绿色建筑煤矸石资源化利用新装备及应用案例

王静

摘 要：本文基于目前煤矸石资源化利用的装备现状，对绿色建筑煤矸石资源化利用新装备进行分析。进一步研究了绿色建筑煤矸石资源化利用的应用案例，主要涉及煤矸石烧结砖、煤矸石制备陶瓷空心微珠、煤矸石发电，逐步形成循环经济，发挥经济效益和社会效益。

关键词：绿色建筑；煤矸石；资源化利用；新装备；应用案例

中图分类号：TD849 文献标识码：A 文章编号：1672-8122（2016）12-0157-03

一、目前煤矸石资源化利用的装备现状

（一）抱砖机夏季压力不稳定现象成因

西北地区昼夜温差大，东南部地区主要是开春温度升高时易出现这样的现象，压力起不来自然影响夹砖，从而影响生产。其实这种现象的原因从上面的描述就可以看出，跟气温和季节有关系，而气温对于机械电路和阀块的影响很小，对温度最为敏感的是液压的介质，就是液压油，气温会直接影响浓度，而抱砖机的持续工作也会导致液压油温度升高，降低液压油的浓度，加上高温后的液压执行元件的密封性也会稍微变差，但是这些因素只能导致使用性能变差，对压力的影响也视液压油浓度而定。但是如果此时的气候碰到齿轮泵有磨损，现象就会严重的多，从而造成无法正常工作，无论怎么调节调压阀都不能将压力调高。此时必须更换齿轮泵，换浓度更高的液压油。

（二）齿轮泵磨损现象成因

这是由于工况或者液压油更换时有杂质掺入。齿轮泵是精密机械，细小的硬质颗粒都会对齿轮泵造成很大的损伤，配备的行业内品质较高的齿轮泵，一般的磨损只要液压油浓度足够仍然是可以工作的，但是高温让浓度变稀后，就会影响其正常工作。为了保障齿轮泵的寿命，建议在使用过程中，定期清洗油箱，过滤网。在工作过程中，液压油会因为机身晃动，产生损失，液压油量不足，也会导致压力打不起来，或者泄压等现象的出现，因此也需要定期检查添加干净的液压油。研究建议，厂家可购买齿轮泵、电磁阀、油缸密封圈等配件以作备用，方便在夹砖机出现问题的时候及时更换，缩短了维修周期，也不会影响生产。

二、绿色建筑煤矸石资源化利用新装备分析

（一）凌瑞机械砖码垛机械手

凌瑞机械砖码垛机械手，砖搬运码垛机械手就是将烧好的砖堆叠在一起。现在一般都用自动砖码垛机来实现这一过程。砖块码垛机械手能将不同砖型如免烧砖、空心砖、水泥砖、标砖等整齐、自动地码（或拆）在托盘上（或生产线上等）。为充分利用托盘的面积和码堆砖的稳定性，机器人具有砖码垛顺序、排列设定器。可满足从低速到高速。应用于产品搬运、码垛等，广泛应用于砖厂、汽车、物流、家电、医药、食品饮料等不同领域。

免烧砖码坯机又称作“砖厂机械手”“抓坯机”等，该机由编组部分、码坯机架、行走及提升架、旋转机构、码坯夹盘、气动系统和PLC自动控制系统组成，利用液压作为驱动力，通过接近开关控制各油缸的行程，使得该结构动作灵敏，可实现自动码坯，远程控制。

（二）抱砖设备-砖厂砖块搬运设备

抱砖车，针对各种砖型，在叉车上加上各种属具，实现半自动或全自动砖块装载、搬运和转卸。抱砖车、抱夹夹具等都属于抱砖机设备。

抱砖机按砖型可以分为很多种，如蒸养砖抱砖机、加气块抱砖机、红砖抱砖机、蒸压灰砂砖抱砖机、隧道窑砖用抱砖机、水泥砖抱砖机、标砖抱砖机、煤矸石多孔砖抱砖机、粉煤灰抱砖机、页岩砖抱砖机、耐火砖抱砖机、空心砌块抱砖机、加气砖抱砖机、发泡砖抱砖机、烧结空心砖抱砖机等。

抱砖机按照其功能和用途也可分为很多种，如加气块地翻夹砖机、伸缩型抱砖机、码砖机、摆砖机、蒸压灰沙砖夹砖机、加气块空翻夹砖机、红砖夹砖机、随车吊装卸抱砖夹、隧道窑红砖夹砖机、空心砖夹砖机、水泥砖抱夹叉车、龙门吊液压式抱砖机、加气块空翻三模砖抱夹、水泥标砖抱砖机、加气块空翻三模夹砖机、道牙砖抱夹叉车、行吊机械式抱砖机、红砖行吊液压式抱夹、左右式抱砖机、水泥砖左右式夹砖机。

