El carbón siempre ha sido la principal fuente de energía de mi país y juega un papel muy importante en el desarrollo de la economía nacional. Con la extracción del carbón se produce una gran cantidad de ganga de carbón. Las encuestas muestran que a finales de 1984, la ganga de carbón acumulada en mi país había alcanzado más de 1.300 Mt (1.300 millones de toneladas). Cubre una superficie de unos 63,4 kilómetros cuadrados (95.000 acres) y emite casi 130 toneladas (654.383 millones de toneladas) cada año. No sólo ocupa una gran cantidad de tierras de cultivo, sino que también contamina el agua y el aire, destruye el equilibrio ecológico. y trae desastres a la humanidad. Cómo utilizar de forma integral la ganga del carbón se ha convertido en uno de los problemas actuales que la gente necesita resolver con urgencia. La minería del carbón existe desde hace décadas. A finales de 1977 se habían acumulado 12,24 millones de toneladas de ganga de carbón, cubriendo una superficie de 740.000 metros cuadrados (1.106 acres). En la actualidad, la ganga de carbón acumulada es de aproximadamente 30 millones de toneladas, y cada año se descargan más de 2 millones de toneladas de ganga de carbón. Se distribuye principalmente dentro de los 10 kilómetros de las áreas de Xiejiaji, Bagongshan Fangyuan y Panji en el Nuevo Distrito. Con el aumento de nuevas minas, el volumen de descarga de desechos aumenta año tras año. El tratamiento racional y la utilización integral de la ganga de carbón es una gran cosa para la construcción de Anhui y el beneficio de Huainan.
Resumen: A través del análisis y la investigación de la ganga de carbón en el área minera de Jungnan, y con base en las características de la ganga de carbón en el área minera de Jungnan y el nivel técnico existente, se proponen tres planes integrales de utilización de la ganga de carbón para referencia. .
2 Características mineras de la ganga de carbón en Huainan
La ganga de carbón es una mezcla de varias rocas intercaladas en vetas de carbón y estratos de series de carbón. Las condiciones geológicas de cada mina son diferentes y la composición de la ganga de carbón cambia mucho. Para utilizar la ganga de carbón de manera razonable y eficaz, se deben realizar análisis y pruebas de la ganga de carbón en cada mina. Los resultados muestran que el contenido de cenizas (Ad) de la ganga de carbón en el área minera de Huainan es de 54,5 a 87,9, el contenido de azufre total es en su mayoría inferior a 1,0 y el poder calorífico (Qgr, Ad) es en su mayoría superior a 2,0 MJ/kg. generalmente entre 3,3 y 11,3 MJ/kg. Los resultados recientes del análisis de composición química de las muestras se muestran en la Tabla 1.
Como se puede observar en la Tabla 1, la ganga de carbón en el área minera de Huainan pertenece a la ganga de aluminio, y su valor k (k = número molar de SiO 2 / eficiencia molar de al2o 3) se muestra en Tabla 2.
La ganga de carbón en la zona minera de Huainan es principalmente roca arcillosa. Además de caolinita, montmorillonita e hidromica, también contiene una pequeña cantidad de feldespato, siderita y pirita.
Según la investigación sobre la roca arcillosa de caolinita del piso de la veta de carbón número 13 en Huainan Panji, el contenido de caolinita es 60, su curva de calor diferencial está en 529 °C, el valle endotérmico y el pico exotérmico están en 970 C, y en 970 Hay un valle endotérmico débil antes de C, lo que indica que la caolinita en la ganga de carbón en el área minera de Huainan está extremadamente desordenada o fuertemente desordenada, con poca cristalinidad, gran superficie específica y alta reactividad, lo cual es beneficioso. a la preparación de productos químicos.
3 Situación actual y problemas existentes de la utilización integral de la ganga de carbón en Huainan
Desde la fundación de la República Popular China, especialmente en la década de 1970, mi país ha llevado a cabo un gran número de de investigación y desarrollo tecnológico sobre la utilización integral de la ganga de carbón, y sus métodos de utilización se pueden resumir de la siguiente manera:
(1) Como energía, incluye principalmente la gasificación de la ganga de carbón y las calderas de combustión en ebullición.
