一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法技术

一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，包括：以富含高岭石的煤矸石为原料，经过破碎或磨矿，分选得到黄铁矿、残煤和选后煤矸石产物；将选后煤矸石中的一部分与碱性物料混合后，以残煤为供热热源进行碱熔焙烧，得到碱熔物料；将选后煤矸石中的另一部分以残煤为供热热源进行高温煅烧，以将含有的高岭土转变为偏高岭土，得到矸石煅烧物料；将碱熔物料与矸石煅烧物料，以及镁基添加剂和黄铁矿混合、研磨，得到煤矸石基活性粉体材料；将含Se固废与煤矸石基活性粉体材料混合，加水反应，经过养护、成型，形成将含Se固废中的核素Se固化在其中的地质聚合物固化体。本发明专利技术变废为宝、环保经济、性能优越，达到以废治废的目的。达到以废治废的目的。达到以废治废的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法


[0001]本专利技术涉及煤基固废综合利用及放射性固废安全处置领域，具体涉及一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法。

技术介绍

[0002]煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物，大量堆存不仅会占据大量的土地资源，而且其中的有害物质会污染土壤、水源及大气。此外，煤矸石山堆放不规范、结构疏松，稳定性差，在无序开挖和自然雨水冲刷的情况下，极易引发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，给当地人员的生命和财产安全构成严重威胁。因此，亟需开展煤矸石的资源化综合利用工作。
[0003]另外，
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Se是铀的长寿命裂变产物之一，半衰期长达2.8
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105年，是乏燃料后处理过程中备受关注的放射性核素。自然环境中，Se的主要化合价态有Se(VI)、Se(IV)、Se(0)和 Se(
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II)。
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Se(IV)和
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Se(VI)是
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Se在核废料中常见的价态形式，在酸性或碱性环境中均具有很强的流动能力。一旦
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Se被排放至人类环境中，将会导致大面积的土壤或水体污染，势必会给人类带来巨大的灾难。因此，针对富含
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Se的废弃物，需要无害化处置。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种变废为宝、环保经济、性能优越的煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，以解决现有煤矸石废弃物得到不妥善处理的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，其包括以下步骤：
[0006]1)以富含高岭石的煤矸石为原料，经过破碎或磨矿，分选得到黄铁矿、残煤和选后煤矸石三种产物；
[0007]2)将步骤1)得到的选后煤矸石中的一部分与碱性物料混合后，以步骤1)中的残煤为供热热源进行碱熔焙烧，得到碱熔物料，所述碱性物料为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或多种；
[0008]3)将步骤1)得到的选后煤矸石中的另一部分以步骤1)中的残煤为供热热源进行高温煅烧，以将含有的高岭土转变为偏高岭土，得到矸石煅烧物料；
[0009]4)将步骤2)得到的碱熔物料与步骤3)得到的矸石煅烧物料，以及镁基添加剂和黄铁矿按质量比为1
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7:0.5
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0.5混合、研磨，得到煤矸石基活性粉体材料；
[0010]5)将含Se废弃物与步骤4)得到的煤矸石基活性粉体材料混合，含Se固废的含量控制在30％以内，加水反应，经过养护、成型，形成将含Se废弃物中的核素Se固化在其中的地质聚合物固化体，然后地质填埋。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤1)中的破碎处理采用颚式破碎机和/或球磨机，破碎的煤矸石粒度小于0.25mm。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤1)中采用两段浮选法进行分选，具体为，一段浮选选出残煤，二段浮选选出黄铁矿和选后煤矸石。
[0013]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述两段浮选法中，一段浮选采用烃类复配药剂作为捕收剂，仲辛醇作为起泡剂进行浮选，二段浮选采用硫酸调节pH和硫酸铜作为活化剂，黄药作为捕收剂，2号油作为起泡剂进行浮选。
