煤矸石的复合活化技术.研究

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1、长安大学碰i学R论文第一章绪论我国是一个

2、三【煤炭为主要能源的发展中国家。在一次能源消耗中．煤炭用量占751％，高出世界平均水平_’倍多。当前，我国年原煤产量约10亿吨，而煤矸石的产出量约占全国工业废渣排放量的1／4，一般占煤炭产量的10％左右【“。据统计，我国历年堆积量更已达到4l亿吨以上，每年排放的煤矸石超过1亿吨，并且仍在飞速递增。1．1煤矸石概述煤矸石是夹在煤层

3、白J的脉石，是一种在成煤过程中与煤层伴生的、含碳量较低、比煤坚硬的岩石。大部分结构致密，呈黑灰色：自燃后结构疏松，呈浅红色。在开采和洗选过程中被分离出来。随着煤层地质沉积环境、地质年代、成矿

4、情况、地区、开采方法的不同，煤矸石的组成及各组分含量亦各不相同【”。1l1煤矸石的成岩环境及分布【霹{图1．1煤矸石的外貌煤矸石与煤系地层共生，是含碳岩石与其他岩石的混合物．属于沉积岩类。煤层央矸常见的岩石有黏土岩，碳质泥岩，粉砂岩，砂岩等。煤层顶板常见的岩石有泥岩，砂岩，粉砂岩，砂砾岩等。煤层底板，多数为泥岩，黏土岩，页岩，粉砂岩。在岩浆岩发育的煤田中，有的煤层中间或煤层顶底板有岩浆岩侵入。1．1．2煤矸石的组成1、煤矸石的矿物组成煤矸石多种矿岩组成的混合物，含碳量在200／一30％。煤矸石的成分复杂，而且岩石种类差别较大各组分含量变化也较大。如果以矿物组

5、成为基础，结合岩石的构造、结构等特点，可分以下儿类介绍煤矸石的矿物组成特点f目：1)含碳质-粘土质岩类煤矸石：在煤矸石中占有相当大的比例，尤以泥质页岩、粉砂页岩、碳质页岩等更为常见。其中主要矿物成分为粘土矿物，如高岭石、伊利石、蒙脱石等，其次为石英、云母、长石、碳酸盐、黄铁矿等。2)砂岩-粉砂岩类煤矸石：主要由碎屑矿物和胶结物两部分组成。碎屑矿物以石英第一章绪论为主，其次为云母、长石等矿物：胶结物一般为含碳酸盐的粘土矿物以及其化学沉积物或被碳质浸染的粘土矿物。3)钙质岩矸石：矿物的组成为方解石、菱铁矿、白云石，其中混有较多的粘土矿物、有机物、黄铁矿、碎屑矿物

6、等。2、煤矸石的化学组成煤矸石是由无机质和少量有机质组成的混合物，无机质主要包括各类矿物的物质组成，构成各类矿物成份的化学元素多达数十种，一般以硅、铝氧化物为主，还有数量不等的Fe203、CaO、MgO、Na20、K20、P205、Ti02、S02等氧化物，以及微量元素、稀有元素、稀土元素等。其中Si02、A1203占较大的此例，一般平均含量Si02波动范围在40．60％，A1203在15-30％。CaO、MgO、K20、Fe203、Na20的含量在不同类型岩石中变化较大。有机质的含量随其中含煤量的增多而增高。各不同岩石种类煤矸石具体化学组成为：1)含碳质．

7、粘土质岩类煤矸石主要由Si02和A1203组成，Si02波动范围在24．56％，A1203波动在14．34％；其余组分Fe2031-7％，CaO0．5-9％，MgOO．5-6％，K200．3·3％，Na200．2．2％，Ti020．4．1％。岩石具有中硅、高铝特点。2)砂岩．粉砂岩类煤矸石Si02含量最高，变化也较大，一般在53．88％。A12030-20％，Fe2030．4．4％，CaO0．3-1％，MgO0．2—1．2％，K200．1-5％，Na200．1-1％，Zi020．1-．06％。岩石具有高硅特征。3)钙质岩矸石：Si02含量30-40％，A12

8、033-10％，Fe20310-15％，CaO10-45％，MgO1-4％。岩石以中低硅、高钙为其特征。4)铝质岩类：Si02含量在42．54％，A120337-44％，Fe2030．2—0．5％，CaO0．2-0．7％，MgO0．1．0．5％，K200．1．0．9％，Na200．1．0．9％，Ti020．1-1．4％。岩石具有高铝、中高硅、低铁、低钾、低钠、低钙镁的特征。1．1．3煤矸石的分类有人根据产出层位来分类命名，例如顶板矸、夹矸等。我国煤炭生产部门习惯上用颜色来分类命名煤矸石，例如黑矸、白矸、灰矸、红矸等。也但是这些习惯用的分类方法都不能准确反映矸

9、石的组成和特征，对矸石的加工利用有也帮助甚少，不够科学。综合文献对我国煤矸石是这样进行分类的：可以依据矸石类型、岩石类型、固定碳含量、全硫含量、A1203／S102比值、Fe203含量与CaO+MgO含量划分出二十一个煤矸石2长安大学硕士学位论文类别【4】；也可以将煤矸石依据产出方式分为五大类型。l、依据矸石类型的分类法选择矸石类型、岩石类型、固定碳含量、A1203／S102比值、全硫含量、CaO+MgO含量与Fe203含量，作为煤矸石分类的质量指标。依据此七项指标各自的质量等级序次将煤矸石分级。这种分类方法更有利于煤矸石的利用。1)结合我国煤矸石的岩石组成

10、特征，将煤矸石划分为伊利石泥岩(伊利石含量>50％)