1.本发明涉及冶金固废资源化利用技术领域，尤其是涉及一种瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法。
背景技术：
2.高炉瓦斯灰是高炉冶炼过程中产生的冶金固废之一。按冶炼每吨铁产生约20kg高炉瓦斯灰测算，我国每年产生的瓦斯灰量将达千万吨。如果处理不当，既造成资源的巨大浪费。同时，对生态环境的影响也较为严重，是每个钢铁企业必须面对的重要问题。
3.而煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石弃置不用，占用大片土地，会污染大气、农田和水体。我国积存煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出煤矸石1亿吨。
4.瓦斯灰中主要成分为三氧化二铁，并含有一定量的二氧化硅、三氧化二铝和固定碳。煤矸石中二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝的总含量在80%以上，并且含有一定的固定碳。经过文献检索发现，fe2o3可有效促进sio2的还原，降低反应温度，并同步分离al2o3（余文轴, 李杰, 游志雄, 党杰, 吕学伟. 粉煤灰碳热还原制备硅铁合金的研究[c]// 第十一届中国钢铁年会）。
[0005]
随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求不断提高。若能基于瓦斯灰和煤矸石固废资源特点，实现多种固废的协同资源化及高附加值利用，不仅可以充分发挥各自组元的相互作用，而且还原过程可不加碳质还原剂，大大减少生产成本和能源消耗，对于实现社会生态绿色发展意义重大。
技术实现要素：
[0006]
本发明的目的就是针对上述情况，提供一种瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法，该方法可以在不加碳质还原剂的前提下，同步实现瓦斯灰和煤矸石的全资源化高附加值利用。
[0007]
本发明的具体方案是：一种瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法，具体包括以下步骤：（1）将瓦斯灰和煤矸石分别研磨至200目以上的粉末状，再配加一定量的粘结剂，按一定比例充分混匀后压成圆柱形混合压块；（2）将步骤（1）制得的混合压块进行干燥处理；（3）将步骤（2）中得到的混合压块放入到加热炉内，在1120～1360 ℃的温度下反应90～180 min，加热过程中持续向加热炉内通入氩气，使反应全程在氩气气氛下反应完成，或维持加热炉内一定的真空度，使反应在真空环境中反应完成；（4）将步骤（3）所得到的共还原产物经破碎、粉磨、磁选干燥得到硅铁合金粉，同时得到高氧化铝含量的尾渣。
[0008]
进一步的，本发明中所述瓦斯灰和煤矸石的配料质量比为4～6：5。
[0009]
进一步的，本发明中所述粘结剂为质量分数为14～16%的聚乙烯醇，添加量为瓦斯灰和煤矸石总质量的14～16 wt%。
[0010]
进一步的，本发明中所述混合压块需在烘箱中进行干燥处理，干燥温度为110～130 ℃，干燥时间为3～4 h。
[0011]
进一步的，本发明中若全程通氩气保护，所述还原温度为1260～1360 ℃，还原时间为90～120 min；若抽真空，其真空度控制在5～15 pa，还原温度为1120～1200 ℃，还原时间为150～180 min。
[0012]
进一步的，本发明中步骤（4）中将还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产物总质量的85%以上，所述磁选采用的是湿法磁选，磁场强度为：0.08～0.11 t。
[0013]
进一步的，本发明中所述步骤（4）中得到的粉状硅铁合金中，硅含量为18～22%，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝达75%以上。
[0014]
上述描述中，min代表分钟，h代表小时，wt%代表重量百分比，pa代表压强，t代表磁场强度。
[0015]
与现有技术相比，本发明提供的瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法，采用冶金固废为主要原料，同时充分发挥了瓦斯灰和煤矸石中含碳组份的还原作用，实现了不加碳质还原剂条件下，多种固废的综合高附加值利用，具有成本低、固废吸量大、综合利用率高等优点，具有很好的实际使用价值和经济价值。
附图说明
[0016]
图1是本发明的工艺流程结构示意图。
具体实施方式
[0017]
参见图1，本发明是一种瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法，具体包括以下步骤：（1）将瓦斯灰和煤矸石分别研磨至200目以上的粉末状，再配加一定量的粘结剂，按一定比例充分混匀后压成圆柱形混合压块；（2）将步骤（1）制得的混合压块进行干燥处理；（3）将步骤（2）中得到的混合压块放入到加热炉内，在1120～1360 ℃的温度下反应90～180 min，加热过程中持续向加热炉内通入氩气，使反应全程在氩气气氛下反应完成，或维持加热炉内一定的真空度，使反应在真空环境中反应完成；（4）将步骤（3）所得到的共还原产物经破碎、粉磨、磁选干燥得到硅铁合金粉，同时得到高氧化铝含量的尾渣。
