[发明专利]惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理和废弃物利用工艺领域，更确切地说，涉及采 用热液蚀变方法处理惰性硅铝质物料，并获得高活性蚀变物料，适用于规模化生 产工艺的一种惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺。

背景技术

据统计，我国工业固体排放物的年排放量已达10亿吨(不包括矿山废弃物)， 工业固体排放物累积堆放数量惊人，其综合利用率只有40％左右；除少部分高温 固体排放物，如高炉矿渣、粉煤灰等得到较好的利用外，大量惰性的硅铝质物料 难以利用。例如，金属矿山储存的尾矿总量已超过了40亿吨，而且每年以近3 亿吨数量增长。我国城市生活垃圾的年产量约为1亿吨以上，且每年正以8％～10％ 的速度逐年增长，而建筑垃圾是其中的重要组成部分。黄河流域每年产生16亿 吨泥砂，黄河泥砂大量堆积地区植被难以生长，沙漠化严重。我国煤矸石积存36 多亿吨，占地20多万亩，增长2亿吨/年；开采塌陷面积600万亩，增长20多万 亩/年。可见，大量惰性固体排放物的堆积存放既浪费了大量的资源，又造成了严 重的环境污染，同时占用了大量的土地。

目前，在对惰性硅铝质物料的综合利用研究方面，已取得了一些进展，但仍 旧存在很多亟需解决的问题。比如(1)回收利用尾矿、煤矸石等的有价元素或用作 土壤改良剂和微量元素肥料。这些处理方法得到的产品附加值较高，但其处理成 本较高，其利用率极低，容易造成二次污染，无法从根本上解决大量废弃物的综 合利用问题。(2)将惰性固体废弃物用作水泥厂和玻璃厂的部分原料，制成水泥制 品，或用作混凝土填料和铺路材料。但由于成分限制，或因活性较低，惰性固体 废弃物用作水泥、玻璃原料或者生产制品的尾矿掺量很小；而用作填料或铺路的 附加值则很低，利用范围有限。

可见，目前尾矿等惰性硅铝质物料的利用方法中，存在附加值高与利用量大 的矛盾，即一方面存在制备产品附加值高，但利用量和利用率少的问题；另一方 面存在利用量大，但附加值低，经济性差，难于推广的问题。因此，对于大宗量 的惰性硅铝质物料，如果能够制备同样大宗量需求的高附加值建筑材料，如作为 胶凝材料原料、混凝土掺合料等，那么，这无疑将是解决目前尾矿利用问题的一 条有效途径。然而，要实现惰性物料的高附加值大掺量利用，必须提高其活性。

发明人前期对此进行了大量工作。中国专利公开号CN1887764A和专利CN 1887763A提出了采用热液蚀变方法预处理尾矿和黄河砂的方法，为提高这类惰 性硅铝质物料胶凝活性开辟了一条有效途径。在地质作用过程中热液蚀变无处不 在，是地壳中矿物成分发生改变的最重要的作用。热液蚀变作用中挥发份基团刚 被脱出的一瞬间具有强极性、高活性的特点，作用于矿物颗粒表面，使表面晶格 被剧烈破坏，断键增加，反应活性提高。这两个专利侧重于热液蚀变的物料基本 组成和工艺原理，缺乏应用热液蚀变预处理方法进行规模化生产的系统工艺的研 究和介绍。

中国专利号CN1718556介绍了从水泥预分解窑旁路放风实现煤矸石脱水的 工艺，但该工艺必须在水泥生产工艺的基础上获得，并且仅应用高温煅烧方法提 高煤矸石活性，提高能力有限。中国专利公开号CN1587803介绍了煅烧油母页 岩的装置和工艺，虽然煅烧后的灰渣具有一定胶凝活性，但是整个燃烧装置和工 艺是针对利用油母页岩热值进行加热锅炉蒸汽而设计，工艺复杂，其应用局限于 具有一定热值的物料。

发明内容

本发明的目的是提供一种惰性硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺。所述惰性 硅铝质物料的热液蚀变预处理工艺，其特征在于，以惰性硅铝质物料为原料，采 用热液蚀变方法制备出具有较高胶凝活性的蚀变物料。具体工艺流程如下；

1)选用煤矸石，将北京房山煤矸石细碎后入原料仓，

2)将细碎煤矸石按重量比，煤矸石：蚀变剂为7：1的比例配料后，装入磨 机内，进一步细碎，使粒度满足0.08mm方孔筛筛余小于5-15％，或者比表面积 在300-500m²/kg的物料，并混匀；

3)进一步细碎、混匀的物料进入稳流仓，稳流仓中的物料进入2级或多级 旋风预热器，预热温度在100-385℃，预热0.5-60分钟，然后进入蚀变反应器内 进行蚀变反应，

4)预热后的物料在蚀变反应器内，温度升高到400℃-900℃进行蚀变反应， 反应0.5-90分钟，然后得到粉状蚀变料或过烧粘结成块的块状蚀变料；