煤矸石資源再生利用技術

第1章煤矸石、環(huán)境、資源
1.1煤矸石的來源與分類001
1.1.1煤矸石的來源001
1.1.2煤矸石的分類002
1.2煤矸石對環(huán)境的影響005
1.2.1煤矸石對大氣環(huán)境的影響005
1.2.2煤矸石對水體環(huán)境的影響006
1.2.3煤矸石對土壤環(huán)境的影響006
1.2.4煤矸石對地質的影響007
1.3礦區(qū)及煤矸石山的環(huán)境治理008
1.3.1防止自燃008
1.3.2微生物脫硫009
1.3.3復墾種植009
1.3.4發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)009
1.3.5發(fā)展第三產業(yè)010
1.4煤矸石資源再利用概述010
1.4.1國外煤矸石資源再利用現(xiàn)狀010
1.4.2國內煤矸石資源再利用現(xiàn)狀011
1.4.3我國有關煤矸石資源綜合利用的政策法規(guī)014
1.4.4煤矸石綜合利用的技術原則016
1.4.5煤矸石資源再利用的思考和展望016
參考文獻018

第2章煤矸石的理化特性
2.1煤矸石的化學組成及礦物組成020
2.1.1煤矸石的化學組成020
2.1.2煤矸石的礦物組成022
2.2煤矸石的物理性質027
2.2.1力學性能027
2.2.2密度和堆積密度027
2.2.3吸水率和塑型指數(shù)027
2.2.4多孔性027
2.2.5煤矸石的燒結性能027
2.3煤矸石的燃燒特性027
2.3.1低熱值煤矸石燃燒過程028
2.3.2不同粒徑對燃燒特性的影響028
參考文獻029

第3章煤矸石成分分析方法
3.1試劑的配制與標定030
3.1.1普通試劑的配制030
3.1.2標準溶液的配制031
3.1.3標準滴定溶液的配制031
3.2試樣的制備033
3.2.1含水量測定用試樣制備033
3.2.2化學分析用試樣制備033
3.3含水量的測定——烘干法033
3.3.1測定用器具033
3.3.2測定步驟033
3.4燒失量的測定——灼燒差減法034
3.4.1測定用器具034
3.4.2測定步驟034
3.4.3測定過程中應注意的事項034
3.5二氧化硅的測定——氟硅酸鉀容量法034
3.5.1試樣溶液的制備——氫氧化鈉熔融分解試樣034
3.5.2測定基本原理035
3.5.3測定所用試劑035
3.5.4測定步驟035
3.5.5測定過程中應注意的事項036
3.5.6其他測定方法036
3.6三氧化二鐵的測定——EDTA直接滴定法036
3.6.1測定基本原理036
3.6.2測定所用試劑037
3.6.3測定步驟037
3.6.4測定過程中應注意的事項037
3.6.5其他測定方法介紹037
3.7三氧化二鋁、二氧化鈦的測定——EDTA-苦杏仁酸置換-銅鹽返滴定法038
3.7.1測定原理(EDTA絡合滴定法)038
3.7.2測定所用試劑038
3.7.3測定步驟038
3.7.4測定過程中應注意的事項039
3.7.5其他測定方法039
3.8二氧化鈦的測定——二安替比林甲烷分光光度法039
3.8.1原理039
3.8.2測定所用試劑040
3.8.3二氧化鈦(TiO2)標準溶液工作曲線的繪制040
3.8.4測試步驟040
3.9氧化鈣的測定——EDTA-配位滴定法041
3.9.1測定所用試劑041
3.9.2測定步驟041
3.10氧化鎂的測定——EDTA-配位滴定法041
3.10.1測定所用試劑041
3.10.2測定步驟041
3.11一氧化錳的測定——高碘酸鉀氧化比色法042
3.11.1原理042
3.11.2測定所用試劑042
3.11.3一氧化錳標準溶液工作曲線的繪制042
3.11.4分析步驟043
3.12三氧化硫測定——硫酸鋇重量法043
3.12.1測定所用試劑043
3.12.2測定步驟043
3.13氧化鉀和氧化鈉的測定——火焰光度法044
3.13.1方法提要044
3.13.2測定所用試劑044
3.13.3測定步驟044
3.14艾士卡法全硫測定045
3.14.1方法原理045
3.14.2測定所用試劑045
3.14.3測定步驟045
3.14.4其他測定方法046
3.15煤矸石熱值的測定046
3.15.1工業(yè)分析法測定熱值的原理046
3.15.2所需設備及用具046
3.15.3水分的測定046
3.15.4灰分的測定——快速灰化法047
3.15.5揮發(fā)分的測定047
3.15.6焦渣特征的鑒定047
3.15.7煤的種類判斷047
3.15.8煤的發(fā)熱量的計算048
3.16CID-ICP-AES法同時測定微量元素049
3.16.1儀器裝置及操作條件049
3.16.2實驗條件049
3.16.3樣品制備050
參考文獻050

