阅读说明：本技术 一种煤矸石的分级分质方法 (Grading and quality-grading method for coal gangue ) 是由 舒新前 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种煤矸石的分级分质方法,属于煤矸石处理与资源化利用技术领域。本发明根据煤矸石的组分组成和性质差异,尤其是基于煤矸石中煤、石和土组分间的可磨性差异,通过分级破碎、筛分分选工艺,将煤矸石中的煤、砂石和土分离开来,煤可以作为煤矸石电厂的燃料甚至普通燃料,砂石可以作为机制沙石使用,土可以代替黄土,用于充填或者作为建筑材料的原料使用。显然,通过煤矸石分级分质,可以将煤矸石分为成分组成和性质相近的不同组分,然后分别加以利用,从而做到煤矸石的全组分利用,实现煤矸石的有效减量。(The invention provides a grading and quality-grading method for coal gangue, and belongs to the technical field of coal gangue treatment and resource utilization. According to the composition and property difference of the coal gangue, particularly based on the grindability difference among coal, stone and soil components in the coal gangue, the coal, the sand and the stone in the coal gangue are separated by the grading crushing and screening separation processes, the coal can be used as fuel of a coal gangue power plant or even common fuel, the sand and the stone can be used as machine-made sand, and the soil can replace loess and be used for filling or used as raw materials of building materials. Obviously, by grading and grading the coal gangue, the coal gangue can be divided into different components with similar component compositions and properties, and then the different components are respectively utilized, so that the full component utilization of the coal gangue is realized, and the effective decrement of the coal gangue is realized.)

一种煤矸石的分级分质方法

技术领域

本发明涉及煤矸石处理和资源化利用技术领域，尤其涉及一种煤矸石的分级分质方法。

背景技术

煤炭大规模开发利用，导致煤矸石的大量排放与堆存，煤矸石的大量堆存，不仅造成了生态环境污染，而且造成了宝贵资源的损失和浪费。急需开发煤矸石高效资源化利用技术，进行煤矸石的综合利用与大规模减量，直至实现煤矸石的零排放。

目前国内外关于煤矸石的综合利用，主要研究和应用领域集中于如下方面：(1)煤矸石回填或直接利用，主要是将煤矸石充填采空区、填充路基、地基、低洼地和塌陷地；(2)煤矸石的燃料利用，主要是将煤矸石单独或者掺入一定量的中煤、煤泥和尾煤，作为窑炉或者循环流化床锅炉的燃料；(3)煤矸石制备建筑材料，主要是利用煤矸石制备砖瓦、砌块、建筑陶粒、骨料和集料；(4)煤矸石提取有价组分以及制备化工材料，主要是基于煤矸石中含有大量SiO₂，利用煤矸石生产白炭黑、制备水玻璃和碳化硅等无机非金属材料；基于煤矸石中含有较高的Al₂O₃等化学组分，提取Al₂O₃制备冶金级Al₂O₃、化学级Al₂O₃，或者提取制备Al(OH)₃；(5)煤矸石的土壤和农业利用，主要是基于部分煤矸石中含有较高的钾、铁等组分的特点，利用煤矸石生产矿物肥、土壤改良剂等。

从目前的应用情况看，煤矸石综合利用主要集中于煤矸石的燃料利用和建筑材料利用两个方面，不管是燃料利用还是建筑材料利用，普遍的做法是将煤矸石破碎后，粉碎至一定粒度后使用。由于未加合理有效的分选，煤和无机矿物质总是混合在一起，组分组成比较混杂，极大影响着煤矸石的利用效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矸石的分级分质方法。本发明通过分级破碎、筛分分选工艺，将煤矸石中的煤、砂石和土分离开来，进而分别加以合理有效的利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种煤矸石的分级分质方法，包括以下步骤：

将SiO₂/Al₂O₃比大于1.25的煤矸石进行第一筛分，得到第一筛分筛上物和第一筛分筛下物，所述第一筛分的筛网孔径为50或25mm；

将所述第一筛分筛下物进行第二筛分，得到第二筛分筛上物和第二筛分筛下物，所述第二筛分的筛网孔径为0.5mm；

将所述第一筛分筛上物和第二筛分筛上物混合后依次进行第一破碎和第三筛分，所述第三筛分的筛网孔径为13mm，得到第三筛分筛上物和第三筛分筛下物；

将所述第三筛分筛上物依次进行第二破碎和第四筛分，所述第四筛分的筛网孔径为5mm，得到第四筛分筛上物和第四筛分筛下物；

将所述第三筛分筛下物和第四筛分筛下物混合后进行第五筛分，所述第五筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第五筛分筛上物和第五筛分筛下物；