[0018]
进一步的，本实施例中所述瓦斯灰和煤矸石的配料质量比为4～6：5。
[0019]
进一步的，本实施例中所述粘结剂为质量分数为14～16%的聚乙烯醇，添加量为瓦斯灰和煤矸石总质量的14～16 wt%。
[0020]
进一步的，本实施例中所述混合压块需在烘箱中进行干燥处理，干燥温度为110～130 ℃，干燥时间为3～4 h。
[0021]
进一步的，本实施例中若全程通氩气保护，所述还原温度为1260～1360 ℃，还原时间为90～120 min；若抽真空，其真空度控制在5～15 pa，还原温度为1120～1200 ℃，还
原时间为150～180 min。
[0022]
进一步的，本实施例中步骤（4）中将还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产物总质量的85%以上，所述磁选采用的是湿法磁选，磁场强度为：0.08～0.11 t。
[0023]
进一步的，本实施例中所述步骤（4）中得到的粉状硅铁合金中，硅含量为18～22%，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝达75%以上。
[0024]
上述描述中，min代表分钟，h代表小时，wt%代表重量百分比，pa代表压强，t代表磁场强度。
[0025]
下面结合具体的实施方式来说明本发明的技术方案。
[0026]
实施例1：（1）将瓦斯灰和煤矸石，分别研磨至200目以上的粉末状。然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形混合压块；其中，瓦斯灰和煤矸石的配料质量比为4：5，粘结剂为质量分数为15%的聚乙烯醇，添加量为瓦斯灰和煤矸石总质量的15 wt%。
[0027]
主要原料成分为：瓦斯灰主要质量百分比：sio
2 8.72%，al2o
3 7.06%，fe2o
3 56.90%，cao 3.06%，mgo 0.96%，固定碳27.60%。煤矸石主要质量百分比：sio
2 52.17%，al2o
3 25.66%，fe2o
3 12.10%，mgo 0.64%，固定碳24.70%。
[0028]
（2）将步骤（1）中的混合压块在130 ℃温度下干燥3 h，去除多余的水分。
[0029]
（3）将步骤（2）中干燥后的混合压块在1280 ℃温度下还原120 min，全程通氩气保护。
[0030]
（4）将步骤（3）所得到的共还原产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产物总质量的85%以上，然后，采用湿法磁选得到硅铁合金粉末，磁场强度为：0.10 t。
[0031]
得到的粉状铁硅合金，硅含量为21.26%，同时，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝75.82%。
[0032]
实施例2：（1）将瓦斯灰和煤矸石，分别研磨至200目以上的粉末状。然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，瓦斯灰和煤矸石的配料质量比为6：5。粘结剂为质量分数为16%的聚乙烯醇，添加量为瓦斯灰和粉煤灰总质量的14 wt%。
[0033]
主要原料成分为：瓦斯灰主要质量百分比：sio
2 8.72%，al2o
3 7.06%，fe2o
3 56.90%，cao 3.06%，mgo 0.96%，固定碳27.60%。煤矸石主要质量百分比：sio
2 52.17%，al2o
3 25.66%，fe2o
3 12.10%，mgo 0.64%，固定碳24.70%。
[0034]
（2）将步骤（1）中的混合压块在120 ℃温度下干燥3.5 h，去除多余的水分。
[0035]
（3）将步骤（2）中干燥后的混合压块置于真空加热炉中在1200 ℃温度下还原150 min，全程真空度维持在5～15 pa。
[0036]
（4）将步骤（3）所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产物总质量的85%以上，然后采用湿法磁选得到铁硅合金粉末，磁场强度为：0.08 t。
[0037]
得到的粉状铁硅合金，硅含量为20.47%。同时，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝78.21%。
[0038]
与现有技术相比，本发明提供的瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法，采用冶金固废为主要原料，同时充分发挥了瓦斯灰和煤矸石中含碳组份的还原作用，实现了不加碳质还原剂条件下，多种固废的综合高附加值利用，具有成本低、固废吸量大、综合利用
率高等优点，具有很好的实际使用价值和经济价值。