(2) Como material de construcción: produce principalmente ladrillos, tejas, cemento, etc.
(3) Extraer productos químicos, como cloruro de aluminio, alumbre, galio y otros productos químicos y elementos raros.
(4) Separación directa, como recuperación de pirita.
(5) Aprovechamiento directo, como pavimentación de caminos, llenado de pozos de desechos, rellenos químicos y transportadores de pesticidas y fertilizantes.
También se ha trabajado mucho en la utilización integral de la ganga de carbón en el área minera de Huainan, que se presenta a continuación.
3.1 Ladrillos de ganga de carbón
Actualmente, el 95% de los materiales de las paredes en mi país son ladrillos macizos de arcilla. En la actualidad hay alrededor de 110.000 empresas fabricantes de ladrillos en China, que producen hasta 700.000 millones de ladrillos de arcilla y cubren una superficie de 5 millones de acres. El consumo anual de suelo equivale a 11.000 acres de tierra, de hecho se destruyen cientos de miles de acres de tierra y se consumen más de 70 millones de toneladas de carbón estándar.
Durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", el uso de ganga de carbón para producir nuevos materiales para paredes entrará en una etapa de rápido desarrollo. Junto con las restricciones urbanas sobre el uso de ladrillos de arcilla y el ajuste de la estructura de la industria minera del carbón, algunas ciudades y áreas mineras se centrarán en el desarrollo de ganga de carbón para producir nuevos materiales de pared, huecos portantes y no portantes. ladrillos.
Como se mencionó anteriormente, la ganga de carbón en el área minera de Huainan es roca arcillosa con un poder calorífico de aproximadamente 3,0 Mj/kg y es una excelente materia prima para la producción de ladrillos de combustión interna en lugar de arcilla. La fabricación de ladrillos a partir de ganga de carbón en la zona minera de Huainan comenzó en la década de 1960 y se desarrolló significativamente en la década de 1970. Después de entrar en la década de 1980, se mejoró la tecnología de fabricación de ladrillos y el horno de ruedas se cambió por un horno de túnel. La Tabla 3 resume la situación de las plantas de fabricación de ladrillos de ganga de carbón en el área minera de Huainan.
3.2 Producción de cemento a partir de ganga de carbón
Huainan es una ciudad industrial de carbón, electricidad y productos químicos en construcción y desarrollo, y tiene una demanda considerable de cemento. Actualmente, hay tres plantas de cemento con una producción anual de más de 654,38 millones de toneladas, y dos de ellas han utilizado ganga de carbón en lugar de arcilla (o bauxita) como material de mezcla para la producción de cemento. Las principales ventajas de utilizar ganga de carbón como materia prima para producir cemento son: ① reemplazar el suelo; (2) ahorrar carbón debido a que la ganga de carbón tiene buenas propiedades de combustión, puede reducir el consumo de calor real. Si se produce cemento especial, el efecto de ahorro de carbón será más obvio debido a la gran cantidad de ganga de carbón (3) no hay residuos, porque toda la ceniza de la ganga de carbón utilizada para producir cemento se convierte en activo; ingredientes del cemento; (4) se aumenta la producción de cemento. Gracias a una parte del calor aportado por la ganga de carbón, se refuerza el precalentamiento de las materias primas y se reduce la carga térmica de la zona de sinterización. Además, después de incorporar ganga de carbón, el material es más inflamable y la temperatura de sinterización disminuye. Estos factores pueden lograr el efecto de aumentar la producción.
3.3 Combustión en ebullición de ganga de carbón
La ganga de carbón con un poder calorífico de aproximadamente 8,0 MJ/kg es un buen combustible para la combustión en ebullición. A finales de la década de 1970, Huainan también construyó una central eléctrica de ganga de carbón y una caldera de ebullición de ganga de carbón, y logró algunos resultados. Sin embargo, la central eléctrica de ganga de carbón ha dejado de funcionar debido a problemas técnicos.