如今，各行各业机械化、自动化程度都在提高，机器取代人工是必然的趋势。很显然，各大砖厂正在从依靠人力劳作到机械化操作转变，毫无疑问，工作效率会大大提高，产量提升，一次投资，收益多年。（1）自动化：产品出釜前基本上全是自动化、机械化；产品出釜后到货场再装车基本上人工操作。（2）破损率：人工搬运产生的碰撞破损率达2%次品率达3%。（3）人员量：人工操作数量多，企业管理成本加高，福利待遇加高，人员流动性大，罢工。（4）环境：人工操作受天气影响（刮风、下雨、下雪）受各种假期的制约。（5）工资：不断上涨的工资影响企业运营，受《劳动法》制约。（6）损耗：增加蒸养车的数量、维修费用，增加油耗。（7）装车：人工装车时间长效率低，司机有怨言。

夹砖机可平安高效地夹持各种石料和砖块单元，适用于地砖、混凝土预制件、石料、石墨等行业的无托盘搬运和堆垛作业。夹砖机的结构特点：1.采用全钢结构整体框架，强度高，可满足用户高强度作业需要；2.自润滑滑动支撑装置牢固可靠，寿命长；3.可选择独立的滑移机构，保证在任何夹持尺寸，均有左右各250mm侧移量，便于作业；4.优化的结构布局确保了良好的视野；5.采用T形滑动副，强度高受力均匀，寿命长；6.采用可装配式耐磨条，磨损后易于更换，经济实用。

（三）粉煤灰蒸养砖机生产线工艺

粉煤灰蒸养砖机生产线工艺的主要流程。1.原材料制备。电厂粉煤灰、脱硫石膏、石灰等由汽车运进厂单独存放在厂内，石膏灰等经过破碎机破碎后再细磨后储存起来备用；2.配料及搅拌。以科学的配比将原料混合，经搅拌机加水充分搅拌；3.消化仓消解；4.坯料由皮带输送机送至料箱；5.压制成型。原料处理完之后，料箱里的物料经过推拉缸的作用在主机模框里来回移动，提高物料的均匀度，由主机高压压制成型，成型后由机械手直接码垛至蒸养小车；6.蒸养釜蒸养阶段；7.出釜堆放。达到养护要求后的砖坯即可出釜，即为成品。蒸养小车被牵引出釜后，由码砖夹具进行卸载堆放。

三、绿色建筑煤矸石资源化利用的应用案例

（一）煤矸石烧结砖

为迎合市场需求，内蒙古自治区敖汉旗已有23家以粘土为主要原料的制砖公司进行了技术改造，生产以煤矸石为主要原料的煤矸石烧结砖，规划年出产能力已超越7亿块标砖，年综合利用煤矸石98.7万吨，节约燃煤12.8万吨，年减少烟尘排放量1.28万吨、二氧化硫排放量0.2万吨、氮氧化物排放量0.1万吨。有材料显示，煤矸石按60%份额配以少数黏土、粉煤灰、水，通过陈化、成型、枯燥、预热、烘干、烧结等系列工序，生产出绿色、环保、高强度的煤矸石砖，商品强度达到一般黏土砖的2倍以上，形状规整，损耗极低，健康经用，应用前景好。

（二）煤矸石制备陶瓷空心微珠

河北勇龙邦大新材料有限公司的“极低品位煤矸石制备陶瓷空心微珠”项目通过省科技型中小企业创新资金项目验收。该项目拥有我国自主知识产权，同时已经获得南非和澳大利亚专利授权。该项目以极低品位的煤矸石为原料，制备成高附加值的空心微珠，彻底摆脱了固体废弃物原料组分多变、差异大对生产技术影响的制约，实现了开孔和闭孔可控技术，成球率达98%以上，并采取专有高温悬浮燃烧技术，可制备出尺寸在5-300mm之间、高性能的开孔和闭孔聚空心球粉体。与传统产品相比，产品具有轻质、保温、阻燃、缓释、吸声、高强、低导热、耐磨、高分散、电绝缘和热稳定性好等特性，可广泛应用在航天、航空、军工、医药、化工、石油、公路、建材、耐火保温、塑料橡胶、高分子树脂材料及水土保持、沙漠治理等领域中，具有重大的社会效益和经济效益。

