綠色建筑煤矸石資源化利用新裝備及應用案例

王靜

摘 要：本文基于目前煤矸石資源化利用的裝備現狀，對綠色建筑煤矸石資源化利用新裝備進行分析。進一步研究了綠色建筑煤矸石資源化利用的應用案例，主要涉及煤矸石燒結磚、煤矸石制備陶瓷空心微珠、煤矸石發電，逐步形成循環經濟，發揮經濟效益和社會效益。

關鍵詞：綠色建筑；煤矸石；資源化利用；新裝備；應用案例

中圖分類號：TD849 文獻標識碼：A 文章編號：1672-8122（2016）12-0157-03

一、目前煤矸石資源化利用的裝備現狀

（一）抱磚機夏季壓力不穩定現象成因

西北地區晝夜溫差大，東南部地區主要是開春溫度升高時易出現這樣的現象，壓力起不來自然影響夾磚，從而影響生產。其實這種現象的原因從上面的描述就可以看出，跟氣溫和季節有關系，而氣溫對于機械電路和閥塊的影響很小，對溫度最為敏感的是液壓的介質，就是液壓油，氣溫會直接影響濃度，而抱磚機的持續工作也會導致液壓油溫度升高，降低液壓油的濃度，加上高溫后的液壓執行元件的密封性也會稍微變差，但是這些因素只能導致使用性能變差，對壓力的影響也視液壓油濃度而定。但是如果此時的氣候碰到齒輪泵有磨損，現象就會嚴重的多，從而造成無法正常工作，無論怎么調節調壓閥都不能將壓力調高。此時必須更換齒輪泵，換濃度更高的液壓油。

（二）齒輪泵磨損現象成因

這是由于工況或者液壓油更換時有雜質摻入。齒輪泵是精密機械，細小的硬質顆粒都會對齒輪泵造成很大的損傷，配備的行業內品質較高的齒輪泵，一般的磨損只要液壓油濃度足夠仍然是可以工作的，但是高溫讓濃度變稀后，就會影響其正常工作。為了保障齒輪泵的壽命，建議在使用過程中，定期清洗油箱，過濾網。在工作過程中，液壓油會因為機身晃動，產生損失，液壓油量不足，也會導致壓力打不起來，或者泄壓等現象的出現，因此也需要定期檢查添加干凈的液壓油。研究建議，廠家可購買齒輪泵、電磁閥、油缸密封圈等配件以作備用，方便在夾磚機出現問題的時候及時更換，縮短了維修周期，也不會影響生產。

二、綠色建筑煤矸石資源化利用新裝備分析

（一）凌瑞機械磚碼垛機械手

凌瑞機械磚碼垛機械手，磚搬運碼垛機械手就是將燒好的磚堆疊在一起?，F在一般都用自動磚碼垛機來實現這一過程。磚塊碼垛機械手能將不同磚型如免燒磚、空心磚、水泥磚、標磚等整齊、自動地碼（或拆）在托盤上（或生產線上等）。為充分利用托盤的面積和碼堆磚的穩定性，機器人具有磚碼垛順序、排列設定器?？蓾M足從低速到高速。應用于產品搬運、碼垛等，廣泛應用于磚廠、汽車、物流、家電、醫藥、食品飲料等不同領域。

免燒磚碼坯機又稱作“磚廠機械手”“抓坯機”等，該機由編組部分、碼坯機架、行走及提升架、旋轉機構、碼坯夾盤、氣動系統和PLC自動控制系統組成，利用液壓作為驅動力，通過接近開關控制各油缸的行程，使得該結構動作靈敏，可實現自動碼坯，遠程控制。

（二）抱磚設備-磚廠磚塊搬運設備

抱磚車，針對各種磚型，在叉車上加上各種屬具，實現半自動或全自動磚塊裝載、搬運和轉卸。抱磚車、抱夾夾具等都屬于抱磚機設備。

抱磚機按磚型可以分為很多種，如蒸養磚抱磚機、加氣塊抱磚機、紅磚抱磚機、蒸壓灰砂磚抱磚機、隧道窯磚用抱磚機、水泥磚抱磚機、標磚抱磚機、煤矸石多孔磚抱磚機、粉煤灰抱磚機、頁巖磚抱磚機、耐火磚抱磚機、空心砌塊抱磚機、加氣磚抱磚機、發泡磚抱磚機、燒結空心磚抱磚機等。