[0014]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤2)中，碱熔焙烧的温度为500～850℃，时间为1.5～5h。
[0015]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤3)中，煅烧温度为500～700℃，时间为3～ 12h。
[0016]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤4中，镁基添加剂为氧化镁或氢氧化镁。
[0017]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤4)中，研磨后得到的煤矸石基活性粉体材料的粒度为40微米以下。
[0018]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤5)中，养护的条件为：首先在室温下密封养护一天，之后脱模，再在温度为20
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80℃，湿度为85
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95％的条件下继续养护3
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28天。
[0019]本专利技术的煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0020]1)煤矸石作为产量较大的大宗固废之一，本专利技术可以有效地消纳煤矸石，解决煤矸石堆积的环境问题，同时将制备的活性粉体材料应用于固化含Se固废，实现“以废治废”的理念，降低含Se固废处理成本；
[0021]2)利用煤矸石中硅、铝主要成分制备成活性粉体材料，类似水泥材料，通过加水反应即可实现固化，反应过程涉及到硅、铝主要成分的解聚、键合，形成以硅、铝组分为主的三维网状结构的地质聚合物固化体，解决了传统制备地质聚合物工艺中的碱液使用问题；
[0022]3)充分利用煤矸石中的化学组分，将黄铁矿加入，有针对性的对高化合价Se废弃物设计物料组分，其目的是利用二价铁的还原性将高化合价Se还原为低价，实现Se的稳定固化。
附图说明
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]图1为本专利技术煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法提供的一实例的流程图；
[0025]图2为本专利技术地质聚合物固化体的微观结构及固化Se的机理图。
[0026]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0028]本申请鉴于煤矸石中硅、铝的主要成分，以煤矸石为原料制备作为固化材料的煤
矸石基活性粉体，并应用到含Se固废的安全处置，实现“以废治废”的理念。
[0029]如图1所示，本专利技术提供了一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，其包括以下步骤：
[0030]步骤1)、以富含高岭石的煤矸石为原料，经过破碎、浮选，分选得到黄铁矿、残煤和选后煤矸石三种产物。
[0031]具体实施中，破碎处理采用颚式破碎机和/或球磨机，破碎的煤矸石粒度小于0.25mm，实现残煤和黄铁矿的有效解离。浮选处理采用两段浮选法，其中，一段浮选选出残煤，二段浮选选出黄铁矿和选后煤矸石。
[0032]优选地，两段浮选法中，一段浮选采用烃类复配药剂作为捕收剂，仲辛醇作为起泡剂进行浮选，二段浮选采用硫酸调节pH和硫酸铜作为活化剂，黄药作为捕收剂，2号油作为起泡剂进行浮选。
[0033]步骤2)、将步骤1)得到的选后煤矸石中的一部分与碱性物料混合后，并以步骤1)中的残煤为燃料进行碱熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以富含高岭石的煤矸石为原料，经过破碎或磨矿，分选得到黄铁矿、残煤和选后煤矸石三种产物；2)将步骤1)得到的选后煤矸石中的一部分与碱性物料混合后，以步骤1)中的残煤为供热热源进行碱熔焙烧，得到碱熔物料，所述碱性物料为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或多种；3)将步骤1)得到的选后煤矸石中的另一部分以步骤1)中的残煤为供热热源进行高温煅烧，以将含有的高岭土转变为偏高岭土，得到矸石煅烧物料；4)将步骤2)得到的碱熔物料与步骤3)得到的矸石煅烧物料，以及镁基添加剂和黄铁矿按质量比为1
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0.5混合、研磨，得到煤矸石基活性粉体材料；5)将含Se固废与步骤4)得到的煤矸石基活性粉体材料混合，含Se固废的含量控制在30％以内，加水反应，经过养护、成型，形成将含Se固废中的核素Se固化在其中的地质聚合物固化体，然后地质填埋。2.根据权利要求1所述的煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，其特征在于，步骤1)中的破碎处理采用颚式破碎机和/或球磨机，破碎的煤矸石粒度小于0.25mm。3.根据权利要求1所述的煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，其特征在于，步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：田全志，张海军，孙浩，王海楠，姚蒴，潘银海，陈长帅，白颖楚，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：