CN106830720A - 一种人造石及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人造石及其制备方法。该方法包括：将第一煤料和第一气化剂在气化单元中进行气化反应，得到熔融态渣液和粗煤气；将从所述气化单元排出的所述熔融态渣液直接铸造成为人造石。该方法可以实现将煤气化产生的煤渣加以废物利用生产人造石，且减少粗煤气中煤渣含量，减轻后续煤气净化的压力。

Description

一种人造石及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种人造石的制备方法，和由该方法制成的人造石。

背景技术

人造石生产目前分为两种生产方法，一种为常温或低温生产方法，一种为高温生产方法。前者是采用有机胶凝剂如不饱和聚酯树脂，和无机胶凝剂，如菱苦土，添加一些不同细度填料、颜料以及玻璃纤维等助剂，经混合、搅拌、浇注、胶凝、固化等工序制成一种新型建筑饰品，如有机玻璃钢或无机玻璃钢产品。

CN102898070A公开了生物基人造石英石及其生产工艺。人造石英石组成包括石英砂、石英粉、固化树脂、固化剂、木质素、交联剂、偶联剂、促进剂、颜料和消泡剂。具体公开的生产方法包括：(1)按照配方组分将木质素粉末与各组分混合，在真空或常压下搅拌混合均匀；(2)将上述混合后的材料转移至真空压机中，在真空条件下将混合物振动压实，放入烘箱中在一定温度下进行初步固化，然后再升高温度进行后固化；(3)脱模、定厚、抛光、切割制得成品。

CN103396039A公开了一种新型人造石台盆及其生产方法。新型人造石台盆的制备原料包括不饱和聚酯树脂、重质碳酸钙、引发剂、促进剂、白色浆和固化剂。具体公开的方法包括：(1)选用玻璃纤维和高强度聚酯树脂混合制作模具，用模具专用清洗剂清洗干净；(2)模具在使用前在模具内表面均匀涂抹一层脱模剂，然后在模具内均匀喷涂8376表层聚酯树脂；(3)制作内部填充料，将不饱和聚酯树脂和重质碳酸钙粉按比例投入到真空搅拌机内，并加入白色浆、促进剂、引发剂，在真空状态下搅拌；(4)填充料进入模具之前通过定速泵均匀将固化剂注入拌料输送管道；(5)将搅拌后的填充料倒入模具中，将模具带料同入真空箱脱泡，然后出真空箱入控温固化机快速初凝；(6)将产品置于烘烤架上，加以固定，送入高温烘烤流水线进行高温固化；(7)进行产品的切割和打孔；(8)整修抛光；(9)检验包装。

CN103204661A公开了高抗冲人造石英板材及其生产工艺。该板材制备原料包括石英砂、石英粉、粘合剂、铁矿渣、岩棉纤维、煅烧铝矾土、硫酸钙晶须、水玻璃、粉煤灰、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯和颜料。具体公开的方法包括：(1)将硫酸钙晶须、煅烧铝矾土分别干燥后加入高速混合机中，再加入异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯，在110-120℃下以500-1000rpm的速度搅拌混合20-30min，再加入水玻璃继续搅拌5-10min后，加入粉煤灰在以1500-2000rpm的速度共混4-6min，送入造粒机中造粒，粒径控制在2-4mm，即得粉煤灰包覆颗粒，烘干，待用；(2)将上述制得粉煤灰包覆颗粒与余下各原料加入搅拌机中搅拌均匀，不留死角，结合颗粒度的大小，搅拌速度可调节0-1500rpm，物料在搅拌机内经调比搅拌结束后，入混料盘边，边转边洒料，使物料更进一步均匀混合，然后送入搅拌机再充分混合，物料更加均匀，花色均匀、清晰、仿真度高；(3)将混合好的物料送入打散机把一些没有搅拌结团的物料进一步打散，打散过后，经电子计量进入布料机内布料，然后送进制板模中，将制板模送入成型压机在真空、振动、加压下进行成型，压制频率52-62Hz，压制时间150-200s，压力1.5-3.0MPa，真空度-100～-95Pa；(4)将成型的板材送入固化箱固化，固化温度为80-90℃，时间为40-550min；(5)板材固化结束后，经定厚、抛光深加工处理，即制得人造石英石板材。

