上述熱活化方法存在的主要問(wèn)題是:活化時(shí)間長(zhǎng)，消耗了大量電能，且活化后的金屬元素溶出率仍然是比較低的(40~65%)，廢渣也達(dá)不到制二氧化硅系列產(chǎn)品的純度要求，使煤矸石提質(zhì)利用的前景不明朗。
[0011]如何解決煤矸石中金屬元素與二氧化硅的高效分離難題，提高金屬溶出率，同時(shí)使殘?jiān)械亩趸璧募兌冗_(dá)到制二氧化硅系列產(chǎn)品的原料要求，是目前亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種微波活化煤矸石的裝置，該裝置連續(xù)運(yùn)行，操作方便，能耗低，效率高，適宜各類(lèi)煤矸石。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0014]一種微波活化煤矸石的裝置，包括帶有磁控管4的微波爐12，在微波爐12中設(shè)置有石英玻璃反應(yīng)器3，加料斗I通過(guò)回轉(zhuǎn)加料機(jī)2與石英玻璃反應(yīng)器3連通，石英玻璃反應(yīng)器3同時(shí)與空氣壓縮機(jī)5連通，石英玻璃反應(yīng)器3的出口連接收集瓶11，出料路線上依次設(shè)置有200目篩網(wǎng)6和第一 400目篩網(wǎng)7，收集瓶11回接石英玻璃反應(yīng)器3。
[0015]優(yōu)選地，所述石英玻璃反應(yīng)器3為多環(huán)連接結(jié)構(gòu)。
[0016]優(yōu)選地，所述石英玻璃反應(yīng)器3為4-10環(huán)連接結(jié)構(gòu)。
[0017]優(yōu)選地，所述石英玻璃反應(yīng)器3為6環(huán)連接結(jié)構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，所述收集瓶11回接石英玻璃反應(yīng)器3的位置位于200目篩網(wǎng)6和第一400目篩網(wǎng)7之間。
[0019]優(yōu)選地，所述回接口設(shè)置有第二 400目篩網(wǎng)9。
[0020]優(yōu)選地，所述第一 400目篩網(wǎng)7配套設(shè)置有第一石英棉11，所述第二 400目篩網(wǎng)9
配套設(shè)置有第二石英棉10。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022](I)活化效率高，能耗低，且通過(guò)在富氧高溫環(huán)境中充分燒失煤矸石中的碳組分進(jìn)一步節(jié)約了能量。
[0023](2)工藝流程簡(jiǎn)單，操作彈性大，且適用于各類(lèi)煤矸石的提質(zhì)利用。
[0024](3)吸波劑廉價(jià)、易得，且通過(guò)反應(yīng)中煤矸石粉與吸波劑的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)一步提升了活化效率。
[0025](4)整個(gè)系統(tǒng)在正壓下操作，可保證操作的安全性。
[0026](5)空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)了流程操作的自動(dòng)化。
[0027](6)采用專(zhuān)用的石英玻璃反應(yīng)器，極大地增大了煤矸石粉與吸波劑的接觸空間與時(shí)間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0030]如圖1所示，本實(shí)用新型一種微波活化煤矸石的裝置，包括加料斗1、回轉(zhuǎn)加料機(jī)
2、石英玻璃反應(yīng)器3、磁控管4、空氣壓縮機(jī)5、200目篩網(wǎng)6、第一 400目篩網(wǎng)7、第二 400目篩網(wǎng)9、第一石英棉8、第二石英棉10、收集瓶11以及微波爐12。石英玻璃反應(yīng)器3為如圖所示的多環(huán)連接結(jié)構(gòu)(圖中未6環(huán))。200目篩網(wǎng)6與石英玻璃反應(yīng)器3焊接為一體，位于其物料出口位置。第一 400目篩網(wǎng)7和第二 400目篩網(wǎng)9與收集瓶11焊接為一體。第一石英棉8固定于第一 400目篩網(wǎng)7表面。第二石英棉10固定于第二 400目篩網(wǎng)9表面。以第一 400目篩網(wǎng)7和第二 400目篩網(wǎng)9以及第一石英棉8和第二石英棉10實(shí)現(xiàn)高溫空氣與活化后煤矸石粉的氣固分離。回轉(zhuǎn)加料器由調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)。
