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烧结砖瓦原材料及处理-煤矸石
发布时间:2021-10-11 11:04:38   编辑:comfort   点击数:
煤矸石中的硫,一般以化合物状态存在,如二硫化铁(FeS2,俗称黄铁矿)和硫酸钙(CaS04·2H20,俗称石膏)。
在二叠纪煤群的煤矸石中,硫的含量较高,而黄铁矿中的硫又占总含硫量的大部分。黄铁矿在煤矸石中有的成层状,有的嵌在煤的裂缝中成脉石状,还有的成细粒状均匀地分布在煤矸石中。
应该指出,在有些地区的煤矸石中,含有叫作“硫铁蛋”的有害物质。这种“硫铁蛋”比较坚硬,而且都呈球状。经化验,“硫铁蛋”的主要成分是二硫化铁( FeS2)。
 
(1)黄铁矿(FeS2)
 
黄铁矿和碳在同样的温度下分解和氧化,由于碳和水蒸气的存在使黄铁矿的氧化受到影响。在缺氧环境下,482℃时二硫化物分解成为一硫化物:
 
在不缺氧环境下,黄铁矿的氧化分为两个阶段。第一阶段发生上述温度下,第二阶段出现在约588℃。按顺序其反应式为:
 
总的反应可用下式表示:
 
黄铁矿焙烧后主要生成三氧化硫(S03)。三氧化硫(SO3)在16.8℃以下为固体,16.8℃即熔解为液体,44.8℃沸腾且汽化,汽化后与空气中的水蒸气作用生成硫酸雾:
 
黄铁矿和水蒸气作用还发生下列反应:
3FeS2+2H20→ 3FeS+2H2S+S02
生成的二氧化硫(SO2)气体,遇水后生成亚硫酸(H2SO3):
S02+H20→ H2S03
亚硫酸容易被氧化,在通常情况下,空气中的氧就能逐渐氧化亚硫酸成硫酸:2H2S03+02→2H2S04
 
(2)石膏(CaS04•2H20)
 
石膏(CaS04•2H2O)在65~75℃时开始脱水,至107~170℃时生成CaS04•1/2H20,继续加热至170~200℃出现少量的CaS04,至400℃以上完全脱水为CaS04,至800℃以上CaS04部分分解,生成少量CaO,这个反应一直持续到1600℃以上:
                  CaS04→CaO+ S02+1/202
可见,黄铁矿和石膏在焙烧过程中放出大量硫的汽化物(SO2、SO3)气体,致使制品膨胀、松散。较大颗粒的黄铁矿还会使制品表面形成熔斑。
故应严格控制黄铁矿和石膏的含量,并尽量提高物料细度,使其均匀分布在坯体之中。
 
 
02
 
煤矸石原料中应剔除哪些物质?
 
(1)剔除“硫铁蛋”
 
“硫铁蛋”的主要危害是:难以破、粉碎,极易损坏破、粉碎设备;在焙烧过程中生成大量二氧化硫( S02)气体并产生膨胀,使制品松散。而电磁铁和九游会官网登录中心_首页个人登录铁又对它无吸引力,故一般均以人工剔除。
 
(2)筛除煤粉、选除煤块
 
有些煤矸石原料(尤其是洗选煤矸石),混杂大量煤粉和煤块,致使其发热量偏高,塑性指数偏低,给砖瓦生产带来一定困难。如将这些煤粉、煤块去除,一方面可适当降低原料发热量、提高原料塑性指数,从而改善了原料性能;另一方面又可将剔除出来的煤粉和煤块作为燃料充分进行利用。
通常剔除煤粉的方法有两种:一是在煤矸石堆场附近用溜筛或回转筛筛除;二是在破碎机前设置一台溜筛或高频电磁振动筛。筛孔尺寸一般用10~20mm。
湖南株洲市砖厂在煤矸石原料中筛除20%煤粉后,砖坯的成型性能大大改善,窑炉的焙烧速度显著提高,且筛除的煤粉用作全厂生活燃料绰绰有余。
煤块一般是用人工拣出的。
 
(3)除铁
 
由于煤矸石中一般均含有道钉之类铁质夹杂物,因而极易损坏粉碎等设备。故煤矸石原料在进入粉碎等设备前,须先经磁选除铁处理。
据重庆市的几个煤矸石砖厂调查,凡采用磁选除铁的厂家,平均每班除掉的铁质杂物达2~3kg,铁质杂物损坏设备的现象一般未有发生;反之,未采用磁选除铁的厂家,铁质杂物损坏设备的现象却时有发生。
磁选设备通常采用悬挂式九游会官网登录中心_首页个人登录铁或胶带磁选辊筒(即电磁胶带轮)。
 
 
03
 
如何调整煤矸石原料发热量过高?
 
制砖一般要求矸石原料的发热量为1338~2090kJ/kg( 320~500kcal/kg)。如发热量过高,将给生产(尤其是焙烧)带来困难。故在这种情况下,应掺入些无发热量或低发热量的原料,如页岩、煤矸石、粉煤灰、黏土、煤矸石熟料等,使混合后的原料发热量达到或接近要求。
应该指出的是,固定碳高温燃烧发出的热量对制品烧成起作用;而低温下挥发的挥发分对制品烧成不起作用。
 
 
04
 
如何调整煤矸石原料含硫量过高?
 
由于硫化物的存在,在生产过程中不但腐蚀风机、干燥车等金属设备,而且污染大气,损害操作人员健康。在其作用下,砖体内生成一定量的可溶性硫酸盐( CaS04、MgS04、K2S04和Na2S04等),这些硫酸盐遇水后被带到砖的表面,引起泛霜,影响外观,甚至会导致砖体产生鱼鳞片剥落,影响其耐久性。故要求用于制砖的煤矸石原料含硫量不大于1%,越少越好。
如煤矸石含硫量过高,可掺人含硫量低的煤矸石、煤矸石熟料、粉煤灰、页岩、黏土等,使混合料的含硫量不超过允许值。