[發(fā)明專利]一種煤矸石山煤矸石礦堆資源化封存用復(fù)合材料及其應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211688015.2 | 申請日： | 2022-12-27 |
| 公開（公告）號： | CN116023114A | 公開（公告）日： | 2023-04-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 許澤勝 | 申請（專利權(quán)）人： | 許澤勝 |
| 主分類號： | C04B28/26 | 分類號： | C04B28/26;C04B111/27 |
| 代理公司： | 北京鑫瑞森知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11961 | 代理人： | 王前明 |
| 地址： | 100083 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 煤矸石 資源 封存 復(fù)合材料 及其 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種煤矸石山煤矸石礦堆資源化封存用復(fù)合材料及其應(yīng)用，涉及煤矸石山生態(tài)治理及煤矸石資源化利用領(lǐng)域。本發(fā)明是利用就地取材的煤矸石作為主要原料制成一種對煤矸石山的煤矸石礦堆進行封存的材料。本發(fā)明封存用復(fù)合材料是由煤矸石膠凝材料和煤矸石骨料按質(zhì)量比為100:(25～35)混合而成，其中煤矸石膠凝材料是先將煤矸石粉料進行焙燒活化，冷卻后依次加入復(fù)合粘結(jié)固化劑、減水劑和保水劑，充分攪拌后制備而成。本發(fā)明復(fù)合材料具有成本低的特點，同時利用該復(fù)合材料對煤矸石進行封存也不會引入雜質(zhì)，提高了煤矸石資源的純度以及利用率。同時本發(fā)明復(fù)合材料能夠阻隔雨水對煤矸石的滲透，隔絕空氣，避免自燃現(xiàn)象。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煤矸石山生態(tài)治理及煤矸石資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤矸石礦堆資源化封存用復(fù)合材料和應(yīng)用。
背景技術(shù)
煤矸石是煤炭開采和洗選加工過程中產(chǎn)生和排放的固體廢棄物，它主要成分為含有SiO2、Al2O3、CaO。煤矸石中碳含量低，大約為5-30％，同時還具有硬度大的特點。目前煤矸石的排放量約占原煤產(chǎn)量的10～20％。煤矸石中還含有大硫，其含硫量約為0.5～6％。
目前煤矸石的處理是以露天堆放或沿山溝排放為主，而煤矸石礦堆不僅占用大量的土地，同時還容易引發(fā)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題，如煤矸石山自燃、煤矸石山體滑坡等等。
現(xiàn)有研究表明引起煤矸石山煤矸石礦堆中的煤矸石自燃的主要因素有以下兩個方面：
首先是由于煤矸石中含黃鐵礦、嗜硫桿菌和可燃的煤炭物質(zhì)；其次是由于煤矸石礦堆中煤矸石粒度大小不一，堆放后容易形成孔隙結(jié)構(gòu)，該孔隙結(jié)構(gòu)容易滲透雨水和空氣。因此在上述兩種因素綜合作用下，煤矸石中黃鐵礦在空氣中氧氣和水及嗜硫桿菌的作用發(fā)生氧化，導(dǎo)致局部發(fā)熱，在孔隙結(jié)構(gòu)持續(xù)作用下內(nèi)部溫度逐漸累積，溫度從緩慢升溫階段到自動加速升溫階段，直到上升到煤矸石自燃的臨界溫度(80～90℃)，而煤矸石山內(nèi)部的積熱又不能夠及時地散發(fā)到煤矸石山外部時，就會引起煤矸石自燃，從局部擴展到形成燃燒帶，進而形成面或整個煤矸石山自燃。
為了解決上述煤矸石礦堆自燃問題，傳統(tǒng)處理方式是在煤矸石礦堆中鋪蓋黃土作為隔離層和覆蓋層。而黃土不能完全阻隔空氣，并且也無法充分避免雨水的滲透，因此仍舊會存在自燃的現(xiàn)象。另一方面，使用黃土對煤矸石礦堆進行封存，降低了煤矸石的純度，進而降低煤矸石資源的利用率。據(jù)現(xiàn)有的研究資料表明，煤矸石中含有碳、鋁、硅、鐵或其他稀有和稀散金屬有如鍺、鎵、鋰、釩、稀土元素(REE)等金屬有價組分。由于現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟原因雖暫時不能利用，未來由于技術(shù)進步和資源匱缺必將要重新利用煤矸石里的這些有價資源。
在中國專利CN108275957B公布了一種煤矸石山覆蓋處置用密封材料及施工方法。該密封材料由固體廢棄物、外加劑和水組成，固體廢棄物由質(zhì)量百分比為50％～60％的赤泥、22.5～35％的粉煤灰、2.5～7.5％的脫硫石膏及5％～10％的石灰組成。這一技術(shù)加入了大量的非煤矸石物質(zhì)，而這些原料的使用，會對煤矸石資源的二次利用非常不利。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種煤矸石山煤矸石礦堆資源化封存用復(fù)合材料及其應(yīng)用，該復(fù)合材料是使用改性固化處理后的煤矸石作為阻隔材料以及覆蓋材料對煤矸石山中的煤矸石礦堆進行封存，從而避免了煤矸石礦堆出現(xiàn)自燃現(xiàn)象以及環(huán)境污染。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的：
一種煤矸石山煤矸石礦堆資源化封存用復(fù)合材料，所述封存用復(fù)合材料是由煤矸石膠凝材料和煤矸石骨料按質(zhì)量比為100:(25～35)混合而成，其中煤矸石膠凝材料的制備方法如下：先將煤矸石進行破碎磨礦后，得到-200目占90％以上的煤矸石粉料，然后將煤矸石粉料進行焙燒活化，冷卻后得到活化煤矸石粉料；最后依次加入復(fù)合粘結(jié)固化劑、減水劑和保水劑，充分攪拌均勻；
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