[0031]本實(shí)用新型的使用過(guò)程是:
[0032]將吸波劑預(yù)先加入石英玻璃反應(yīng)器3，裝料系數(shù)為0.09?？諝鈮嚎s機(jī)5通入循環(huán)空氣并以微波將石英玻璃反應(yīng)器3加熱，空氣壓縮機(jī)5的入口壓力保持在0.15MPa (表壓)。煤矸石破碎到70目后加入到料斗1，以規(guī)定的流量氣力輸送至石英玻璃反應(yīng)器3并被循環(huán)的熱空氣預(yù)熱。高溫空氣攜帶煤矸石粉以4kg (煤矸石粉)/kg(吸波劑)?小時(shí)的流量進(jìn)入石英玻璃反應(yīng)器3后立即和灼熱的吸波劑顆粒充分接觸。控制微波功率，將石英玻璃反應(yīng)器3中的溫度保持在1200°C~1250°C，高溫壓縮空氣循環(huán)使用。煤矸石粉在循環(huán)流動(dòng)的高溫壓縮空氣環(huán)境中充分燒失自身碳組分產(chǎn)生一部分熱量，活化所需剩余熱量可直接通過(guò)微波一吸波劑一煤矸石粉的途徑由微波即時(shí)補(bǔ)充，同時(shí)與吸波劑發(fā)生協(xié)同效應(yīng)而使金屬溶出率進(jìn)一步提高。經(jīng)燒失活化后的煤矸石粉粒徑縮小到200目以下并穿過(guò)200目篩網(wǎng)6和第一 400目篩網(wǎng)7沉降至收集瓶11，循環(huán)空氣通過(guò)第二石英棉10和第二 400目篩網(wǎng)9等氣固分離裝置后重新進(jìn)入氣力輸送階段，并以空氣壓縮機(jī)5補(bǔ)充壓力及少部分空氣。收集活化后的煤矸石粉，經(jīng)酸浸可直接提質(zhì)利用。收集瓶11中的煤矸石粉經(jīng)酸浸提取Al、Fe、T1、K、Mg五種金屬兀素。`
【權(quán)利要求】
1.一種微波活化煤矸石的裝置，包括帶有磁控管(4)的微波爐(12)，其特征在于，在微波爐(12)中設(shè)置有石英玻璃反應(yīng)器(3)，加料斗(I)通過(guò)回轉(zhuǎn)加料機(jī)(2)與石英玻璃反應(yīng)器(3)連通，石英玻璃反應(yīng)器(3)同時(shí)與空氣壓縮機(jī)(5)連通，石英玻璃反應(yīng)器(3)的出口連接收集瓶(11)，出料路線上依次設(shè)置有200目篩網(wǎng)(6)和第一 400目篩網(wǎng)(7)，收集瓶(11)回接石英玻璃反應(yīng)器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波活化煤矸石的裝置，其特征在于，所述石英玻璃反應(yīng)器(3)為多環(huán)連接結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波活化煤矸石的裝置，其特征在于，所述石英玻璃反應(yīng)器(3)為4-10環(huán)連接結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波活化煤矸石的裝置，其特征在于，所述石英玻璃反應(yīng)器(3)為6環(huán)連接結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波活化煤矸石的裝置，其特征在于，所述收集瓶(11)回接石英玻璃反應(yīng)器(3)的位置位于200目篩網(wǎng)(6)和第一 400目篩網(wǎng)(7)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波活化煤矸石的裝置，其特征在于，所述回接口設(shè)置有第二 400目篩網(wǎng)(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波活化煤矸石的裝置，其特征在于，所述第一400目篩網(wǎng)(7 )配套設(shè)置有第一石英棉(11)，所述第二 400目篩網(wǎng)(9 )配套設(shè)置有第二石英棉(10 )。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK203591992SQ201320694009
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】連明磊, 孔德順, 宋說(shuō)講, 吳紅 申請(qǐng)人:六盤(pán)水師范學(xué)院