[发明专利]一种由洗选煤矸石制备沸石化颗粒材料的方法

说明书

本发明公开了一种由洗选煤矸石制备沸石化颗粒材料的方法，其是将洗选煤矸石在650‑900℃煅烧后的灰渣破碎、筛分，所得颗粒物加入到氢氧化钠溶液中，使颗粒物中的活性硅铝组分与氢氧化钠反应，在颗粒物表面结晶生长4A沸石，即为沸石化颗粒材料。本发明由洗选煤矸石制备的沸石化颗粒材料，合成沸石主要分布在颗粒物的表面，吸附污染物的速度快，可以广泛应用于海绵城市建设中污染雨水处理的渗滤材料、人工湿地的渗滤材料、人工潜滤填料，具有原料来源广、废物综合利用、制备成本低的优点。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用和水处理材料技术领域，具体涉及一种对煤矸石进行资源化利用获得水污染控制材料方法。

背景技术

煤矸石是量大面广的工业固体废弃物，约占全国工业固体废物总量的20％以上。在煤炭开发过程中平均每吨煤大约产生150kg煤矸石。目前我国煤矸石资源化利用率仍然不足40％，导致煤矿山城市煤矸石长期堆积，对城市景观环境、大气环境和生态环境造成严重影响。

目前减少煤矸石排放量的方法是采场井下回填，煤矿山就地处置的方式是对采煤塌陷区进行填充实现土地再生，但是这种方法会导致采煤综合成本升高。煤矸石资源化利用的途径也很多，但是都或多或少存在各种各样的问题，如：煤矸石制砖已经广泛应用并大量消耗煤矸石，但是与其它制砖工艺相比会存在煤矸石破碎能耗高、SO₂排放高的问题。

洗选煤矸石具有较高的热值。洗选煤矸石发电是重要的利用途径，但是由于灰分含量高，存在灰渣利用和处理的问题。如何利用洗选煤矸石中的碳、热值和硅铝资源一直是研究的热点。

专利申请CN200710137852.5公开了以煤矸石制备活性炭-氧化物复合吸附材料及聚硅铝的工艺方法，需要缺氧高温活化和碱溶、酸浸、洗涤、干燥等工艺步骤，最终残渣为活性炭-氧化物复合吸附剂，碱浸液与酸浸出液合并得到聚合硅铝。专利申请CN201410152928.1公开了一种利用煤矸石制备的沸石陶粒滤料及其制备方法，是将煤矸石烧结成内部多孔的陶粒材料，通过碱水热处理，将陶粒表面转变为沸石结构，制成的多孔生物滤料具有多级孔结构，密度与水接近，能在污水处理领域的曝气生物滤池、氧化沟等工艺中得到应用，同时具有生物挂膜和重金属离子吸附去除等功能。专利申请CN201510634708.7公开了一种由煤矸石制备低杂质4A沸石的方法，是将煤矸石粉碎过100目筛，得到粒径均匀的煤矸石粉末；酸溶液、煤矸石和络合剂投入反应器中反应；过滤、洗涤至pH为中性，烘干，得到含铁杂质少的煤矸石；将煤矸石与碱混匀，煅烧得到活化煤矸石；将活化煤矸石和水混合后添加络合剂，老化、晶化得到4A沸石。专利申请CN201610057749.9公开了一种煤矸石改性多孔轻质滤料烧结方法，以煤矸石为主要原料，辅加含水率60％污泥残渣(膨胀剂)、CaO和MgO生石灰(脱硫剂)、聚丙烯酰胺和硅酸钠(成型剂)等，通过破碎、脱硫、干燥、烧结和二次破碎等特定的工艺过程进行改性烧结，制成不同粒径的多孔轻质滤料用于水处理领域，其具有比表面积大、孔隙率高、微生物挂膜快、抗酸碱和质轻等优点。

但是，上述现有的洗选煤矸石资源化利用制备环保材料的方法都存在制备工艺复杂、生产成本高、有二次污染的问题，制约了技术方法的产业化应用。

发明内容

为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种由洗选煤矸石制备沸石化颗粒材料的方法，旨在通过简单、低成本的方式，实现洗选煤矸石的资源化利用，获得可广泛用作水处理渗滤填料的沸石化颗粒材料。

为了解决技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种由洗选煤矸石制备沸石化颗粒材料的方法，其特点在于：将洗选煤矸石在650-900℃煅烧后的灰渣破碎、筛分，所得颗粒物加入到氢氧化钠溶液中，使颗粒物中的活性硅铝组分与氢氧化钠反应，在颗粒物表面结晶生长4A沸石，即为沸石化颗粒材料。具体是按如下步骤进行：

(1)将洗选煤矸石通过对辊破碎机进行破碎并过10mm筛后，650-900℃煅烧，得灰渣，燃烧过程产生的热能回收用于发电或者用于生产工艺供热；