一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法专利检索-浮选选择性沉积法专利检索查询-专利查询网

一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法
申请号	CN202211699080.5	申请日	2022-12-28	公开(公告)号	CN116063058B	公开(公告)日	2024-03-05
申请人	中国矿业大学;			发明人	田全志; 张海军; 孙浩; 王海楠; 潘银海; 赵振洋; 姚朔; 位都;
摘要	本发明公开了一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，涉及节能环保技术领域。本发明是利用煤基固废浸出液进行二氧化碳矿化，得到矿化渣；将浸出灰渣进行浮选后得到浮选尾灰，最后再利用矿化渣和浮选尾灰结合激发剂制成井下填充用胶凝材料。本发明利用煤基固废不仅能够吸附烟气中的二氧化碳，实现碳减排的目标，同时还能利用固废进行井下填充，本发明实现了煤基固废的高价值利用。
权利要求	1.一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、浸出；将煤基固废置于水中浸出，加入酸调整溶液pH值为6‑7，浸出时间1‑2h，固液分离，收集浸出液以及浸出灰渣；所述浸出液中钙、镁含量不低于20wt％；步骤2、二氧化碳矿化；将浸出液吸附二氧化碳气体，矿化后形成碳酸盐沉淀，固液分离后得到的水溶液返回步骤1中用于煤基固废浸出使用，固液分离得到矿化渣备用；步骤3、浮选；将步骤1所述浸出灰渣置于水中，加入捕收剂和起泡剂进行浮选分离，以去除残碳，得到浮选尾灰；步骤4、将所述浮选尾灰和所述矿化渣混合，同时添加激发剂，混合搅拌后得到可用于井下充填的胶凝材料。 2.根据权利要求1所述煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，步骤 1所述煤基固废为煤灰、煤气化渣中至少一种。 3.根据权利要求1所述煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，步骤 1中煤基固废与水的固液比为5‑10:1。 4.根据权利要求1所述煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，步骤 1中酸为盐酸。 5.根据权利要求1所述煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，步骤 3所述捕收剂为柴油或煤油。 6.根据权利要求1所述煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，步骤 3所述起泡剂为仲辛醇或甲基异丁基甲醇。 7.根据权利要求1所述煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，其特征在于，步骤 4中所述浮选尾灰、矿化渣质量比为(8‑9):(1‑2)，所述激发剂为模数1.2‑1.5的硅酸钠溶液，其中激发剂的加入量：浮选尾灰和矿化渣总质量为0.3‑0.7。
说明书全文	一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法技术领域 [0001] 本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法。背景技术 [0002] 煤基固废是指煤炭开采、洗选和加工利用过程中产生的固体废弃物，大量的堆存不仅占用土地面积，同时还会对土壤、大气和水体等周围环境造成污染。煤基固废处置是煤炭清洁高效利用过程中的关键一环，同时，碳减排问题已成为国际各方关切的政治、经济、环境问题的综合体。煤基固废作为产量最大、利用率较低的固废，尽管其在胶凝材料利用方面做了较多的研究，但如何将其用在CO2矿化固定等研究方面鲜有报道。发明内容 [0003] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，该方法实现了煤基固废的高价值利用，不仅能够用于吸附二氧化碳，同时还可以用于井下充填。 [0004] 本发明是采用以下技术方案实现的： [0005] 一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，包括以下步骤： [0006] 步骤1、浸出；将煤基固废置于水中浸出，加入酸调整溶液pH值为6‑7，浸出时间1‑2h，固液分离，收集浸出液以及浸出灰渣； [0007] 步骤2、二氧化碳矿化；将浸出液吸附二氧化碳气体，矿化后形成碳酸盐沉淀，固液分离后得到的水溶液返回步骤1中用于煤基固废浸出使用，固液分离得到矿化渣备用； [0008] 步骤3、浮选；将步骤1所述浸出灰渣置于水中，加入捕收剂和起泡剂进行浮选分离，以去除残碳，得到浮选尾灰； [0009] 步骤4、将所述浮选尾灰和所述矿化渣混合，同时添加激发剂，混合搅拌后得到可用于井下充填的胶凝材料。 [0010] 优选的，步骤1所述煤基固废为煤灰、煤气化渣中至少一种。 [0011] 优选的，步骤1中煤基固废与水的固液比为5‑10：1。 [0012] 优选的，步骤1中浸出液中钙、镁含量不低于20wt％。本发明可以采用循环浸出的方式，使得浸出液中镁钙含量浓度不低于20wt％。 [0013] 优选的，本发明步骤1中酸为盐酸。 [0014] 优选的，步骤3所述捕收剂为柴油、煤油。优选的，步骤3所述起泡剂为仲辛醇或甲基异丁基甲醇。其中1吨浸出灰渣进行浮选处理，其中捕收剂的使用量为3‑10kg。起泡剂的使用量为2‑10kg。 [0015] 优选的，步骤4中所述浮选尾灰、矿化渣以及激发剂的质量比为(8‑9):(1‑2)，所述激发剂为模数1.2‑1.5的硅酸钠溶液，其中激发剂的加入量：浮选尾灰和矿化渣总质量为0.3‑0.7。 [0016] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0017] 本发明提供了一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，该方法是利用煤基固废浸出液进行二氧化碳矿化，得到矿化渣；将浸出灰渣进行浮选后得到浮选尾灰，最后再利用矿化渣和浮选尾灰结合激发剂制成井下填充用胶凝材料。本发明利用煤基固废不仅能够吸附烟气中的二氧化碳，实现碳减排的目标，同时还能利用固废进行井下填充，本发明实现了煤基固废的高价值利用。附图说明 [0018] 图1为本发明的工艺流程图。具体实施方式 [0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例所采用的煤基固废为宁夏某气化厂的气化细渣，其中煤气化细渣中各成分的质量百分比如下： [0020] SiO2：55.26％，Al2O3：17.45％，Fe2O3：8.05％，CaO：7.75％，MgO：3.47％，其余为残碳以及不可避免的杂质，烧失量为21.83％。 [0021] 实施例1 [0022] 一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，步骤如下： [0023] 步骤1、浸出；将煤基固废进行粉碎至粒度小于74μm，然后置于水中(固液比为10：1)浸出，加入盐酸调整溶液pH值为6.5，搅拌浸泡处理1.5h，固液分离，并在浸出液中添加新鲜煤基固废，添加适量水，以保持固液比仍旧为10:1，循环浸出，使得浸出液中钙、镁浓度达到20％；收集浸出液以及浸出灰渣； [0024] 步骤2、二氧化碳矿化；将浸出液吸附二氧化碳气体，矿化后形成碳酸盐沉淀，固液分离后得到的水溶液返回步骤1中用于煤基固废浸出使用，固液分离得到矿化渣备用； [0025] 步骤3、浮选；将步骤1所述浸出灰渣置于水中，加入捕收剂和起泡剂进行浮选分离，以去除残碳，得到浮选尾灰；其中捕收剂为煤油。起泡剂为仲辛醇。其中1吨浸出灰渣进行浮选处理，其中捕收剂的使用量为7kg。起泡剂的使用量为5kg。其中浮选尾灰中精矿产率为30.67％，烧失量57.68％，浮选尾灰产率69.33％，烧失量为4.53％； [0026] 步骤4、称取质量比为8.0:2.0浮选尾灰和矿化渣，选取模数为1.2的硅酸钠溶液，然后将硅酸钠溶液与浮选尾灰、矿化渣的固体物料混合搅拌，其中硅酸钠与固体物料的质量比为0.5，即可得到可用于井下充填的胶凝材料。 [0027] 将本发明的胶凝材料制成充20×20×20mm块体，养护28天后，抗压强度达到5MPa。 [0028] 实施例2 [0029] 以下实施例所采用的煤基固废为枣庄某气化厂的煤气化渣，各成分的质量百分比如下： [0030] SiO2：41.78％，Al2O3：18.50％，Fe2O3：14.17％，CaO：14.64％，MgO：1.56％，其余为残碳以及不可避免的杂质，烧失量为23.73％。 [0031] 一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，步骤如下： [0032] 步骤1、浸出；将煤基固废进行粉碎至粒度小于74μm，然后置于水中(固液比为8：1)浸出，加入盐酸调整溶液pH值为6，搅拌浸泡处理1h，固液分离，并在浸出液中添加新鲜煤基固废，添加适量水，以保持固液比仍就为8:1，循环浸出，使得浸出液中钙、镁浓度达到20％；收集浸出液以及浸出灰渣； [0033] 步骤2、二氧化碳矿化；将浸出液吸附二氧化碳气体，矿化后形成碳酸盐沉淀，固液分离后得到的水溶液返回步骤1中用于煤基固废浸出使用，固液分离得到矿化渣备用； [0034] 步骤3、浮选；将步骤1所述浸出灰渣置于水中，加入捕收剂和起泡剂进行浮选分离，以去除残碳，得到浮选尾灰；其中捕收剂为柴油，起泡剂为仲辛醇。其中1吨浸出灰渣进行浮选处理，其中捕收剂的使用量为8kg。起泡剂的使用量为5kg。其中浮选尾灰中精矿产率为63.00％，烧失量43.27％，浮选尾灰产率37.00％，烧失量为5.93％； [0035] 步骤4、称取质量比为8.5:1.5浮选尾灰和矿化渣，选取模数为1.5的硅酸钠溶液，然后将硅酸钠溶液加入到浮选尾灰、矿化渣的固体物料中进行搅拌，控制硅酸钠溶液与上述固体物料的质量比为0.6，即可得到可用于井下充填的胶凝材料。 [0036] 将本发明的胶凝材料制成充20×20×20mm块体，养护28天后，抗压强度达到4.5MPa。 [0037] 实施例3 [0038] 以下实施例所采用的某电厂粉煤灰，各成分的质量百分比如下： [0039] SiO2：45.20％，Al2O3：32.70％，Fe2O3：3.56％，CaO：7.79％，MgO：2.58％，其余为残碳以及不可避免的杂质，烧失量为15.93％。 [0040] 一种煤基固废协同二氧化碳矿化的综合利用方法，步骤如下： [0041] 步骤1、浸出；将煤基固废进行粉碎至粒度小于74μm，然后置于水中(固液比为6：1)浸出，加入盐酸调整溶液pH值为7，搅拌浸泡处理2h，固液分离，并在浸出液中添加新鲜煤基固废，添加适量水，以保持固液比仍旧为6:1，循环浸出，使得浸出液中钙、镁浓度达到20％；收集浸出液以及浸出灰渣； [0042] 步骤2、二氧化碳矿化；将浸出液吸附二氧化碳气体，矿化后形成碳酸盐沉淀，固液分离后得到的水溶液返回步骤1中用于煤基固废浸出使用，固液分离得到矿化渣备用； [0043] 步骤3、浮选；将步骤1所述浸出灰渣置于水中，加入捕收剂和起泡剂进行浮选分离，以去除残碳，得到浮选尾灰；其中捕收剂为煤油。起泡剂为甲基异丁基甲醇MIBC。其中1吨浸出灰渣进行浮选处理，其中捕收剂的使用量为4kg。起泡剂的使用量为2kg。其中浮选尾灰中精矿产率为34.47％，烧失量39.36％，浮选尾灰产率65.43％，烧失量为3.62％； [0044] 步骤4、称取质量比为8.0:2.0浮选尾灰和矿化渣，选取模数为1.3的硅酸钠溶液，然后将硅酸钠溶液与浮选尾灰、矿化渣的固体物料进行混合搅拌，其中硅酸钠溶液与固体物料的质量比为0.4，即可得到可用于井下充填的胶凝材料 [0045] 将本发明的胶凝材料制成充20×20×20mm块体，养护28天后，抗压强度达到10MPa。 [0046] 需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

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