3.4 Otros
Además de lo anterior, el alcance de utilización actual de la ganga de carbón de Huainan también incluye: ① Uso de ganga de carbón de combustión espontánea para reemplazar la arena amarilla, como el cribado de combustión espontánea. ganga de carbón en la mina Xie San, trituración para reemplazar la arena amarilla; ② producción de cerámica, la fábrica de cerámica Huainan tiene muchos años de historia; ③ producción de materiales refractarios; ④ preparación de tamiz molecular 4A como materia prima química para reemplazar los aditivos de fósforo en el detergente;
4 Métodos integrales de utilización de la ganga de carbón en el área minera de Huainan
Del análisis e investigación anteriores, se puede ver que la ganga de carbón en el área minera de Huainan es principalmente roca arcillosa con poca cristalinidad. y contenido medio de aluminio el poder calorífico está en el rango de 2~13MJ/kg, y hay ciertos equipos de procesamiento de ganga de carbón y cierta base técnica. Con base en las características anteriores, se proponen para discusión tres modelos de utilización integral de la ganga de carbón en el área minera de Huainan.
4.1 Establecer un complejo químico MM MM para la combustión de ganga de carbón en ebullición para generación de energía y suministro de calor
La ganga de carbón en el área minera de Huainan tiene un bajo contenido de azufre, por lo que es muy beneficiosa para desarrollar la combustión en calderas en ebullición. La combustión en ebullición de combustibles de bajo poder calorífico es una de las medidas de ahorro de energía promovidas por la Comisión Estatal de Planificación. Sin embargo, como todos sabemos, debido al bajo contenido de combustible y al alto contenido de cenizas de la ganga de carbón, si el residuo después de la combustión no se utiliza por completo, causará contaminación secundaria y afectará la promoción y aplicación de la combustión por ebullición. Para superar las deficiencias, recomendamos el modelo de utilización que se muestra en la Figura 1.
¿Se puede industrializar este modelo? Según lo que sabemos hasta ahora, creemos que es completamente alcanzable. Hay tres razones: (1) Los líderes de la Oficina de Minería de Huainan conceden gran importancia a la utilización integral de la ganga de carbón. Planean preparar dispositivos de generación de energía MM-M y calentadores de ebullición y construir una planta química para producir cloruro de aluminio a partir de la ganga de carbón. Siempre que se consideren en su conjunto, es Factible; (2) Las materias primas son adecuadas y provienen de una amplia gama de fuentes. Hay tres plantas de preparación de carbón en Huainan, que descargan una gran cantidad de ganga de carbón cada año. El poder calorífico de la ganga descargada de algunas minas llega a 7,5 MJ/kg y puede utilizarse como calderas de ebullición. Al mismo tiempo, el análisis de la composición química y los experimentos de lixiviación ácida de algunas gangas de carbón en nuestro laboratorio mostraron que el contenido de A1203 podría alcanzar 32,79 y la tasa de lixiviación podría alcanzar 86,6. (3) La tecnología está madura, se hierve ganga de carbón para generar electricidad y se extraen productos químicos. Ya existen instalaciones de producción a gran escala en China, como docenas de sistemas de carbón en centrales eléctricas de ganga de carbón, y Huainan también lo ha hecho. La Oficina de Minería de Nanpiao también ha utilizado ganga de carbón para producir productos químicos como el cloruro de aluminio durante más de diez años. El Instituto de Investigación de la Oficina de Minería de Huainan ha realizado investigaciones sobre la producción de cloruro de aluminio a partir de ganga de carbón. El Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Minería de Huainan ha realizado un trabajo profundo y detallado sobre la producción de cloruro de aluminio a partir de ganga de carbón, tamiz molecular 4A y otros. productos químicos.Las pruebas de laboratorio se completan básicamente y se logran resultados satisfactorios. La prueba piloto se completó y Kongji Mine está solicitando construir una planta de tamiz molecular 4A.