可以看出，目前还没有将煤气化过程中产生的煤渣直接进行生产为人造石的技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何将煤气化过程中产生的煤渣和其它废渣料进行利用的问题，提供了一种人造石及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种人造石的制备方法，包括：将第一煤料和第一气化剂在气化单元中进行气化反应，得到熔融态渣液和粗煤气；将从所述气化单元排出的所述熔融态渣液直接铸造成为人造石。

本发明还提供了一种本发明方法制得的人造石，该人造石按照GB/T9966.1-2001规定测试得到的平均压缩强度超过100MPa。

本发明提供的方法将煤气化与人造石生产有机结合，充分利用气化炉排出的熔融态渣液的高温显热，有效地进行煤渣和其它固体废渣(如粉煤灰)生产建材，减少固废污染，变废为宝。同时减少粗煤气中煤渣的含量，减轻后续煤气净化过程新鲜水的使用量和废水产生量。本发明的方法在渣液成型***最后得到的产物按照GB/T9966.1-2001规定进行测试，平均压缩强度超过100MPa，是一种性能达到或超过天然石的人造石。该人造石类似火成岩，强度较大，多孔，具有绝热作用，可作为外墙壁装饰砖或铺地用砖；也可作为耐火材料，用于窑炉砌筑等。

本发明提供的方法中，气化反应过程分成二次接触阶段，可以利用粗煤气的高温热能又可以利用干渣粉降温减少粗煤气中携带的煤渣，减少粗煤气进一步冷却时对废锅操作的影响，如降低废锅操作的挂渣问题，以及减轻后续煤气净化的压力，进而减少净化用水量和废水的生产量。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在

附图中：

图1是本发明的人造石制备方法的工艺流程图；

图2是本发明的渣坯弧形连铸机的示意图；

图3是本发明的方法中气化单元的示意图。

附图标记说明

1-渣包 2-中间包 3-结晶器 4-二次冷却区

5-振动装置 6-铸坯 7-输送辊道 8-切割设备

9-拉坯矫直机

100-气化单元 110-气化室 111-第二喷嘴 112-第一喷嘴

113-粗煤气出口 120-熔渣池 121-第三喷嘴 122-渣液出口

123-连通口

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种人造石的制备方法，如图1所示，将第一煤料和第一气化剂在气化单元中进行气化反应，得到熔融态渣液和粗煤气；将从所述气化单元排出的所述熔融态渣液直接铸造成为人造石。

本发明中，不将所述熔融态渣液激冷为固体的渣料排出气化单元，而是保持所述熔融态渣液的高温流动液态排渣，然后将所述熔融态渣液进入渣液成型***中进行铸造成为人造石。

根据本发明，该方法进一步包括：向所述气化单元中通入干渣粉，所述干渣粉为粉煤灰、电石生产渣、高炉渣和/或硫酸生产废渣，所述干渣粉的灰熔点为1150℃～1400℃，平均粒径为0.01mm～1mm。

本发明中，进一步添加由其他废渣得到的所述干渣粉，既可以将其它废渣如粉煤灰、硫酸废渣等熔融为液体制成人造石，实现其它废渣的利用；也可以降低所述气化单元排出粗煤气的温度。所述干渣粉可以不参与气化反应。所述干渣粉的特性主要是控制灰熔点和粒径，使其能够通过与粗煤气的接触换热转化后加入熔融态渣液，从而利于后续的铸造成型工序。

