油页岩废渣陶粒的生产应用研究

1、油页岩废渣陶粒的生产应用研究付强 杜全胜 杜颖 刘岩 于国强吉林省建筑材料工业设计研究院吉林省达兴工程检测有限公司白山市科学技术研究所摘要：我国油页岩远景储量巨大，随着石油和燃料价格的不断上涨，利用油页岩提取 页岩油和发电效益可观。但在这一利用过程中会产生大量废渣，废渣不仅占用大 量土地，同时也污染周边环境，这制约了油页岩的开发和利用。本项目利用油页 岩发电及提取页岩油废渣牛产新型建筑材料，所研制的轻质和超轻人造轻骨料 陶粒，质量达到国家标准要求，既利废又环保，同时为油页岩的开发和循 环利用提供了有利条件，且具有填充、承重功能。利用油页岩废渣陶粒生产的新 型建筑材料节能保温效果良好，对当前我国

2、大力推进的节能减排意义重大。关键词：油页岩;废渣;陶粒;轻骨料;作者简介：付强(1964),女，吉林省松原市人，高级工程师，主要从事建筑 材料的研究工作。收稿日期:2017-09-20基金：吉林省科技厅基金项目(20040403)production and application research of haydite from oil shale slagfu qiang du quansheng du ying liu yan yu guoqiqngjilin province building materials industrydesign and research institut

3、e; jilin daxingengineering inspection co. 、 ltd. ; baishan cityscience and technology institute;abstract：china" s oil shale reserves is huge, with the rising price of oil and fuel, extraction of shale oil and power generation efficiency and utilization of oil shale. but in the use process will

4、produce a large nu mb er of waste residue, waste not only take up a lot of land, but al so pol lute the surro unding cnv ironmc nt, which res trie ts the dcvclopm ent and uti lizei tion of the oil shale. the project of power generation and utilization of oil shale residue extraction of shale oil pro

5、duction of new building materials, the lightweight and ultra light artificial lightweight aggregate一haydite developed in this project meets the requirements of the national standard， which is both waste and environmentally friendly. at the same time provide favorable conditions for the development a

6、nd utilization of oil shale, and has filled, bearing function. by using the new building such oil shale waste ceramic production with good insulation effect on the current our country to vigorously promote energy-saving emission rcduction is significant.keyword：o订 shale; slag; haydite; lightweight a

7、ggregate;received： 2017-09-20o引言根据吉林省发布的能源“十三五”规划，吉林省油页岩已探明储量为1 086 亿t,占全国探明资源量的80%以上，位列全国第一ih。截至2014年，吉林省 在松辽盆地己经发现了 4处超百亿吨的大型油页岩矿床。其中，扶余一长春岭拥 有油页岩资源达453亿t的大型矿床，是目前最有开发前景的矿床之一r1。油页岩的主要用途是提炼页岩油和做燃料。用油页岩提炼页岩油附加值较高，但 产生的半焦量极大，提炼it页岩油要产生20t30t半焦（发热量在4000 k j/kg 左右），生产占地很大，同时也对环境造成很大的污染。因此，利用油页岩发电, 既节煤又

8、可缓解铁路运输压力，效益明显。但是，利用油页岩发电也存在着排渣 量大的问题。油页岩发热量低，灰分含量高，是煤的3倍5倍，每万千瓦装机 容量年排渣量10万t左右。因此，废渣及废渣的综合利用是制约油页岩开发与 应用的关键问题之一。本文利用油页岩废渣生产新型建筑材料，既利废环保，又 有利于油页岩的开发和利用，经济效益和社会效益显著。1油页岩废渣陶粒的生产1.1原材料的选择油页岩废渣陶粒由4种原材料组成:油页岩废渣、发气材料、塑化材料、外加剂。1. 1. 1油页岩废渣油页岩综合利用过程中，产生两种废渣，一种是提油后产生的半焦，另一种是 油页岩或半焦做燃料发电后产生的油页岩废渣。本项目试骑室小试研究利用