将所述第四筛分筛上物取样检测，当灰分大于等于90％时，作为石使用，若灰分小于90％，则与所述第五筛分筛上物混合后依次进行第三破碎和第六筛分，所述第六筛分的筛网孔径为5mm，得到第六筛分筛上物和第六筛分筛下物；所述第六筛分筛上物作为石使用；

将所述第六筛分筛下物进行第七筛分，所述第七筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第七筛分筛上物和第七筛分筛下物；

将所述第七筛分筛上物进行分选，得到土和砂石；

所述第二筛分筛下物、第五筛分筛下物和第七筛分筛下物作为煤。

优选地，进行所述第二筛分时，筛的选择根据所述煤矸石的水分(Mad)和粘塑性(Ip)确定；

当Mad(水分)≥12％，Ip(粘塑性指数)≥12时，选择弛张筛进行煤矸石的筛分；

当Mad(水分)≤6％，Ip(粘塑性指数)≤7时，选用振动筛进行煤矸石的筛分；

当Mad(水分)为6～12％，Ip(粘塑性指数)为7～12时，根据所述煤矸石的泥化性质不同，分别选择弛张筛或者振动筛进行筛分，当所述煤矸石为低泥化程度的煤矸石时，选用振动筛筛分；当所述煤矸石为中泥化程度以上的煤矸石时，选用弛张筛筛分。

优选地，所述的第一破碎根据煤矸石的可磨性指数值(HGI)，选择不同的破碎工艺；

当HGI(可磨性指数值)≥65时，选择锤式破碎机或辊式破碎机进行破碎；

当HGI(可磨性指数值)为45～65时，选择反击式破碎机或者锤式破碎机进行破碎；

当HGI(可磨性指数值)≤45时，选择冲击式破碎机或者反击式破碎机进行破碎。

优选地，所述分选采用重介旋流器进行。

优选地，采用比重为2～2.20g/cm³的重介质悬浮液进行分选，所得的低密度物料作为土，其它作为砂石。

优选地，所述第一筛分、第三筛分、第四筛分和第六筛分使用振动筛。

优选地，所述第二筛分、第五筛分和第七筛分独立地使用弛张筛或振动筛。

优选地，所述第一筛分前还包括对所述煤矸石的矿物组成、化学组成、密度、粒度、破碎性质、表面性质、粘塑性和泥化性质进行测定。

本发明提供了一种煤矸石的分级分质方法，包括以下步骤：将SiO₂/Al₂O₃比大于1.25的煤矸石进行第一筛分，得到第一筛分筛上物和第一筛分筛下物，所述第一筛分的筛网孔径为50或25mm；将所述第一筛分筛下物进行第二筛分，得到第二筛分筛上物和第二筛分筛下物，所述第二筛分的筛网孔径为0.5mm；将所述第一筛分筛上物和第二筛分筛上物混合后依次进行第一破碎和第三筛分，所述第三筛分的筛网孔径为13mm，得到第三筛分筛上物和第三筛分筛下物；将所述第三筛分筛上物依次进行第二破碎和第四筛分，所述第四筛分的筛网孔径为5mm，得到第四筛分筛上物和第四筛分筛下物；将所述第三筛分筛下物和第四筛分筛下物混合后进行第五筛分，所述第五筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第五筛分筛上物和第五筛分筛下物；将所述第四筛分筛上物取样检测，当灰分大于等于90％时，作为石使用，若灰分小于90％，则与所述第五筛分筛上物混合后依次进行第三破碎和第六筛分，所述第六筛分的筛网孔径为5mm，得到第六筛分筛上物和第六筛分筛下物；所述第六筛分筛上物作为石使用；将所述第六筛分筛下物进行第七筛分，所述第七筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第七筛分筛上物和第七筛分筛下物；将所述第七筛分筛上物进行分选，得到土和砂石；所述第二筛分筛下物、第五筛分筛下物和第七筛分筛下物作为煤。本发明根据煤矸石的成分组成和性质差异，尤其是基于煤矸石中煤、砂石和土组分间的可磨性差异，通过分级破碎、筛分分选工艺，将煤矸石中的煤、砂石和土分离开来，煤可以作为煤矸石电厂的燃料甚至普通燃料使用，砂石可以作为机制沙石使用，土可以代替黄土，用于充填或者作为建筑材料的原料使用，从而做到煤矸石的全组分有效利用，实现煤矸石的有效减量和资源化利用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的煤矸石的分级分质方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种煤矸石的分级分质方法，包括以下步骤：