本发明中，在将第一煤料、干渣粉和第一气化剂都通入气化单元进行所述气化反应，从气化单元排出粗煤气和熔融态渣液，其中熔融态渣液进入渣液成型***铸造成为人造石。

根据本发明，优选情况下，所述气化反应包括先将所述第一气化剂与所述第一煤料进行一次接触，产生粗煤气和所述熔融态渣液；然后将所述粗煤气与所述干渣粉进行二次接触；其中，所述干渣粉将所述粗煤气降温并减少所述粗煤气中携带的干煤渣，同时所述粗煤气将所述干渣粉加热且形成的产物加入所述熔融态渣液。

根据本发明的一种优选实施方式，如图3所示，所述气化单元100包括气化室110和熔渣池120，所述熔渣池位于所述气化室的下方且与所述气化室连通；所述气化室的下部设有将所述第一煤料和所述第一气化剂喷入所述气化室内部的第一喷嘴111，在所述第一喷嘴的上方设有将所述干渣粉喷入所述气化室内部的第二喷嘴112；所述第一煤料和所述第一气化剂从所述第一喷嘴喷入所述气化室内部进行所述一次接触产生所述粗煤气和所述熔融态渣液；同时所述粗煤气向上流动与从所述第二喷嘴喷入所述气化室内部的所述干渣粉进行所述二次接触，以使所述粗煤气被降温并减少携带的煤渣量，同时所述干渣粉被加热且形成的产物加入所述熔融态渣液，进入所述熔渣池。

本发明中，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴均有多个，可以均匀环绕所述气化室设置。在所述气化室的顶部设有粗煤气出口113，用于将得到的粗煤气排出所述气化单元，可以提供到后续的废锅单元。在所述气化室的底部设有连通口123，通过该连通口将在所述气化室得到的熔融态渣液排入所述熔渣池。在所述熔渣池的底部还可以设有渣液出口122，用于出渣到后续的渣液成型***。

本发明中，所述气化单元可以为气化炉，例如可以为常压气流床气化炉(包括煤料和水煤浆气化炉)或融浴床气化炉。所述第一煤料和所述第一气化剂可以共用所述第一喷嘴，例如可以将所述第一气化剂通入所述第一煤料中，然后一起从所述第一喷嘴喷入所述气化室内。控制所述气化室内的温度为所述气化反应温度。

本发明中，气化炉还可以设有液位控制***、温度控制***及渣口开闭控制部件。所述气化室及熔渣池可以采用耐火材料衬里或水冷壁，也可以二者结合。

本发明中的所述气化单元或优选的气化炉，相比于现有技术，增加设置了所述第一喷嘴，同时取消了现有技术在所述连通口***设置的激冷部件。

本发明中，所述第一气化剂可以为氧气。所述第一煤料可以为低阶烟煤或褐煤及其半焦粉经磨粉后得到的产物。所述第一煤料的平均粒径可以为0.01～1mm。所述干渣粉的平均粒径可以为0.01～1mm。

根据本发明，优选情况下，所述气化反应还包括在所述熔渣池中将所述熔融态渣液与第二气化剂、第二煤料进行三次接触，使所述熔融态渣液和所述第二煤料进行熔渣气化同时维持所述熔渣池的温度。所述熔渣气化的原理是将第二煤料和第二气化剂(如氧气)喷入熔渣池中，利用熔渣池内的熔融态渣液高温实现气化；所述熔渣气化的过程中，所述第二煤料和第二气化剂喷入所述熔融态渣液还具有搅拌作用，控制第二煤料与第二气化剂的比例可以调节所述熔渣池的温度。所述熔渣池是对外封闭的。

根据本发明的一种优选实施方式，如图3所示，所述熔渣池还设有第三喷嘴121，用于向所述熔融态渣液中喷入所述第二气化剂和所述第二煤料，进行所述三次接触。

可以优选在所述熔渣池的中部的侧壁上设置所述第三喷嘴，更优选设置所述第三喷嘴在所述熔渣池的切线方向上。所述第三喷嘴可以有多个，可以均匀环绕所述熔渣池设置。

根据本发明，优选情况下，煤料和所述干渣粉的重量比为1:0.1～1:0.5。保证获得的产物可以作为人造石使用。

需要说明的是，本发明中，煤料的加入量考虑所述第一接触和所述第三接触中加入的所述第一煤料和所述第二煤料的总量，即所述第一煤料和所述第二煤料的总量与所述干渣粉的重量比为1:0.1～1:0.5。所述第二煤料可以与所述第一煤料相同，不再赘述。进一步地，为了满足最终得到的人造石的组成要求，优选所述第一煤料与所述第二煤料的重量比为1:0.1～1:0.3。

