Спосіб підготовки відходів гравітаційного вуглезбагачення для використання у виробництві стінової кераміки

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, конкретнее к способам подготовки сырья, используемого при производстве стеновой керамики. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки отходов гравитационного углеобогащения для использования в производстве стеновой керамики включающий грохочение, выделение определенных фракций и смешивание их [1]. Способ осуществляют следующим образом. Известным способом подготавливают отходы гравитационного углеобогащения одного угольного бассейна Отходы гравитационного обогащения жирных и отощенных спекающихся высокосернистых углей Карагандинского угольного бассейна (обогатительной фабрики "Абашевская"), а именно отходы обогащения углей одного типа подвергают грохочению с разделением на фракции 0,5-13, 13-25. 25-50 50-80, 80-100 мм, так как различные фракции отходов характеризуются различным содержанием в них горючих веществ. Для использования отходов углеобогащения в производстве стеновой керамики выделяют фракции 13-25, 25-50, 50-80 мм, обладающие оптимальным содержанием горючих веществ и смешивают их в соотношении 1-4: 1-3: 1-3, соответственно. Фракции 0,5-13мм и 80-100мм не применяются, так как фракция 0,5-13мм содержит избыточное количество горючих ве ществ, а фракция 80-100мм содержит недостаточное количество горючих веществ. Полученный после смешивания продукт измельчают до крупности частиц 0,05-0,5 мм. Однако, подготовленные отходы гравитационного обогащения жирных и отощенных спекающихся высокосернистых углей имеют высокую теплотворную способность и высокое содержание серы. Аналогичным способом подготавливают отходы гравитационного обогащения длиннопламенных газовых сернистых углей Львовско-Волынского угольного бассейна (обогатительной фабрики "Должанская"), то есть отходы обогащения углей одного типа. Подготовленные отходы обогащения углей одного типа. Подготовленные отходы обогащения длиннопламенных газовых сернистых углей характеризуются низкой теплотворной способностью и низким содержанием серы. Таким образом, в известном техническом решении подготовке подвергаются однотипные отходы гравитационного обогащения углей одного угольного бассейна в зависимости от источника поставки. Отходы обогащения углей, поступающие из разных угольных бассейнов обладают разной степенью метаморфизма и отличаются между собой содержанием углерода, серы и летучих веществ и, соответственно, теплотворной способностью. А это в свою очередь приводит к периодическим изменениям режимов технологического процесса получения изделий стеновой керамики. Кроме того, при использовании в производстве стеновой керамики отходов гравитационного обогащения углей, имеющих высокую теплотворную способность увеличивается содержание вносимой с отходами в шихту высокотемпературной горючей части. Превышение ее нормы приводит к необходимости удлинения срока обжига изделий, к снижению их прочности, к образованию "сваров" в готовы х изделиях, а если количество выделяемых при обжиге летучи х веществ превышает газопроницаемость изделий, то к их разрыхлению. Отходы углеобогащения, поступающие из разных угольных бассейнов, имеют различное содержание серы, которое в значительной степени зависит от условий образования и залегания углей. Большое количество серы содержится и в отходах фракций 13-25 мм. Высокое содержание серы в отхода х является отрицательным фактором, так как соединения серы способствуют образованию высолов на поверхности изделий, ухудшающи х их внешний вид и могут явиться причиной преждевременного разрушения изделий. Высолы всегда вызываются сульфидами, которые медленно окисляются в интервале температур 400-700°С с образованием сернистого, а затем серного ангидрида. Эти выделяющиеся при обжиге газообразные соединения серы загрязняют окружающую среду. Таким образом, недостатком известного технического решения является то, что отходы гравитационного обогащения углей, подготовленные для использования в производстве стеновой керамики по теплотворной способности и содержанию серы характеризуются нестабильностью, а в ряде случаев теплотворная способность отходов и содержание серы в них высокое. Использование таких отходов в производстве стеновой керамики без специальной подготовки приводит к ухудшению качественных характеристик готовой продукции и загрязнению окружающей среды. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа подготовки отходов гравитационного углеобогащения для использования в производстве стеновой керамики, в котором путем использования смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов в определенном соотношении и изменения фракционного состава отходов снижается теплотворная способность и обеспечивается ее стабильность в подготовленных отхода х, а также снижается и становится стабильным содержание серы в этих отходах, за счет чего повышается качество стеновой керамики, снижаются -выбросы сернистых соединений в атмосферу при ее производстве. Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки отходов гравитационного углеобогащения для использования в производстве стеновой керамики путем грохочения, выделения определенных фракций и смешивания их, согласно изобретению, новым является то, что в качестве отходов гравитационного углеобогащения используют смесь отходов обогащения длиннопламенных газовых сернистых, газовых жирных и отощенных малосернистых, коксовых малосернистых, жирных и отощенных спекающихся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей, выделяют в каждом из отходов фракцию более 25мм и смешивают отходы выделенной фракции в следующем соотношении, вес.%: Отходы гравитационного обогащения длиннопламенных газовых сернистых углей представлены в основном отходами обогащения углей Львовско-Волынского бассейна. Эти отходы характеризуются низкой степенью метаморфизма. Химический состав этих отходов колеблется в таких пределах, вес.%: SiO2 32,9649,0; Al2O 3, 13,4-33.0; Fe2O3 z 4,92-22,0; CaO 0,66-11,5; MgO 0,56-1,66; SO3 0,14-3,65; ТiO2 0,67-0,70; С 12,013,0. Отходы гравитационного обогащения газовых жирных малосернистых углей являются отходами обогащения углей Кузнецкого бассейна. Эти отходы имеют следующий химический состав, мас.%: SiO2 30,253,0; Al 2 O3 12,0-32,0; Fe2O 3 2,0-22,0; CaO 1,0-1Г,0; MgO 0,1-6.2; SO 3 0,2-1,0; TiO 2 0,64-0,67; С 13.5-14,5. Отходы гравитационного обогащения газовых жирных и отощенных малосернистых углей представлены отходами обогащения углей Печорского бассейна. Химический состав этих отходов колеблется в таких пределах, вес.%: SiO2 30,0-55,0; Al2O 3 15,0-26,0; Fe2O3 5,0-17.8; CaO 1,0-11.4; MgO 0,11-2.89; SO3 0,01-1,5; TiO2 0,6-0,7; С 16,0-17.0. Степень метаморфизма отходов обогащения углей Кузнецкого и Печорскою бассейнов несколько выше, чем отходов обогащения углей Львовско-Волынского бассейна. Отходы гравитационного обогащения коксовых малосернистых углей являются отходами обогащения углей Карагандинского бассейна. Отходы имеют следующий химический состав, вес.%: SiO2 30.0-52,0; Al2O3 15,0-25,0; Fe2O3 3,0-20.0; CaO 0,5-11,5; MgO 0,1-3,9; SO 3 0,2-1,3; ТiO 2 0,74-0.76; С 17,0-19,0. Отходы гравитационного обогащения жирных и отощенных спекающихся высокосернистых углей представлены отходами обогащения углей Донецкого бассейна. Химический состав отходов следующий, вес.%: SiO2 30,0-40,0; Al2 O3 18,0-28.0; Fe2 O3 2,0-12.0; CaO 0.7-0.8; MgO 0,6-2,2; SO3 0,8-8,3; TiO 2 0,69-0,71; С 20,5-21,5. Отходы обогащения углей Карагандинского и Донецкого бассейнов имеют высокую степень метаморфизма. По своему химико-минералогическому составу эти отходы гравитационного углеобогащения близки к глинистому сырью каолинитгидрослюдистого типа и обладают керамико-технологическими свойствами. По химическому составу процентное соотношение составляющих оксидов в отхода х гравитационного обогащения углей различных типов примерно одинаково. Но по содержанию углерода, серы и летучих веществ эти отходы характеризуются высокой степенью неоднородности, Соответственно они имеют и различную теплотворную способность. Предлагаемый способ подготовки отходов гравитационного углеобогащения для использования в производстве стеновой керамики за счет использования смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов в определенном соотношении и изменения фракционного состава отходов позволяет снизить теплотворную способность и обеспечить ее стабильность в подготовленных отходах, а также снизить и сделать стабильным содержание серы в этих отхода х, за счет чего повышается качество стеновой керамики, снижаются выбросы сернистых соединений в атмосферу при ее производстве. Выделение фракции более 25мм обусловлено тем, что с увеличением крупности пород содержание в них угля уменьшается. Это связано с повышенной хрупкостью углей, которые при добыче и обогащении больше измельчаются, чем глинистые и песчано-глинистые породы, и попадают в более мелкие фракции. Основная масса угля, а также серы концентрируется в фракциях отходов крупностью менее 25 мм. Соответственно, выделенная фракция (более 25 мм) отходов обладает меньшей теплотворной способностью и содержит меньшее количество серы. Использование смеси отходов гравитационного обогащения углей пяти типов обусловлено тем, что эти отходы обладают разной степенью метаморфизма и разным содержанием серы. С ростом степени метаморфизма содержание углерода в угле, находящемся в отхода х растет, а содержание водорода, кислорода, серы и азота уменьшается. Изменяется и теплотворная способность отходов. При увеличении степени метаморфизма до средней теплотворная способность растет по мере уменьшения