第4章煤矸石中有用礦物回收
4.1煤矸石中硫鐵礦的回收051
4.1.1煤矸石中硫形態(tài)051
4.1.2硫鐵礦分選工藝051
4.1.3煤矸石中硫鐵礦分選實例053
4.2煤矸石生產超細高嶺土054
4.2.1煤系高嶺土干法分選技術056
4.2.2工藝原理056
4.2.3工藝流程057
4.2.4粉磨時間與煅燒高嶺土粒度的關系059
4.2.5煅燒時間、煅燒溫度及入燒原料細度對煅燒高嶺土白度的影響059
4.2.6應用實例060
4.3煤矸石中氧化鋁提取技術060
4.3.1煤矸石處理060
4.3.2氧化鋁浸取工藝061
4.3.3煅燒溫度、煅燒時間對氧化鋁浸出率的影響061
4.3.4酸浸濃度、時間對氧化鋁浸出率的影響062
4.3.5除鐵064
4.3.6制取超細氧化鋁粉064
4.4煤矸石中二氧化硅提取技術065
4.4.1制備水玻璃技術065
4.4.2制備白炭黑技術066
4.4.3實例068
4.5煤矸石中氧化鈦提取技術068
參考文獻069

第5章煤矸石活化途徑及評價
5.1煤矸石內部結構與活性的關系070
5.1.1新鮮煤矸石(風化煤矸石)070
5.1.2自燃煤矸石070
5.1.3燒煤矸石070
5.2煤矸石活性評價方法071
5.2.1石灰吸收法071
5.2.2火山灰性試驗071
5.2.3強度法072
5.2.4活性率法072
5.2.5其他方法073
5.3煤矸石的活化途徑073
5.3.1煤矸石的機械力活化073
5.3.2煤矸石的熱活化077
5.3.3煤矸石的微波活化081
5.3.4煤矸石的復合活化084
參考文獻089

第6章煤矸石應用于建筑材料
6.1煤矸石生產新型水泥090
6.1.1煤矸石制備堿膠凝材料090
6.1.2流化床煅燒煤矸石生產水泥099
6.1.3低溫合成煤矸石水泥100
6.2煤矸石代黏土生產水泥101
6.2.1生產硅酸鹽水泥技術101
6.2.2生產硫鋁酸鹽水泥技術107
6.2.3生產氟鋁酸鹽水泥技術109
6.3煤矸石作水泥混合材料110
6.3.1生產工藝流程110
6.3.2燒煤矸石作水泥混合材料111
6.3.3自燃煤矸石作水泥混合材料113
6.4煤矸石作混凝土摻合料113
6.4.1摻用機理113
6.4.2煤矸石性狀對混凝土性能的影響113
6.4.3煤矸石摻合料對混凝土性能的影響114
6.5煤矸石作混凝土集料116
6.5.1自燃煤矸石輕集料117
6.5.2自燃煤矸石集料混凝土性能118
6.6煤矸石制備墻體材料119
6.6.1煤矸石燒結磚技術119
6.6.2煤矸石免燒磚技術125
6.6.3煤矸石混凝土砌塊技術127
6.6.4蒸養(yǎng)煤矸石砌塊技術128
6.6.5煤矸石制備微孔輕質燒結磚技術130
6.7煤矸石制備陶粒136
6.7.1全煤矸石燒制陶粒技術136
6.7.2部分煤矸石輕質陶粒技術137
參考文獻140

第7章煤矸石應用于路基材料
7.1煤矸石作路基材料的可行性142
7.1.1煤矸石理化特性分析142
7.1.2機結合料穩(wěn)定煤矸石強度形成機理分析146
7.1.3煤矸石自燃的問題分析147
7.1.4煤矸石淋溶問題分析 147
7.2煤矸石作公路路基材料148
7.2.1煤矸石技術要求148
7.2.2機穩(wěn)定材料的選擇與配合比確定150
7.2.3煤矸石路基的施工151
7.2.4用煤矸石填筑路基需要解決的問題152
7.2.5煤矸石在道路工程中的應用實例152
7.3煤矸石作鐵路路基材料153
7.3.1鐵路路基對材料的要求153
7.3.2煤矸石鐵路路基施工154
7.3.3煤矸石作鐵路路基材料的經濟分析154
7.3.4煤矸石在鐵路工程中的應用實例156
參考文獻157