根据本发明，优选情况下，气化剂的用量为300Nm³/t煤～600Nm³/t煤。即相对于1吨煤需要气化剂300Nm³～600Nm³。保证煤料的充分气化，完成煤气化产生粗煤气。此处气化剂的用量为所述第一气化剂和所述第二气化剂的用量总和，具体所述第一气化剂的用量只要完成所述第一接触即可，所述第二气化剂的用量只要完成所述第三接触即可。所述第二气化剂可以与所述第二气化剂相同，不再赘述。

根据本发明，所述气化反应的温度控制高于所述煤料的熔点100℃。优选情况下，所述气化反应的温度为1300℃～1800℃，优选为1350℃～1500℃；所述气化反应的压力为0.1～0.5MPa；所述熔融态渣液的温度为1250℃～1700℃，优选为1350℃～1400℃。

根据本发明，所述气化单元液态排出的熔融态渣液不进行激冷而直接高温进入所述渣液成型***进行加工。优选情况下，所述铸造成为人造石的方法包括渣液连铸或渣液模铸。所谓连铸是将高温渣液经浇注、冷凝、切割而直接得到注坯的工艺。所谓模铸是将高温渣液浇注到一个个的渣模中，浇注块在结晶炉中逐渐降温，结晶固化为成形块，冷却后的块可直接作为建筑砌块，或作为板材加工的原料。

本发明中，将所述熔融态渣液进行所述铸造成为人造石。优选地，将所述熔渣池中的物质排出进行所述铸造成为人造石。所述熔渣池中的物质优选可以包括所述第一煤料经所述第一接触形成的熔融态渣液、所述干渣粉经所述第二接触形成的产物，以及所述第二煤料经所述第三接触形成的产物。

根据本发明，优选情况下，所述铸造成为人造石的过程在渣液成型***中实施，所述渣液成型***包括出渣单元、渣坯连铸单元和渣坯加工单元，在所述渣液成型***中，所述熔融态渣液以10℃/h～1200℃/h的降温速率由1250℃～1700℃降至室温。优选地，将所述熔渣池中的物质以10℃/h～1200℃/h的降温速率由1250℃～1700℃降至室温。在所述渣液成型***中，高温渣液逐渐冷却，优选所述降温速率可以为60℃/h～1200℃/h，以避免获得的人造石产品因应力变化出现崩裂的情况。

本发明一种优选实施方式中，所述渣液连铸采用弧形连铸机，包括主体设备、辅助设备、工艺性设备，以及自动控制与检测仪表四大部分组成。如图2所示，主体设备主要包括：浇注设备(渣包承运设备、中间包及其小车)，结晶器及其振动装置、二次冷却支撑导向装置、拉坯矫直设备、铸坯切割设备等。辅助设备主要包括出坯及精整设备(辊道、拉坯机、冷床等)。工艺设备主要包括中间包烘烤装置、结晶器润滑装置、供水及水处理设备等。自动控制与检测仪表主要包括结晶器液面的测量及显示***，过程控制及计算机等。

如图2所示，以所述熔融态渣液为例，所述渣液连铸的生产流程为：将熔融态渣液由渣包1经中间包2连续不断地注入一个或一组水冷铜制结晶器3。结晶器3的底部由引坯杆承托，引坯杆与结晶器3内壁四周严格密封。注入结晶器3的熔融态渣液进行强烈冷却，迅速形成具有一定形状和坯壳厚度的初始铸坯；当结晶器3内的熔融态渣液浇注到一定高度时，启动拉矫机，同时以振动装置5振动结晶器3，拉辊夹住引坯杆以一定速度拉出初始铸坯，经过二次冷却区4直至形成完全凝固的铸坯6。铸坯6经拉坯矫直机9矫直后，脱去引坯装置，再经切割设备8切割成定尺长度，由输送辊道7送至铸坯加工车间进一步加工为不同规格建筑材料。