抱磚機按照其功能和用途也可分為很多種，如加氣塊地翻夾磚機、伸縮型抱磚機、碼磚機、擺磚機、蒸壓灰沙磚夾磚機、加氣塊空翻夾磚機、紅磚夾磚機、隨車吊裝卸抱磚夾、隧道窯紅磚夾磚機、空心磚夾磚機、水泥磚抱夾叉車、龍門吊液壓式抱磚機、加氣塊空翻三模磚抱夾、水泥標磚抱磚機、加氣塊空翻三模夾磚機、道牙磚抱夾叉車、行吊機械式抱磚機、紅磚行吊液壓式抱夾、左右式抱磚機、水泥磚左右式夾磚機。

如今，各行各業機械化、自動化程度都在提高，機器取代人工是必然的趨勢。很顯然，各大磚廠正在從依靠人力勞作到機械化操作轉變，毫無疑問，工作效率會大大提高，產量提升，一次投資，收益多年。（1）自動化：產品出釜前基本上全是自動化、機械化；產品出釜后到貨場再裝車基本上人工操作。（2）破損率：人工搬運產生的碰撞破損率達2%次品率達3%。（3）人員量：人工操作數量多，企業管理成本加高，福利待遇加高，人員流動性大，罷工。（4）環境：人工操作受天氣影響（刮風、下雨、下雪）受各種假期的制約。（5）工資：不斷上漲的工資影響企業運營，受《勞動法》制約。（6）損耗：增加蒸養車的數量、維修費用，增加油耗。（7）裝車：人工裝車時間長效率低，司機有怨言。

夾磚機可平安高效地夾持各種石料和磚塊單元，適用于地磚、混凝土預制件、石料、石墨等行業的無托盤搬運和堆垛作業。夾磚機的結構特點：1.采用全鋼結構整體框架，強度高，可滿足用戶高強度作業需要；2.自潤滑滑動支撐裝置牢固可靠，壽命長；3.可選擇獨立的滑移機構，保證在任何夾持尺寸，均有左右各250mm側移量，便于作業；4.優化的結構布局確保了良好的視野；5.采用T形滑動副，強度高受力均勻，壽命長；6.采用可裝配式耐磨條，磨損后易于更換，經濟實用。

（三）粉煤灰蒸養磚機生產線工藝

粉煤灰蒸養磚機生產線工藝的主要流程。1.原材料制備。電廠粉煤灰、脫硫石膏、石灰等由汽車運進廠單獨存放在廠內，石膏灰等經過破碎機破碎后再細磨后儲存起來備用；2.配料及攪拌。以科學的配比將原料混合，經攪拌機加水充分攪拌；3.消化倉消解；4.坯料由皮帶輸送機送至料箱；5.壓制成型。原料處理完之后，料箱里的物料經過推拉缸的作用在主機?？蚶飦砘匾苿?，提高物料的均勻度，由主機高壓壓制成型，成型后由機械手直接碼垛至蒸養小車；6.蒸養釜蒸養階段；7.出釜堆放。達到養護要求后的磚坯即可出釜，即為成品。蒸養小車被牽引出釜后，由碼磚夾具進行卸載堆放。

三、綠色建筑煤矸石資源化利用的應用案例

（一）煤矸石燒結磚

為迎合市場需求，內蒙古自治區敖漢旗已有23家以粘土為主要原料的制磚公司進行了技術改造，生產以煤矸石為主要原料的煤矸石燒結磚，規劃年出產能力已超越7億塊標磚，年綜合利用煤矸石98.7萬噸，節約燃煤12.8萬噸，年減少煙塵排放量1.28萬噸、二氧化硫排放量0.2萬噸、氮氧化物排放量0.1萬噸。有材料顯示，煤矸石按60%份額配以少數黏土、粉煤灰、水，通過陳化、成型、枯燥、預熱、烘干、燒結等系列工序，生產出綠色、環保、高強度的煤矸石磚，商品強度達到一般黏土磚的2倍以上，形狀規整，損耗極低，健康經用，應用前景好。

（二）煤矸石制備陶瓷空心微珠

河北勇龍邦大新材料有限公司的“極低品位煤矸石制備陶瓷空心微珠”項目通過省科技型中小企業創新資金項目驗收。該項目擁有我國自主知識產權，同時已經獲得南非和澳大利亞專利授權。該項目以極低品位的煤矸石為原料，制備成高附加值的空心微珠，徹底擺脫了固體廢棄物原料組分多變、差異大對生產技術影響的制約，實現了開孔和閉孔可控技術，成球率達98%以上，并采取專有高溫懸浮燃燒技術，可制備出尺寸在5-300mm之間、高性能的開孔和閉孔聚空心球粉體。與傳統產品相比，產品具有輕質、保溫、阻燃、緩釋、吸聲、高強、低導熱、耐磨、高分散、電絕緣和熱穩定性好等特性，可廣泛應用在航天、航空、軍工、醫藥、化工、石油、公路、建材、耐火保溫、塑料橡膠、高分子樹脂材料及水土保持、沙漠治理等領域中，具有重大的社會效益和經濟效益。