9、东北 电力大学提油半焦做燃料后所产牛的油页岩废渣。其化学成分见表1。表1东北电力大学油页岩废渣（半焦渣）化学成分下载原表1.1. 2发气材料发气材料选择代号为a, b, c的三种材料。a选自吉林省长春市农安区;b选自吉 林省蛟河市;c选自吉林省桦甸市和东北电力大学。各原料的化学成份见表2。1. 1. 3塑化材料塑化材料来自吉林省桦甸市四台子乡和乐屯的塑化材料，其化学成分见表3。1. 2生产性试验在对小试工作经验、数据分析与总结的基础上，利用试验室最佳配合比及热工参 数，对油页岩废渣陶粒进行生产性试验，整个生产性试验分为物料粉磨、选粒、 焙烧等几个阶段。1.2. 1配合比通过试验，我们确定a,

10、b, c这3种发气材料的最佳配比、温度波动范围。表2各种原材料的化学成分 下载原表a材料配比:a料:粘土:油页岩废渣=13:15:72;a料的波动范围10%16%;预热温度范围：650°c710°c;焙烧温度1 1oo°c1 140°c;b料的配比:b料:粘土:油页岩废渣=15:15:70;b料波动范围:13%21%;预热温度范围:700°c750°c ;焙烧温度范围:1 120°c1 140°c;c材料配比:c料:粘土:油页岩废渣二10:15:75;c料的波动范围：7%13%;预热温度范围：750°c8

11、00°c;焙烧温度范围：1 120°cl 140°co1.2.2生产工艺通过选择确定在长春市某陶粒厂用二阶式回转窑进行油页岩废渣陶粒焙烧的生 产性试验。具体生产性试验工艺流程如图1所示。图1生产工艺流程 下载原图1. 2. 3原材料准备生产性试验废渣选用东北电力大学提油半焦做燃料后所产生的油页岩废渣;发气 材料选用吉林省桦甸市和东北电力大学;塑化材料选用吉林省桦甸市西台子乡和 乐屯的塑化材料。1. 2. 4原料处理与加工原料入球磨机粉磨，需控制入磨原材料的水分，要求原材料的含水量在3%5%, 对不符合要求的原料需进行加工处理除。1.2.5陶粒生产试验本项目陶粒烧制

12、试验在长春某陶粒厂进行。该生产线为粘土陶粒生产线，陶粒焙 烧窑为2段式，预热段和焙烧段均由调速电机驱动。造粒采用对车昆式挤出造粒， 造粒机直径1)0. 5m,造粒粒度1)10mm左右,含水率22%,呈圆柱状。焙烧以煤 粉为燃料，通过可调速电机带动的螺旋输送机和风机将煤粉按照一定的速度喷 入陶粒窑中，以控制焙烧温度。煤粉对陶粒焙烧影响主要表现在热值水分和细度 上，其中含水率的影响往往受到忽视。在生产吋，煤粉含水率应控制在2%以内, 否则潮湿的煤粉会对陶粒质量和焙烧制度的稳定造成影响。该窑生产能力为 40m/班(12h) o生产试验时，以原生产单位的工艺参数为基础，根据试验室经验结合生产实践 经验

13、，进行适当调整，最终总结出的工艺参数及生产控制方法如下。（1）轻质陶粒预热窑转速较原屮试厂工艺参数减慢，窑温控制在700°c左右;烧成窑转速较屮 试厂原工艺参数加快，窑温控制在1 100°c左右;加煤器转速较中试厂原工艺参 数减慢，煤的加量较中试厂原加量降低20%左右。所烧轻质陶粒为深褐色类球状 颗粒，堆积密度为600级800级； （2）超轻陶粒预热窑转速维持屮试厂工艺参数或加快，窑温控制在750°c左右;烧成窑转速较 原工艺参数减慢，窑温控制在1 150°c左右，加煤器转数维持中试厂原参数不变 或略快，使加煤量与中试厂原工艺参数相同或略多。烧制出超轻陶