将SiO₂/Al₂O₃比大于1.25的煤矸石进行第一筛分，得到第一筛分筛上物和第一筛分筛下物，所述第一筛分的筛网孔径为50或25mm；

将所述第一筛分筛下物进行第二筛分，得到第二筛分筛上物和第二筛分筛下物，所述第二筛分的筛网孔径为0.5mm；

将所述第一筛分筛上物和第二筛分筛上物混合后依次进行第一破碎和第三筛分，所述第三筛分的筛网孔径为13mm，得到第三筛分筛上物和第三筛分筛下物；

将所述第三筛分筛上物依次进行第二破碎和第四筛分，所述第四筛分的筛网孔径为5mm，得到第四筛分筛上物和第四筛分筛下物；

将所述第三筛分筛下物和第四筛分筛下物混合后进行第五筛分，所述第五筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第五筛分筛上物和第五筛分筛下物；

将所述第四筛分筛上物取样检测，当灰分大于等于90％时，作为石使用，若灰分小于90％，则与所述第五筛分筛上物混合后依次进行第三破碎和第六筛分，所述第六筛分的筛网孔径为5mm，得到第六筛分筛上物和第六筛分筛下物；所述第六筛分筛上物作为石使用；

将所述第六筛分筛下物进行第七筛分，所述第七筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第七筛分筛上物和第七筛分筛下物；

将所述第七筛分筛上物进行分选，得到土和砂石；

所述第二筛分筛下物、第五筛分筛下物和第七筛分筛下物作为煤。

本发明将SiO₂/Al₂O₃比大于1.25的煤矸石进行第一筛分，得到第一筛分筛上物和第一筛分筛下物，所述第一筛分的筛网孔径为50或25mm。在本发明中，所述第一筛分优选为振动筛。

在本发明中，所述第一筛分前优选还包括对所述煤矸石的矿物组成、化学组成、密度、粒度、破碎性质、表面性质、粘塑性和泥化性质进行测定。本发明对所述测定的具体方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。

在本发明中，对于SiO₂/Al₂O₃比不大于1.25的煤矸石，优选直接破碎筛分后，采用常规的分选方法进行煤与粘土矿物的分选。本发明对所述破碎筛分后和常规分选方法的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

得到第一筛分筛下物后，本发明将所述第一筛分筛下物进行第二筛分，得到第二筛分筛上物和第二筛分筛下物，所述第二筛分的筛网孔径为0.5mm，所述第二筛分筛下物作为煤。在本发明中，经过第一筛分和第二筛分是为了避免大、小颗粒混杂影响分选效率。

在本发明中，进行所述第二筛分时，筛网的选择优选根据所述煤矸石的水分(Mad)和粘塑性(用塑性指数表征，Ip)确定，当Mad≥12％，Ip≥12时，优选选择弛张筛进行筛分；当Mad≤6％，Ip≤7时，优选选用振动筛进行筛分；当Mad为6～12％，Ip为7～12时，优选根据所述煤矸石的泥化性质不同，分别选择弛张筛或者振动筛进行筛分，当所述煤矸石为低泥化程度的煤矸石时，优选选用振动筛筛分，当所述煤矸石为中泥化程度以上的煤矸石时，优选选用弛张筛筛分。

得到第一筛分筛上物和第二筛分筛上物后，本发明将所述第一筛分筛上物和第二筛分筛上物混合后依次进行第一破碎和第三筛分，所述第三筛分的筛网孔径为13mm，得到第三筛分筛上物和第三筛分筛下物。

在本发明中，所述第一破碎优选根据煤矸石的可磨性指数值(HGI)，选择不同的破碎工艺，当HGI≥65时，优选选择锤式破碎机或辊式破碎机进行破碎；当HGI为45～65时，优选选择反击式破碎机或者锤式破碎机进行破碎；当HGI≤45时，优选选择冲击式破碎机或者反击式破碎机进行破碎。破碎后，物料进行筛分。

