[发明专利]煤系固体废弃物硫污染综合防治工艺及技术

说明书

技术领域

本发明涉及煤系固体废弃物硫污染综合防治工艺及技术，具体涉及粉煤灰对煤矸石硫污染防治不同工艺技术。

背景技术

高硫煤矸石是高硫煤开采过程中的废弃物，由于受资源性质、经济条件、技术设备以及市场变化的影响，高硫煤矸石的利用率很低，除少部分被生产建筑材料如生产水泥或做燃料等工业发展利用外，大部分仍是露天堆放形成矸石山且比例日益增大。全国已探明原煤储量近1.5×10¹²t，我国高硫煤储量占全国煤炭总储量的1/3，而煤矸石的生产量约为原煤产量的15％或更多。目前，仅我国统配煤矿就有矸石山1500座左右，若以全国所有煤矿计，则有各种矸石堆积场数万个。国内已积存煤矸石约3.0Gt，占地1.2万ha，我国煤矸石的综合利用尚不到15％，约300万t。高硫煤矸石中含有黄铁矿，易氧化产生热量，导致煤矸石山自燃，释放出H₂S、SO₂等气体，污染大气，同时矸石山易硫化，产生酸性废水，污染土壤和水体，造成矿区景观破坏。同时粉尘的飘浮，使本已脆弱的矿区生态环境日益恶化，不仅导致工程灾害加剧、资源浪费、环境污染、矿农关系紧张，给矿区工农业生产、人民生活及社会安定造成极大影响，严重制约了矿区经济的可持续发展。粉煤灰是我国目前燃煤电厂排放量最大的废弃物之一，粉煤灰大多呈碱性，利用率只有40％左右，粉煤灰不仅污染环境，而且占用土地，生态恢复难度较大。如何综合利用这两种废弃物，降低环境污染是矿区环境治理的焦点。针对高硫煤矸石中的硫污染问题，通过碱性粉煤灰的不同添加工艺来防治硫污染，实现以废治废，同时也可改善矿区的环境。

发明内容

针对现有废弃物利用低，环境污染严重等不足，本发明将提供一种能降低高硫煤矸石硫污染的治理技术，即利用废弃物粉煤灰的特性采用不同工艺配比方法来有效地防治硫污染，本技术为综合利用废弃物，实现污染治理提供科学技术与方法。

完成上述发明任务的方案是：煤系固体废弃物硫污染综合防治工艺及技术，包括以下步骤：

(1)采用不同的粉煤灰和煤矸石处理工艺，粉煤灰与煤矸石分2层装柱，每层厚20cm且粉煤灰在下层(V/V＝1∶1)，粉煤灰与煤矸石相间隔分4层装柱，每层厚10cm且粉煤灰在下层(V/V＝1∶1∶1∶1)，各柱中的样品同体积不同重量，各处理基质高度保持为40cm；

(2)加去离子水保持样品处于湿润状态，并达到最大饱和持水量。静置24h后，每间隔72h用去离子水淋溶，连续淋溶直至低硫为止；

(3)煤矸石与粉煤灰以等体积分别分2层(煤矸石为20cm，粉煤灰为20cm)配比和以等体积分4层(煤矸石和粉煤灰相间隔成4层，每层厚10cm)配比处理均能有效地提高淋滤液pH值，降低淋滤液盐离子浓度，减少硫脱出量；

(4)对硫污染防治效果中2层配比20cm厚粉煤灰处理优于4层配比每层10cm厚粉煤灰处理，粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率达到35％以上。

本发明充分挖掘了煤矸石和粉煤灰理化特性，经过不同层次配比后淋滤，淋滤液的pH显著提高，盐离子浓度降低，硫含量减少，有效地防止了煤矸石的硫污染，实现废弃物综合利用。

具体实施方案

实施例1

培养基质：选择粒径＜2mm的煤矸石和粉煤灰

试验装置：采用柱状淋溶装置，淋溶柱由PVC管制成，尺寸为φ20cm×50cm。在其底部内衬滤布一层，下端开口，淋滤液流入淋溶柱下面的烧杯中。

试验方案：在淋溶柱中分别装入同体积不同重量的样品，各处理基质高度保持为40cm。加去离子水保持样品处于湿润状态，并达到最大饱和持水量。静置24h后，每间隔72h用去离子水淋溶，连续淋溶直至低硫为止。试验设3个处理，分别是：＜2mm小粒径煤矸石、粉煤灰与煤矸石分2层装柱，每层厚20cm且粉煤灰在下层(V/V＝1∶1)、粉煤灰与煤矸石相间隔分4层装柱，每层厚10cm且粉煤灰在下层(V/V＝1∶1∶1∶1)，每种处理8个重复。粉煤灰的初始pH和电导率(EC)分别为8.43和5.8ms/cm。

不同工艺淋滤后pH变化规律相似，其变化范围为1.16～2.34，呈强酸性，随着淋溶次数的增加，酸性略有减弱，不同层次配比的煤矸石与粉煤灰样品淋滤液的pH变化规律相似，其酸性先增强，随后基本稳定。