（三）煤矸石发电

电作为人类的创造物却成了人类的生命线。黄陵矿业煤矸石发电有限公司是以黄陵矿业一号、二号煤矿生产废弃物煤矸石为燃料，以井下疏矸水为主水源的资源综合利用环保型企业，总装机容量为730MW。一、二期为热电联产项目，装机容量为130MW，发电机出口电压6KV，经升压至110KV分别经黄陵变电站、鲁寺变电站、西峪变电站并入到陕西电网，年发电量6.5亿度以上，同时，还担负着黄陵矿区的生产生活供热供暖任务。在建的三期项目毗邻黄陵矿业二号煤矿，装机容量为600MW，发电机出口电压20KV，经升压至330KV通过上翟庄变电站并入陕西电网。三期项目建成后，年可利用二号煤矿洗煤厂产出的煤矸石、煤泥、低热值中煤260万吨，年发电量超过40亿度，形成循环经济。

煤矸石发电公司脱硫、脱硝及除尘改造项目。发电公司一、二期脱硫、脱硝及除尘改造工程，分脱硫、除尘和脱硝两个标段，工期为6个月。工程施工由上海环保工程成套有限公司PC总承包，项目设计由中煤西安设计工程有限责任公司进行设计。该项目由2015年5月份开始筹备，公司组织相关人员先后对多家电厂进行了调研，召开技术论证会，并邀请了中煤西安设计工程有限责任公司电力所，对该项目工艺现场布置和施工方案进行整体设计，最终确定脱硫采用石灰石半干法脱硫、除尘将原静电除尘器拆除采用布袋除尘器，脱硝采用SNCR选择性非催化还原技术（尿素法）。项目改造后，将达到环保新标准《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》新建机组的要求，经过处理后的烟气排放标准为二氧化硫100mg/m3、氮氧化物100mg/m3、烟尘30 mg/m3以下。项目建成后，每年可减少SO2排放1500 吨，减少氮氧化物排放600 吨，烟尘排放量减少700吨。

黄陵县环保局当前减排形势，对该公司开展脱硫、脱硝及除尘改造工作有利，煤矸石发电公司是一个负责任的国有企业，用实际行动践行科学发展观。煤矸石发电公司作为延安市最大的电力企业，在面临市场经济疲软，经营形势严峻的情况下，投入大量资金，对环保设施进行升级改造，为延安市节能减排工作做出了巨大贡献。煤矸石发电公司能够精心组织此次脱硫、脱硝和除尘改造工程，在确保质量的前提下，尽早建成，尽早发挥环保效益，最大幅度降低污染物的排放，为延安市圆满完成全年节能减排任务，实现绿色延安再立新功。

黄陵矿业集团有限责任公司面对全球经济持续低迷，国内经济增长放缓，煤炭市场不景气，年洗能力600万吨的选煤厂建成投产，为提高产品质量，树立“黄陵煤”金字招牌发挥了重要作用，同时，也为煤矸石发电公司实现扭亏为盈提供了丰富的燃料，有效地抵御了市场挑战，循环经济发展得到了国家的充分认可。国家发改委将黄陵矿业作为中国低碳发展的典型。2012年，中央电视台到矿区取景拍摄宣传片，在多哈国际论坛大会上播出，向世界展示了中国低碳发展所取得的重大成就，黄陵矿业公司影响力实现了从国内走向世界，真正成为陕煤化集团一张靓丽的“名片”。预计到“十二五”末，煤化工循环经济园区建成后，黄陵煤价值将由现在的每吨400多元提升到1500-2000元，产值将达到200亿以上，利税将达到50亿以上[5]。目前循环经济园区已成雏形，逐步发挥经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 刘家弟，刘凤春，丁东业，董风芝.影响煤矸石烧结砖生产工艺因素的探讨[J].矿产综合利用，2005（1）.

[2] 宋文娟，许红亮，郭辉，卢红霞，曹文博，张锐，武予宁，张振宏.原料粒度对煤矸石烧结砖结构和性能的影响[J].中国陶瓷，2011（9）.

[3] 闫开放.我国发展高起点煤矸石烧结砖的建议[J].砖瓦，2005（5）.

[4] 杨增玲，刘军.煤矸石烧结砖生产技术的现状[J].现代技术陶瓷，2007（2）.

[5] 王瑞荣，宁成立.煤矸石烧结砖生产技术新型建筑材料[J].2007（7）.

[6] 刘奇志，王德永.谈煤矸石烧结砖厂余热利用[J].砖瓦，2008（1）.

[7] 王云，潘云，张军营.煤矸石烧结砖的热值利用与节能测算模型研究[J].山东科技大学学报（自然科学版），2011（6）.

[8] 李超，曹川.能工巧匠绝活多——记陕煤化黄陵矿业机电公司优秀技工群体[N].中国矿业报，2016-08-23.

[责任编辑：传馨]

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