本发明中，所述熔融态渣液，优选所述熔渣池中的物质经所述渣液成型得到的制品，经GB/T9966.1-2001规定进行测试，平均压缩强度满足天然石的要求，可以确定为人造石。

根据本发明，从所述气化单元还排出经所述气化反应产生的所述粗煤气，可以用于通过费托合成反应制备得到费托合成产物。优选情况下，如图1所示，该方法还包括在粗煤气后处理***中将所述粗煤气经过在废锅单元中进行冷却、在煤气净化单元中进行净化、在变换单元中进行变换和在费托合成单元中进行费托合成反应，以生产得到费托合成产物。

本发明中，所述废锅为废热锅炉，为用于将所述粗煤气进行换热降温为低温煤气的设备。所述废锅可以在所述气化室的正上方顶置，也可以侧置，然后采用连通管连通所述气化室。优选所述低温煤气的温度为400℃～200℃。

具体可以例如，由气化炉的气化室产生的粗煤气进入气化室上方的废锅单元，然后将得到的所述低温煤气通入煤气净化单元，如洗涤塔，以水洗涤所述低温煤气，然后从洗涤塔的顶部排出净化煤气，在洗涤塔的底部排出洗涤废水。

所述变换单元用于将煤气中的CO和H₂的比例调变为适合进行费托合成反应，可以采用本领域常规的方法和设备，不再赘述。所述费托合成单元为将CO和H₂组成的合成气在费托催化剂存在下进行费托合成反应，可以采用本领域常规的设备，不再赘述。

根据本发明，还可以实现能量利用。优选情况下，如图1所示，该方法还包括在能量利用***中将所述冷却产生的蒸汽和所述净化产生的部分煤气在燃气蒸汽联合发电单元中进行燃气蒸汽联合发电，并产生热废气。所述燃气蒸汽联合发电单元可以为本领域常规使用的设备，例如蒸汽轮机和燃气轮机。

根据本发明，优选情况下，如图1所示，该方法还包括在进料***中利用所述热废气将原煤经煤磨粉单元和将废渣经废渣磨粉单元分别进行研磨，分别得到所述第一煤料、所述第二煤料和所述干渣粉，并以氮气或CO₂为载气分别经气力输送单元输送到所述气化单元。所述煤磨粉单元、所述废渣磨粉单元可以为本领域常规使用的设备，只要研磨得到满足本方法的煤料和干渣粉的平均粒径即可，例如可以平均粒径为0.01mm～1mm。所述气力输送单元可以为本领域常规使用的设备，例如三仓泵，由常压料仓、变压仓和发料仓组成。

本发明中，可以设置空气分离装置用于为本发明的方法提供作为气化剂的氧气，和用于气力输送单元的氮气。空气分离装置可以为本领域常规使用的设备。

本发明还提供了一种本发明方法制得的人造石，该人造石按照GB/T9966.1-2001规定测试得到的平均压缩强度超过100MPa。

本发明中，在渣液成型***最后得到的产物按照GB/T9966.1-2001规定进行测试，平均压缩强度超过100MPa，是一种性能达到或超过天然石的人造石。优选平均压缩强度为100～120MPa。

所述人造石的组成可以包括氧化铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钾、氧化钠等，进一步根据GB/T 17412.1-1998可以确定该人造石含有火成岩成分，例如可以为花冈岩(Granite)、流纹岩(Rhyolite)、闪长岩(Diorite)、安山岩(Andesite)、辉长石(Gabbro)、玄武岩(Basalt)或橄榄岩(Peridotite)等。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，按照GB/T9966.1-2001《天然饰面石材试验方法第一部分：干燥、水饱和、冻融循环后压缩强度》的规定测试由渣液成型***获得的产物的平均压缩强度：