содержания в угле кислорода и увеличения содержания углерода и серы, затем теплотворная способность снижается из-за быстрого снижения содержания в угле водорода. Заявляемое в смеси соотношение отходов гравитационного обогащения углей пяти типов фракцией более 25 мм, обеспечивающее снижение теплотворной способности и, ее стабильность в подготовленных отхода х, а также снижение содержания серы в этих отходах, которое становится стабильным, установлено экспериментально. Подготовленные таким способом отходы гравитационного углеобогащения могут: быть использованы и как добавка и как основное сырье при производстве стеновой керамики. При использовании таких отходов снижается содержание вносимой с отходами в шихту высокотемпературной горючей части, которое не превышает норму. В этом случае количество выделяемых при обжиге летучи х веществ не превышает газопроницаемость изделий, что приводит к повышению прочности готовых изделий и устранению их брака, получаемого за счет образования "сваров" в изделиях и их разрыхления, При низком и стабильном содержании серы в отходах повышается качество готовы х изделий, так как не образуются высолы на их поверхности, а также снижаются выбросы сернистых соединений в атмосферу при производстве керамических изделий. Пример. Отходы гравитационного обогащений длиннопламеных газовых сернистых, газовых жирных и отощенных сернистых, коксовых малосернистых, жирных и ото щенных спекающихся высокосернистых, газовых жирных малосернистых углей, взятых в количестве 100 кг каждый, подвергают раздельно грохочению с выделением фракции более 25 мм, Отходы обогащения углей пяти типов фракцией более 25мм смешивают в определенном соотношении. Полученную смесь отходов углеобогащения измельчают в молотковой роторной (или другого типа) дробилке до крупности частиц менее 2,5 мм. Такую измельченную ши хту перерабатывают в глиноперерабатывающем оборудовании и формуют пустотелые изделия в вакуум-прессе. Изделия сушат в сушилке любого типа и обжигают в туннельной печи. Для проведения сравнительных испытаний были изготовлены 3 партии смесей отходов гравитационного углеобогащения, в которых отходы обогащения углей пяти типов фракцией более 25мм содержались в предельных и оптимальных количествах. Отходы гравитационного обогащения длиннопламенных газовых сернистых углей вводили в состав смеси в количестве 20 вес.% (партия №1), 21 вес.% (партия №2), 22 вес.% (партия №3). Отходы гравитационного обогащения газовых жирных и отощенных малосернистых углей - в количестве 18 вес.% (партия №1), 19 вес.% (партия №2), 20 вес.% (партия №3). Отходы гравитационного обогащения коксовых малосернистых углей - в количестве 20 вес.% (партия №1), 22 вес.% (партия №2), 24 вес.% (партия №3). Отходы гравитационного обогащения жирных и отощенных спекающихся высокосернистых углей - в количестве 24 вес.% (партия №1), 25 вес.% (партия №2), 26 вес.% (партия №3). Отходы гравитационного обогащения газовых жирных малосернистых углей - в количестве 18 вес.% (партия №1), 12 вес.% (партия №2), 8 вес.% (партия №3). Для сравнения были испытаны также смеси отходов гравитационного углеобогащения, в которых отходы обогащения углей пяти типов содержались в количествах, выходящи х за пределы, предлагаемые настоящим техническим решением (партия № и партия №5), а также смесь, в которой отходы обогащения углей пяти типов содержались в оптимальных количествах, но фракцией более 13 мм (партия №6). Испытывали и отходы гравитационного углеобогащения, подготовленные способом, выбранным в качестве прототипа. В этом случае использовали отходы гравитационного углеобогащения длиннопламенных газовых сернистых углей (партия №7) и отходы обогащения жирных и отощенных спекающихся высокосернистых углей (партия №8). В отходах, полученных после подготовки, определяли теплотворную способность и содержание серы. Стеновые керамические изделия, изготовленные из подготовленных отходов подвергали испытаниям на прочность при сжатии и изгибе по существующей методике (ГОСТ 8462-85). Составы подготовленных отходов гравитационного обогащения углей и результаты испытаний отходов и изделий, изготовленных из них, приведены в таблице. Как видно из таблицы, теплотворная способность отходов, подготовленных по предлагаемому способу, и содержание серы в них ниже, чем у отходов, подготовленных по способу взятому в качестве прототипа, а также у отходов, в составе смесей которых отходы обогащения углей пяти типов содержались в количествах, выходящи х за пределы, предлагаемые настоящим техническим решением, а также у отходов, в составе смесей которых отходы обогащения углей пяти типов содержались в оптимальном количестве, но фракцией более 13 мм. Стеновые керамические изделия, полученные из предлагаемой шихты имеют достаточно высокие показатели предела прочности при сжатии и изгибе.