（三）煤矸石發電

電作為人類的創造物卻成了人類的生命線。黃陵礦業煤矸石發電有限公司是以黃陵礦業一號、二號煤礦生產廢棄物煤矸石為燃料，以井下疏矸水為主水源的資源綜合利用環保型企業，總裝機容量為730MW。一、二期為熱電聯產項目，裝機容量為130MW，發電機出口電壓6KV，經升壓至110KV分別經黃陵變電站、魯寺變電站、西峪變電站并入到陜西電網，年發電量6.5億度以上，同時，還擔負著黃陵礦區的生產生活供熱供暖任務。在建的三期項目毗鄰黃陵礦業二號煤礦，裝機容量為600MW，發電機出口電壓20KV，經升壓至330KV通過上翟莊變電站并入陜西電網。三期項目建成后，年可利用二號煤礦洗煤廠產出的煤矸石、煤泥、低熱值中煤260萬噸，年發電量超過40億度，形成循環經濟。

煤矸石發電公司脫硫、脫硝及除塵改造項目。發電公司一、二期脫硫、脫硝及除塵改造工程，分脫硫、除塵和脫硝兩個標段，工期為6個月。工程施工由上海環保工程成套有限公司PC總承包，項目設計由中煤西安設計工程有限責任公司進行設計。該項目由2015年5月份開始籌備，公司組織相關人員先后對多家電廠進行了調研，召開技術論證會，并邀請了中煤西安設計工程有限責任公司電力所，對該項目工藝現場布置和施工方案進行整體設計，最終確定脫硫采用石灰石半干法脫硫、除塵將原靜電除塵器拆除采用布袋除塵器，脫硝采用SNCR選擇性非催化還原技術（尿素法）。項目改造后，將達到環保新標準《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》新建機組的要求，經過處理后的煙氣排放標準為二氧化硫100mg/m3、氮氧化物100mg/m3、煙塵30 mg/m3以下。項目建成后，每年可減少SO2排放1500 噸，減少氮氧化物排放600 噸，煙塵排放量減少700噸。

黃陵縣環保局當前減排形勢，對該公司開展脫硫、脫硝及除塵改造工作有利，煤矸石發電公司是一個負責任的國有企業，用實際行動踐行科學發展觀。煤矸石發電公司作為延安市最大的電力企業，在面臨市場經濟疲軟，經營形勢嚴峻的情況下，投入大量資金，對環保設施進行升級改造，為延安市節能減排工作做出了巨大貢獻。煤矸石發電公司能夠精心組織此次脫硫、脫硝和除塵改造工程，在確保質量的前提下，盡早建成，盡早發揮環保效益，最大幅度降低污染物的排放，為延安市圓滿完成全年節能減排任務，實現綠色延安再立新功。

黃陵礦業集團有限責任公司面對全球經濟持續低迷，國內經濟增長放緩，煤炭市場不景氣，年洗能力600萬噸的選煤廠建成投產，為提高產品質量，樹立“黃陵煤”金字招牌發揮了重要作用，同時，也為煤矸石發電公司實現扭虧為盈提供了豐富的燃料，有效地抵御了市場挑戰，循環經濟發展得到了國家的充分認可。國家發改委將黃陵礦業作為中國低碳發展的典型。2012年，中央電視臺到礦區取景拍攝宣傳片，在多哈國際論壇大會上播出，向世界展示了中國低碳發展所取得的重大成就，黃陵礦業公司影響力實現了從國內走向世界，真正成為陜煤化集團一張靚麗的“名片”。預計到“十二五”末，煤化工循環經濟園區建成后，黃陵煤價值將由現在的每噸400多元提升到1500-2000元，產值將達到200億以上，利稅將達到50億以上[5]。目前循環經濟園區已成雛形，逐步發揮經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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[8] 李超，曹川.能工巧匠絕活多——記陜煤化黃陵礦業機電公司優秀技工群體[N].中國礦業報，2016-08-23.

[責任編輯：傳馨]

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