4.2 Establecer un grupo de producción de ganga de ladrillos milimétricos, bloques huecos de cemento y otros materiales de construcción.
El uso de la ganga de carbón como material de construcción es el aspecto principal de su aprovechamiento integral. Use cantidades generosas y úselo a fondo. La fábrica de ladrillos y tejas de ganga de carbón de Huainan y la fábrica de cemento tienen una escala de producción considerable, pero debido a que los fabricantes están dispersos, tienen pocos contactos, tienen poco personal técnico y de ingeniería y están dispersos en docenas de fábricas, la solidez técnica de cada fabricante es bastante débil. Con este fin, se creó el Grupo de Materiales de Construcción para aprovechar al máximo las ventajas del grupo y desplegar centralmente personal técnico y de ingeniería. Al mismo tiempo, se fortalecerá la investigación científica y la gestión científica, se probarán y analizarán muestras de ganga utilizadas en fábricas de ladrillos, tejas y cemento, y se formularán fórmulas científicas en función de su poder calorífico y composición mineral para mejorar la calidad del producto. . Al mismo tiempo, la roca residual y el cemento o la escoria hirviendo después de la combustión espontánea se pueden convertir en bloques huecos o bloques de hormigón. En la actualidad, los ladrillos sin cocer se han desarrollado y utilizado ampliamente en Huainan, ahorrando una gran cantidad de tierra cultivada.
4.3 Relleno de ganga de carbón de pozos abandonados, zonas de hundimiento, pavimentación y recuperación de terrenos.
La zona minera de Huainan Mining Bureau tiene una historia minera de setenta u ochenta años. Actualmente hay muchas minas abandonadas y zonas de hundimiento. Utilice ganga de carbón para llenar pozos abandonados y áreas de hundimiento, y luego cúbralo o la montaña de ganga con un cierto espesor de tierra vegetal para plantar árboles y cultivos. Esto no sólo resuelve el problema actual de lidiar con la ganga del carbón, sino que también cubre el suelo para crear tierra. La ganga de carbón también se puede utilizar para extinguir incendios en las minas. Por ejemplo, una mina en Xuzhou descubrió beneficios inesperados cuando utilizó ganga de carbón en lugar de arcilla para extinguir incendios.
Según los informes, la Oficina de Minería de Jincheng ha trabajado mucho para recuperar tierras de la ganga de carbón en las últimas décadas y ha adquirido algo de experiencia. Los pozos abandonados se pueden llenar con ganga de carbón en la zona minera oriental de Huainan, en la zona de Jiulonggang y en la zona de Datong. En el área de Caijiagang, si se utiliza ganga de carbón con bajo poder calorífico para rellenar las áreas colapsadas de pozos abandonados o pavimentar caminos, no sólo se pueden eliminar las montañas de ganga de carbón, sino también ampliar las tierras cultivadas. Para entonces, definitivamente reducirá la contaminación del aire y cambiará el panorama ambiental del área de Caijiagang. También es un método eficaz.
En resumen, la utilización de ganga de carbón en la zona minera de Huainan ha recibido atención de partes relevantes y ha logrado ciertos resultados. Es necesario seguir explorando la utilización integral de la ganga de carbón.
Referencia
Suena el timbre. Utilización integral de los recursos de carbón de China [J]. World Coal Technology, 1990 (4): 25
[2] Nanpiao Mining Bureau. Utilización integral de la ganga del carbón [M]. Beijing: Coal Industry Press, 1978
[3] Grupo de redacción de ladrillos de la ganga del carbón. Ladrillos de ganga [m]. Beijing: Coal Industry Press 1986
[4] Instituto de Investigación de Materiales de Construcción, Instituto de Investigación del Cemento, etc. Cemento de ganga y productos de construcción[M]. Beijing: China Construction Industry Press, 1982