14、粒外观为棕色 类球状颗粒，堆积密度达到400, 500级。试验中主要调节和控制的工艺参数包 括:两节窑的各自转速、加煤器的转速（调整加煤量）、送料量； 在生产性试验屮，有轻质和超轻陶粒的生产配比，也有相同配比不同细度的对 比焙烧试验。生产性试验结果是令人满意的。成功地烧制了 400 （已接近300级 上限）级，500级超轻油页岩废渣陶粒和600级800级轻质陶粒。1. 2. 6陶粒性能检测 牛产性试验结束后，对试牛产样品进行了检测，所烧陶粒部分性能见表4。表4陶粒部分性能 下载原表1. 3陶粒制品的试制利用前面所述牛产试验所牛产出的轻质陶粒与超轻陶粒，在进行了几个单项的 性能检测之后，我们在长

15、春市某新型墙体材料有限公司进行轻质陶粒混凝土小 型空心砌块与承重陶粒混凝土小型空心砌块的生产性试验。试验中所采用原材料除轻质与超轻陶粒外，其它原材料都采用该厂原材料。各种 原材料的主要技术指标如下。炉渣:烧失量10%,松散密度600kg/m,筒压强度1.5mpa;水泥:鼎鹿复合32. 5级，细度1.8% （0. 08mm方孔筛筛余），28d抗压强度43. 5mpa;粉煤灰:热电二厂磨细灰，比表面积360m/kg;筛分碎石:粒径0. 1 mm10mm;轻陶粒500级：堆积密度412kg/m,筒压强度2. 61mpa;混重陶粒800级：堆积密度736kg/m,筒压强度8. 96mpa;砌块生产时，

16、首先进行炉渣与石粉的筛分，筛除大颗粒炉渣，选用小颗粒炉渣 与炉灰，剔除小颗粒石子及石粉，保留大粒瓜子石，同时对陶粒进行淋湿、浸泡 以待生产;其次进行生产配料，把重量配比转换成体积配比，用小车进行人工配 料，每斗配料在0. 5m左右;然后进行搅拌，混合料在搅拌机中干拌2min左右， 然后加水、加外加剂进行拌合，最后压制成型。试生产样品成型后id脱模。自 然养护28d后进行性能检测。利用试生产出的超轻和轻质陶粒样甜试制了两个配方共10m砌块。所生产的非承 重与承重陶粒砌块的部分性能为:轻集料混凝土陶粒砌块的抗压强度为5. 9mpa, 密度730kg/m,热阻0. 47m - k/w (200mm厚

17、，其中包括10mm砂浆厚度)；承重陶 粒砌块的抗压强度为10. 6mpa,密度1 230/m,热阻0. 60m k/w (200mm厚，其 屮包括10mm砂浆厚度)，全部达到国家标准要求。2存在的问题及今后改进意见本项目工业化生产时，要适当调整原料配比，争取在发气材料加量的下限时能 稳定牛产出合格产品，以降低牛产成木。同时，要在牛产中逐步确定并完善轻 质、超轻陶粒，尤其是300级陶粒的热工制度与生产工艺参数，300级超轻陶粒 的生产是今后要深入研究的问题。在油页岩废渣陶粒制品方面还要进行深入研究, 提高制品强度与节能保温性能，降低制品成本。3结语通过对小试、生产性试验和陶粒及其制品试验所取得的试验数据进行全面分析, 笔者认为本项目的研究工作已全部达到了立项研究目标，各项指标已达到或超 过了合同指标，完全达到并超过了国家相关标准要求。通过项目研究，可以得出如下结论：(1) 利用油页岩废渣且掺加量在70%左右时，完全可以牛产出轻质和超轻陶粒, 这在研究与生产方面是一个创新；(2) 在两阶式