具体地，按标准要求将得到的产物的样品干燥冷却后测量边长，测量精确到0.5mm，计算受力面积；然后将样品置于试验机下压板中心部位，匀速施加载荷直至样品破裂，记录最大破坏载荷；试验过程最大破坏力除以受压面积计算压缩强度；采用济南学府机电设备有限公司型号YES-2000A的数显液压式压力试验机进行测试。

以下实施例中的原煤为来自神东矿区大柳塔矿的煤，物性参数为水分含量10.21重量％，灰分含量11.83重量％，挥发分含量31.91重量％，固定碳含量46.05重量％。

废渣来自神木电场，粉煤灰，组成为51重量％SiO₂、17.7重量％Al₂O₃、6.21重量％Fe₂O₃、12.64重量％CaO、1.96重量％MgO、4.59重量％SO₃，粉煤灰的平均粒度为0.1mm，堆比重为0.7吨/m³，水分含量为2重量％。

实施例1

本实施例说明本发明的人造石的制备方法。

按照图1所示的流程

(1)气化：将神东矿区大柳塔矿煤经煤磨粉单元研磨为煤料(平均粒径为0.09mm)，将神木电场粉煤灰经废渣磨粉单元研磨为干渣粉(平均粒径为0.09mm)，然后分别经气力输送单元加入气化单元与氧气接触进行气化反应，煤料的加入总量为500kg/km³合成气，干渣粉加入量为100kg/km³合成气，气化剂(氧气)的加入总量为350Nm³/km³合成气，气化反应的温度为1400℃。

气化单元为气化炉，如图3所示，在气化室的侧壁设置有喷入第一煤料和第一气化剂的第一喷嘴，以及喷入干渣粉的第二喷嘴，第二喷嘴设在第一喷嘴上方。气化室的下方为熔渣池，熔渣池中部设有第三喷嘴用于喷入第二煤料和第二气化剂进熔渣池内的渣液中。渣液温度为1400℃。

(2)煤气费托合成：气化反应排出的粗煤气上行经过废热锅炉(简称废锅)冷却为低温煤气，废锅没有产生挂渣问题，废锅产生的蒸汽送燃气蒸汽联合发电单元进行发电。低温煤气温度为230℃。低温煤气送入洗涤塔，以水洗涤净化为净化煤气送入变换单元，再送入费托合成单元进行费托合成反应生产柴油；其中洗涤用水量减少。

(3)制人造石：熔渣池内的渣液排出进行渣液连铸，如图2所示采用弧形连铸机，渣液由渣包经中间包连续不断地注入一个或一组水冷铜制结晶器。结晶器底部由引坯杆承托，引坯杆与结晶器内壁四周严格密封。注入结晶器的渣液受到强烈冷却后，迅速形成具有一定形状和坯壳厚度的铸坯。当结晶器内渣液浇注到一定高度时，启动拉矫机，结晶器同时振动，拉辊夹住引坯杆以一定速度拉出，直至铸坯完全凝固，得渣液连铸产物。将渣液连铸产物取样进行测定，平均压缩强度为100MPa，确定为具有优于天然石材强度性能的人造石。

将渣液连铸产物经矫直后，脱去引坯装置，再切割成定尺长度，由输送辊道送至铸坯加工车间进一步加工为不同规格建筑材料。

实施例2

本实施例说明本发明的人造石的制备方法。

按照图1所示的流程

(1)气化：将神东矿区补连塔矿煤经煤磨粉单元研磨为煤料(平均粒径为1mm)，将硫酸废渣经废渣磨粉单元研磨为渣粉(平均粒径为0.1mm)，然后分别经气力输送单元加入气化单元与氧气接触进行气化反应，煤料的加入总量为500kg/km³合成气，干渣粉加入量为100kg/km³合成气，气化剂(氧气)的加入总量为400Nm³/km³合成气，气化反应的温度为1350℃。