第8章煤矸石應用于制備陶瓷
8.1煤矸石制備堇青石158
8.1.1原料及配比158
8.1.2合成工藝158
8.1.3添加劑對堇青石合成的影響158
8.1.4原料性能對堇青石合成的影響159
8.1.5煤矸石中雜質含量對堇青石合成的影響159
8.1.6合成溫度對堇青石粉體物相和形貌的影響159
8.1.7保溫時間對堇青石粉體物相和形貌的影響160
8.1.8合成堇青石實例162
8.2煤矸石制備β-SiC163
8.2.1碳熱還原法163
8.2.2原料及配比164
8.2.3合成工藝164
8.2.4合成溫度的影響165
8.2.5保溫時間的影響166
8.2.6原料粒度、碳過量數(shù)對產率的影響166
8.2.7合成SiC實例166
8.3煤矸石制備賽隆陶瓷（Sialon）167
8.3.1合成方法167
8.3.2煤矸石合成Sialon的方法168
8.3.3氮化還原法制備Sialon的影響因素169
8.3.4合成實例170
8.4煤矸石制備莫來石陶瓷171
8.4.1煤矸石制備莫來石陶瓷的工藝流程171
8.4.2燒成溫度與保溫時間的影響171
8.4.3添加劑的影響172
8.4.4合成實例173
8.5煤矸石制備多孔陶瓷濾球173
8.5.1煤矸石制備多孔陶瓷濾球工藝流程173
8.5.2原料174
8.5.3成孔劑對氣孔率的影響175
8.5.4強度的影響因素175
8.5.5合成實例176
參考文獻176

第9章煤矸石應用于化工產品
9.1煤矸石用于有機高分子材料的填充改性178
9.1.1煤矸石的處理178
9.1.2煤矸石填充改性橡膠制品179
9.1.3煤矸石填充改性塑料制品181
9.2煤矸石制備分子篩技術185
9.2.1原材料技術要求及工藝流程185
9.2.2煤矸石的處理186
9.2.3水熱合成法工藝及參數(shù)187
9.3煤矸石制備鋁化合物188
9.3.1制備結晶氯化鋁188
9.3.2制備機高分子絮凝劑(IPF)189
9.3.3制備硫酸鋁191
參考文獻192

第10章煤矸石應用于農林業(yè)
10.1煤矸石充填復墾造田193
10.1.1國內外礦區(qū)復墾造田現(xiàn)狀193
10.1.2煤矸石充填復墾材料的基本要求195
10.1.3煤田塌陷區(qū)土地復墾的主要復墾模式195
10.1.4煤田塌陷區(qū)土地復墾的主要技術措施196
10.1.5應用實例197
10.2煤矸石山復墾造林197
10.2.1煤矸石的立地條件197
10.2.2煤矸石山基質改良的主要技術198
10.2.3煤矸石山復墾造林樹種的選擇199
10.2.4植被恢復栽植技術200
10.2.5復墾效益200
10.2.6應用實例200
10.3煤矸石廢棄地建生態(tài)園林景觀201
10.3.1規(guī)劃依據(jù)、目標和原則201
10.3.2場地分析202
10.3.3景觀規(guī)劃203
10.3.4應用實例204
10.4煤矸石生產農肥204
10.4.1煤矸石生產復合有機肥料205
10.4.2煤矸石微生物肥料206
參考文獻209

第11章煤矸石的能源利用
11.1煤矸石中煤炭的回收技術210
11.1.1水力旋流器分選210
11.1.2重介質分選211
11.2煤矸石發(fā)電212
11.2.1相關政策規(guī)定212
11.2.2燃燒技術213
11.2.3煙氣處理技術214
11.2.4煤矸石發(fā)電工藝218
11.2.5煤矸石發(fā)電綜合效益分析218
11.2.6實例220
11.3作為爐窯燃料直接生產建材產品220
11.3.1生產燒結磚220
11.3.2生產水泥222
參考文獻222

附錄
附錄1煤矸石綜合利用管理辦法（2014年修訂版）223
附錄2熱電聯(lián)產和煤矸石綜合利用發(fā)電項目建設管理暫行規(guī)定227
附錄3“十二五”資源綜合利用指導意見230
附錄4大宗固體廢物綜合利用實施方案235
附錄5煤矸石分類（GB/T 29162—2012）241

索引