得到第三筛分筛上物后，本发明将所述第三筛分筛上物依次进行第二破碎和第四筛分，所述第四筛分的筛网孔径为5mm，得到第四筛分筛上物和第四筛分筛下物。

得到第三筛分筛下物和第四筛分筛下物后，本发明将所述第三筛分筛下物和第四筛分筛下物混合后进行第五筛分，所述第五筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第五筛分筛上物和第五筛分筛下物，所述第五筛分筛下物作为煤。

得到第四筛分筛上物后，本发明将所述第四筛分筛上物取样检测，当灰分大于等于90％时，作为石使用，若灰分小于90％，则与所述第五筛分筛上物混合后依次进行第三破碎和第六筛分，所述第六筛分的筛网孔径为5mm，得到第六筛分筛上物和第六筛分筛下物；所述第六筛分筛上物作为石使用。

得到第六筛分筛下物后，本发明将所述第六筛分筛下物进行第七筛分，所述第七筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第七筛分筛上物(粗砂)和第七筛分筛下物，所述第七筛分筛下物作为煤。

得到第七筛分筛上物后，本发明将所述第七筛分筛上物进行分选，得到土和砂石。

在本发明中，所述分选优选采用重介旋流器进行。

在本发明中，优选采用比重为2～2.20g/cm³的重介质悬浮液进行分选，所得低密度物料作为土，其它作为砂石。

在本发明中，优选还包括将所述第二筛分筛下物、第五筛分筛下物和第七筛分筛下物所经离心分选机得到煤和土。

在本发明中，所述第一筛分、第三筛分、第四筛分和第六筛分优选使用振动筛。

在本发明中，所述第二筛分、第五筛分和第七筛分独立地优选使用弛张筛或振动筛。

本发明提供的煤矸石分级分质的关键是进行煤矸石的选择性破碎，即根据煤矸石的性质不同，采取合适的破碎工艺，使煤矸石中煤、砂石和土充分解离，并分别集中于不同粒级的物料中，进而实施筛分和分选，使不同的组分有效分离，从而达到分级分质的目的。

为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的煤矸石的分级分质方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

图1为本发明实施例提供的煤矸石的分级分质技术的流程图，将SiO₂/Al₂O₃比大于1.25的煤矸石进行第一筛分，得到第一筛分筛上物和第一筛分筛下物，所述第二筛分的筛网孔径为50或25mm；将所述第一筛分筛下物进行第二筛分，得到第二筛分筛上物和第二筛分筛下物，所述第二筛分的筛网孔径为0.5mm；将所述第一筛分筛上物和第二筛分筛上物混合后依次进行第一破碎和第三筛分，所述第三筛分的筛网孔径为13mm，得到第三筛分筛上物和第三筛分筛下物；将所述第三筛分筛上物依次进行第二破碎和第四筛分，所述第四筛分的筛网孔径为5mm，得到第四筛分筛上物和第四筛分筛下物；将所述第三筛分筛下物和第四筛分筛下物混合后进行第五筛分，所述第五筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第五筛分筛上物和第五筛分筛下物；将所述第四筛分筛上物取样检测，当灰分大于等于90％时，作为石使用，若灰分小于90％，则与所述第五筛分筛上物混合后依次进行第三破碎和第六筛分，所述第六筛分的筛网孔径为5mm，得到第六筛分筛上物和第六筛分筛下物；所述第六筛分筛上物作为石使用；将所述第六筛分筛下物进行第七筛分，所述第七筛分的筛网孔径为0.5mm，得到第七筛分筛上物(即粗砂)和第七筛分筛下物；将所述第七筛分筛上物进行重介旋流器分选，得到土和砂石；所述第二筛分筛下物、第五筛分筛下物和第七筛分筛下物经离心分选机分选得到煤和土。

实施例1

对某矿区选煤厂的洗选煤矸石，首先研究了其组成和性质，结果见表1所示。在此基础上进行了该煤矸石的分级分质试验。首先利用25mm筛网和0.5mm筛网的振动筛进行煤矸石筛分，-0.5mm物料作为煤，+0.5mm物料进入反击式破碎机破碎，接着进入13mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分，+0.5mm物料进一步进入破碎机破碎，然后进入5mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分。+5mm筛网的筛上物进行分析检验，其灰分达到91.17％，作为石使用。0.5mm筛网的筛下物与上述0.5mm的筛下物混合，作为煤。0.5～5mm的物料进入重介质旋流器分选，分出的低密度物料作为土，其余组分作为砂石。