气化单元为气化炉，如图3所示，在气化室的侧壁设置有喷入第一煤料和第一气化剂的第一喷嘴，以及喷入干渣粉的第二喷嘴，第二喷嘴设在第一喷嘴上方。气化室的下方为熔渣池，熔渣池中部设有第三喷嘴用于喷入第二煤料和第二气化剂进熔渣池内的渣液中。渣液温度为1300℃。

(2)煤气费托合成：气化反应排出的粗煤气上行经过废热锅炉(简称废锅)冷却为低温煤气，废锅没有产生挂渣问题，废锅产生的蒸汽送燃气蒸汽联合发电单元进行发电。低温煤气温度为210℃。低温煤气送入洗涤塔，以水洗涤净化为净化煤气送入变换单元，再送入费托合成单元进行费托合成反应生产柴油；其中洗涤用水量减少。

(3)制人造石：熔渣池内的渣液排出进行渣液连铸，如图2所示采用弧形连铸机，渣液由渣包经中间包连续不断地注入一个或一组水冷铜制结晶器。结晶器底部由引坯杆承托，引坯杆与结晶器内壁四周严格密封。注入结晶器的渣液受到强烈冷却后，迅速形成具有一定形状和坯壳厚度的铸坯。当结晶器内渣液浇注到一定高度时，启动拉矫机，结晶器同时振动，拉辊夹住引坯杆以一定速度拉出，直至铸坯完全凝固，得渣液连铸产物。将渣液连铸产物取样进行测定，平均压缩强度为110MPa，确定为具有优于天然石材强度性能的人造石。

将渣液连铸产物经矫直后，脱去引坯装置，再切割成定尺长度，由输送辊道送至铸坯加工车间进一步加工为不同规格建筑材料。

实施例3

本实施例说明本发明的人造石的制备方法。

按照图1所示的流程

(1)气化：将神东矿区上湾煤经煤磨粉单元研磨为煤料(平均粒径为0.01mm)，将电石废渣经废渣磨粉单元研磨为干渣粉(平均粒径为1mm)，然后分别经气力输送单元加入气化单元与氧气接触进行气化反应，煤料的加入总量为450kg/km³合成气，渣粉加入量为100kg/km³合成气，气化剂(氧气)的加入总量为400Nm/km³合成气，气化反应的温度为1350℃。

气化单元为气化炉，如图3所示，在气化室的侧壁设置有喷入第一煤料和第一气化剂的第一喷嘴，以及喷入干渣粉的第二喷嘴，第二喷嘴设在第一喷嘴上方。气化室的下方为熔渣池，熔渣池中部设有第三喷嘴用于喷入第二煤粉和第二气化剂进熔渣池内的渣液中。渣液温度为1300℃。

(2)煤气费托合成：气化反应排出的粗煤气上行经过废热锅炉(简称废锅)冷却为低温煤气，废锅没有产生挂渣问题，废锅产生的蒸汽送燃气蒸汽联合发电单元进行发电。低温煤气温度为230℃。低温煤气送入洗涤塔，以水洗涤净化为净化煤气送入变换单元，再送入费托合成单元进行费托合成反应生产柴油；其中洗涤用水量减少。

(3)制人造石：熔渣池内的渣液排出进行渣液连铸，如图2所示采用弧形连铸机，渣液由渣包经中间包连续不断地注入一个或一组水冷铜制结晶器。结晶器底部由引坯杆承托，引坯杆与结晶器内壁四周严格密封。注入结晶器的渣液受到强烈冷却后，迅速形成具有一定形状和坯壳厚度的铸坯。当结晶器内渣液浇注到一定高度时，启动拉矫机，结晶器同时振动，拉辊夹住引坯杆以一定速度拉出，直至铸坯完全凝固，得渣液连铸产物。将渣液连铸产物取样进行测定，平均压缩强度为120MPa，确定为具有优于天然石材强度性能的人造石。

