[發明專利]一種加速煤矸石生態穩定化的方法

在審

• 申請號: 202210394793.4
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114733872A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 胡學偉;胡寒;田森林;趙群;黃建洪;李英杰;史建武;劉樹根
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B3/38;B09B3/60;B09B3/80;B09B5/00
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張玉

本發明公開了一種加速煤矸石生態穩定化的方法，所述方法包括以下步驟：將破碎后的煤矸石與硫氧化菌在脫硫風化池中進行周期性浸出與瀝干的循環處理，得到脫硫風化煤矸石和混合浸出液；脫硫風化浸出液進行菌水分離，菌懸液回流至脫硫風化池繼續用于煤矸石脫硫風化；菌水分離上清液與堿性填料進行中和絮凝，得到中和絮凝膠體和濾液，將濾液與中和過程中產生的氣體一并回流至脫硫風化池；中和絮凝膠體與脫硫風化后煤矸石混合，形成煤矸石風化土基質。本發明可對煤矸石中硫化礦物與鐵鋁礦物進行快速氧化浸出，促進煤矸石的結構脆化粉化，并對鐵鋁離子進行礦物重構與膠體團聚，提升煤矸石風化產物的透氣保墑蓄肥能力，實現煤矸石的快速生態穩定化。

技術領域

本發明屬于生態修復技術領域，具體涉及一種加速煤矸石生態穩定化的方法。

背景技術

社會經濟發展需要大量能源消耗，煤炭作為主要的能源供給來源，其生產過程中伴生有大量的煤矸石，其產生量約為煤炭產量的10~15%。煤矸石在化學組分中含有硫化礦物、鐵鋁礦物、稠環芳烴等多種物質。煤矸石的大量堆存，產生諸多環境問題：（1）占用大量土地；（2）因為其含有的硫化礦物（如黃鐵礦等），在環境中可氧化為二氧化硫及硫酸，對大氣、水及周邊土壤造成污染。

煤矸石主要利用途徑為煤矸石發電及建材生產，其中煤矸石發電對煤矸石的熱值要求較高，且設備投資較大；煤矸石用于制造建材則存在經濟運輸半徑小，適用范圍局限性大等問題。煤炭開采區生態破壞大，對生態恢復、封場閉庫等都需要大量的基質土。因此，亟需開發一種煤矸石生態穩定化的新技術，以實現大量低熱值、低價值煤矸石的無害化處理處置，以及礦區的生態恢復。

申請公布號為CN 110090847A的專利公布了一種含硫化礦物廢石快速風化成土的方法。該專利需要人為曝氣攪拌，運行成本高；浸出液外排造成二次污染；鐵鋁等膠體團聚組分未得到利用。

發明內容

針對煤矸石處理處置及生態修復的需要，本發明提出了一種加速煤矸石生態穩定化的方法。

本發明通過以下技術方案實現：

（1）將破碎后的煤矸石與硫氧化菌菌液在脫硫風化池中進行周期性浸出與瀝干，得到脫硫風化煤矸石和混合浸出液；

（2）將步驟（1）所得混合浸出液進行菌-水分離，得到菌懸液和上清液，所得菌懸液回流至脫硫風化池繼續用于煤矸石脫硫風化；

（3）將步驟（2）所得上清液與堿性填料進行中和絮凝，固液分離得到中和絮凝膠體和濾液，所得濾液以及中和絮凝過程中產生的氣體一并回流至脫硫風化池；

（4）將步驟（3）所得中和絮凝膠體與步驟（1）所得脫硫風化煤矸石進行均質混合，形成煤矸石風化土基質。

優選的，步驟（1）中所得煤矸石破碎粒徑在5mm-300mm。

進一步的，步驟（1）中，煤矸石的破碎粒徑為10-100mm。

優選的，步驟（1）中所述硫氧化菌為硫桿菌屬、嗜熱硫葉菌屬、硫化芽孢桿菌屬、氧化鐵桿菌、高溫嗜酸古細菌、微螺球菌屬、金屬球菌屬、嗜酸熱類球菌屬中一種或幾種的混合物。

優選的，本發明所述的硫氧化菌為嗜酸硫桿菌屬、嗜熱硫葉菌屬、硫化芽孢桿菌屬、硫化鐵桿菌中的一種或幾種的混合物。

優選的，步驟（1）中所述周期性的浸出的生物浸出環境為氧化還原電位在50-600mv，pH在1-5，溶解氧在0.5-9mg/L，浸出時間在1h-500h，硫氧化菌濃度為10³-10⁹ cfu/ml。

進一步的，步驟（1）中，脫硫風化池中氧化還原電位為300-600mV，pH在2-4，溶解氧濃度為2-9mg/L，硫氧化菌濃度為10⁶-10⁹cfu/ml，浸出時間為10-150h。