通过如上工艺，得到10.69wt％的煤，5.76wt％的石，37.75wt％的砂和45.80wt％的土。

表1某矿区煤矸石的组成和性质

实施例2

对某矿区选煤厂的洗选煤矸石，首先进行煤矸石的组成和性质研究，结果见表2所示。在此基础上，进行该煤矸石的分级分质试验。第一步先利用25mm筛网的振动筛和0.5mm筛网的弛张筛进行筛分，-0.5mm物料作为煤。+0.5mm物料进入锤式破碎机破碎，然后利用13mm筛网的振动筛和0.5mm筛网的弛张筛进行筛分，+0.5mm物料进一步入锤式破碎机破碎，然后进入5mm筛网振动筛和0.5mm的弛张筛筛分。+5mm筛网的筛上物进行分析检验，其灰分为82.36％。为此进一步进入破碎机破碎，然后进入0.5mm筛网的弛张筛筛分，筛下物与上述-0.5mm的物料混合，作为煤使用。筛上物进入重介旋流器分选，分出的低密度物料作为土，其余物料作为砂石使用。

通过如上工艺，得到15.35wt％的煤，37.46wt％的砂石和47.19wt％的土。

表2某矿区煤矸石的组成和性质

实施例3

对某矿区选煤厂的洗选煤矸石，首先进行煤矸石的组成和性质研究，结果见表3所示，在此基础上进行了该煤矸石的分级分质试验。第一步先利用25mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分，-0.5mm物料作为煤。+0.5mm物料进入反击式破碎机破碎，然后进入13mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分，+0.5mm物料进一步入锤式破碎机破碎，然后进入5mm筛网和0.5mm的振动筛筛分。+5mm筛网的筛上物进行分析检验，其灰分为90.34％，可以作为石使用，0.5mm筛网的筛下物与上述-0.5mm的物料混合，作为煤使用。0.5～5mm的物料进入重介质旋流器分选，分出的低密度物料，作为土使用，其余物料作为砂石使用。

通过如上工艺，得到10.69wt％的煤，45.75wt％的砂石和43.56wt％的土。

表3某矿区煤矸石的组成和性质

实施例4

对某矿区选煤厂的洗选煤矸石，首先进行煤矸石组成和性质研究，结果见表4所示。在此基础上进行该煤矸石的分级分质试验。首先利用25mm筛网和0.5mm筛网的振动筛进行筛分，-0.5mm物料作为煤，+0.5mm物料进入冲击式破碎机破碎，然后利用13mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分。+0.5mm物料进一步入反击式破碎机破碎，然后接着进入5mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分。+5mm的筛上物进行分析检测，其灰分为91.29％，可以作为石使用。-0.5mm筛网的筛下物与上述-0.5mm物料混合，作为煤使用。0.5～5mm的物料进入重介质旋流器分选，分出的低密度物料，作为土使用，其余物料作为砂石使用。

通过如上工艺，得到6.85wt％的煤，5.49wt％的石、46.56wt％的砂和41.10wt％的土。

表4某矿区煤矸石的组成和性质

实施例5

对某矿区选煤厂洗选煤矸石，首先进行其组成和性质研究，结果如表5所示。在此基础上，进行该煤矸石的分级分质试验。首先利用50mm筛网和0.5mm筛网的振动筛进行筛分，-0.5mm物料作为煤。+0.5mm物料进入冲击式破碎机破碎，然后利用13mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分，+0.5mm物料进一步入反击式破碎机破碎，然后接着利用5mm筛网和0.5mm筛网的振动筛筛分。+5mm筛上物进行分析检测，灰分为92.79％，作为砂石使用。0.5mm筛网的筛下物与上述-0.5mm物料混合，作为煤使用。0.5～5mm的物料进入重介质旋流器分选，分出的低密度物料作为土使用，其余物料作为砂石使用。

通过如上工艺，得到5.39wt％的煤，6.07wt％的石、48.98wt％的砂和39.56％的土。

表5某矿区煤矸石的组成和性质

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。