将渣液连铸产物经矫直后，脱去引坯装置，再切割成定尺长度，由输送辊道送至铸坯加工车间进一步加工为不同规格建筑材料。

由实施例1-3可以看出，本发明可以利用煤气化产生的煤渣混合其他废渣生产人造石，实现废渣的废物利用。

Claims (14)

1.一种人造石的制备方法，包括：

将第一煤料和第一气化剂在气化单元中进行气化反应，得到熔融态渣液和粗煤气；将从所述气化单元排出的所述熔融态渣液直接铸造成为人造石。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法进一步包括：向所述气化单元中通入干渣粉，所述干渣粉为粉煤灰、电石生产渣、高炉渣和/或硫酸生产废渣，所述干渣粉的灰熔点为1150℃～1400℃，平均粒径为0.01mm～1mm。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述气化反应包括先将所述第一气化剂与所述第一煤料进行一次接触，产生粗煤气和所述熔融态渣液；然后将所述粗煤气与所述干渣粉进行二次接触；其中，所述干渣粉将所述粗煤气降温并减少所述粗煤气中携带的干煤渣，同时所述粗煤气将所述干渣粉加热且形成的产物加入所述熔融态渣液。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述气化单元包括气化室和熔渣池，所述熔渣池位于所述气化室的下方且与所述气化室连通；所述气化室的下部设有将所述第一煤料和所述第一气化剂喷入所述气化室内部的第一喷嘴，在所述第一喷嘴的上方设有将所述干渣粉喷入所述气化室内部的第二喷嘴；

所述第一煤料和所述第一气化剂从所述第一喷嘴喷入所述气化室内部进行所述一次接触，产生所述粗煤气和所述熔融态渣液；同时所述粗煤气向上流动与从所述第二喷嘴喷入所述气化室内部的所述干渣粉进行所述二次接触，以使所述粗煤气被降温并减少携带的煤渣量，同时所述干渣粉被加热且形成的产物加入所述熔融态渣液，进入所述熔渣池。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述气化反应还包括在所述熔渣池中将所述熔融态渣液与第二气化剂、第二煤料进行三次接触，使所述熔融态渣液和所述第二煤料进行熔渣气化，同时维持所述熔渣池的温度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述熔渣池设有第三喷嘴，用于向所述熔融态渣液中喷入所述第二气化剂和所述第二煤料，进行所述三次接触。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其中，煤料和所述干渣粉的重量比为1:0.1～1:0.5，气化剂的用量为300Nm³/t煤～600Nm³/t煤。

8.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法，其中，所述气化反应的温度为1300℃～1800℃，所述气化反应的压力为0.1～0.5MPa；所述熔融态渣液的温度为1250℃～1700℃。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述铸造成为人造石的方法包括渣液连铸或渣液模铸。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述铸造成为人造石的过程在渣液成型***中实施，所述渣液成型***包括出渣单元、渣坯连铸单元和渣坯加工单元；在所述渣液成型***中，所述熔融态渣液以10℃/h～1200℃/h的降温速率由1250℃～1700℃降至室温。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括在粗煤气后处理***中将所述粗煤气经过在废锅单元中进行冷却、在煤气净化单元中进行净化、在变换单元中进行变换和在费托合成单元中进行费托合成反应，以生产得到费托合成产物。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法还包括在能量利用***中将所述冷却产生的蒸汽和所述净化产生的部分煤气在燃气蒸汽联合发电单元中进行燃气蒸汽联合发电，并产生热废气。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括在进料***中利用所述热废气将原煤经煤磨粉单元和将废渣经废渣磨粉单元分别进行研磨，分别得到所述第一煤料、所述第二煤料和所述干渣粉，并以氮气或CO₂为载气分别经气力输送单元输送到所述气化单元。

14.一种由权利要求1-13中任意一项所述的方法制得的人造石，该人造石按照GB/T9966.1-2001规定测试得到的平均压缩强度超过100MPa。