[發明專利]通過酸蝕和有氧煅燒提高油頁巖半焦白度的方法

有效

• 申請號: 202010082891.5
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111115647B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 王愛勤;許江;牟斌;宗莉;朱永峰;康玉茹;惠愛平;楊芳芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明公開了一種油頁巖半焦轉白的方法，是先將油頁巖半焦破碎后均勻分散到酸溶液中，在溫度為60~90℃下反應2~12h，離心、洗滌、壓濾得到固體產物；再將固體產物用對輥機壓成厚度為0.5~1 mm的薄片，然后在空氣氛中600~1100℃下煅燒1?4 h，得到油頁巖半焦轉白產品。本發明采用酸蝕和有氧煅燒相結合的兩步法，有效除去油頁巖半焦中的有機質和致色金屬離子，將黑色油頁巖半焦轉變為白色，拓展油頁巖半焦在功能材料領域中的高值化應用。另外，本發明的轉白工藝步驟簡單、反應條件溫和，可操作性強，過程易于控制，能耗低。工藝中酸溶液可以循環使用，無三廢排放，整個流程易于實現工業化。

技術領域

本發明涉及一種提高油頁巖半焦白度的方法，具體涉及一種通過酸蝕和有氧煅燒提高油頁巖半焦白度的方法，屬于固廢資源化利用及深加工高值利用技術領域。

背景技術

我國油頁巖儲量豐富，僅次于美國、巴西、俄羅斯等國。油頁巖經低溫干餾（500~800℃）可提取頁巖油，得到的固體廢棄物稱為半焦。半焦中含有大量礦物如高嶺石、云母以及硫鐵礦等。目前將半焦作為固廢堆存，隨著堆存量的增加，占用土地面積越來越大，對生態環境造成破壞，而且經雨水淋濾產生的滲濾液會對土壤、地下水質量造成危害，硫含量較高的半焦長期露天堆存還存在自燃的風險。因此，半焦堆存不僅造成了資源浪費，而且會引起嚴重的土壤、水、生態環境污染，迫切需要從礦物學、材料學、物理化學等多重視角開發油頁巖半焦高效利用的新工藝。

油頁巖中的礦物質主要是黏土礦物，但由于半焦中含有一定量的有機質，使其呈黑色；同時也由于半焦中含有變價致色金屬離子，使其在除去有機碳后仍呈現磚紅色或灰黃色。由于油頁巖半焦顏色較深，直接影響最終產品的品質，所以目前對油頁巖半焦的利用僅局限在路基填料、肥料填料等低端利用領域，在功能填料、補強材料、顏料、雜化抗菌劑、吸附材料等領域中的應用多屬空白。所以，如何將黑色油頁巖半焦轉變成白色，實現油頁巖半焦產品在功能材料領域中的應用，成為制約油頁巖半焦高值化利用的關鍵技術難題之一，也是近年來業內關注的焦點，但目前仍沒有相關研究報道和應用先例。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過酸蝕和有氧煅燒提高油頁巖半焦白度的方法。

本發明提高油頁巖半焦白度的方法，是先將油頁巖半焦破碎后均勻分散到酸溶液中,在溫度為60~90℃下反應2~12h，離心、洗滌、壓濾得到固體產物，并控制壓濾后固體產物含水率小于40%；再將固體產物用對輥機壓成厚度為0.5~1 mm的薄片（有利于產物的高溫煅燒，保證煅燒后樣品性質和組成更加穩定和均一），然后在空氣氛中600~1100℃下煅燒1-4h，得到油頁巖半焦轉白產品。

所述酸溶液為濃度0.5~2.0 mol/L的鹽酸、硫酸、磷酸的一種；半焦粉末與酸溶液的質量比為1:5~1:20。

圖1為油頁巖半焦和轉白產品（BJZB-3、BJZB-6）的數碼照片。從圖1可以看出，利用本發明方法將黑色油頁巖半焦轉變為白色產品。白色產品的CIE-L *a*b*顏色參數范圍為：L*：78.51~80.88，a*：1.34~3.28，b*：9.49~12.53。油頁巖半焦轉白產品均具有較高的L* 和較低的a*值，這說明本發明的轉白方法穩定高效、切實可行，為油頁巖半焦在功能材料等領域的高值化利用奠定了基礎。

綜上所述，本發明采用酸蝕和有氧煅燒相結合的兩步法，有效除去油頁巖半焦中的有機質和致色金屬離子，將黑色油頁巖半焦轉變為白色，拓展油頁巖半焦在功能材料領域中的高值化應用。在實現固廢資源高值利用的同時，減少油頁巖半焦固廢堆存對環境質量和生態安全的影響。另外，本發明的轉白工藝步驟簡單、反應條件溫和，可操作性強，過程易于控制，能耗低。工藝中酸溶液可以循環使用，無三廢排放，整個流程易于實現工業化。

附圖說明

圖1為油頁巖半焦、半焦在900℃煅燒2h樣品（BJ-900）、油頁巖半焦在1000℃煅燒2h樣品（BJ-1000）和半焦轉白產品（BJZB-3、BJZB-6）的數碼照片。

具體實施方式