[发明专利]一种可抑制氨释放的粉煤灰、镁渣基充填膏体制备方法

说明书

一种可抑制氨释放的粉煤灰、镁渣基充填膏体制备方法，将粉煤灰和/或镁渣研磨后加至清水中，搅拌形成浆体，使粉煤灰和/或镁渣颗粒表面吸附的残留氨溶解于浆体中；测定浆体上清液中的氨氮含量，并根据测定结果向浆体中投加氯系强氧化剂，充分混合、反应，去除浆体中溶于水的氨分子；将煤灰基充填膏体配方中其余材料加至除氨后的浆体中，按照设计含固率、设计物料配比条件制备最终的粉煤灰、镁渣基充填膏体。该方法可高效、经济地解决粉煤灰吸附的氨释放问题，无需对现有粉煤灰基充填膏体的制备流程做出较大改变。

技术领域

本发明属于煤矿充填开采技术领域，特别涉及一种可抑制氨释放的粉煤灰、镁渣基充填膏体制备方法。

背景技术

矿山充填开采作为绿色开采的重要分支可以合理地解决“三下一上”压煤、固体废弃物处理和开采损害等问题。矿山充填采矿法最早是在金属矿山中应用，如今也应用在煤矿矿山。所谓充填开采，就是将煤矿附近的煤矸石、粉煤灰等废弃物充填至采空区，以此控制因开采引起的上覆岩层的破坏与变形，使地表等建(构)筑物变形保持在允许的范围内，实现建(构)筑物下安全开采，充分回收资源，保护矿区生态环境。

粉煤灰是从煤碳燃烧后的烟气中捕获的一种固体废弃物，其化学成分主要是SiO₂、Al₂O₃和CaO。通过SEM扫描可知，粉煤灰的形状为光滑的颗粒球状，且较多的颗粒为空腔结构，部分颗粒表面有缺口，因此粉煤灰具有一定的吸附作用。通常每消耗2吨煤碳就会产生1吨粉煤灰，我国每年会产生上亿吨粉煤灰。目前粉煤灰已经应用在多个行业领域：矿山充填方面主要将粉煤灰作为胶凝材料同骨料和激发剂混合制备成充填膏体输送至矿井下采空区；建筑建材方面主要将粉煤灰用于水泥、陶粒、砂浆、混凝土、砖块的生产上。

如今，燃煤电厂产生的粉煤灰全部为脱硝粉煤灰，其进行脱硝处理时多采用过量的液态氨或尿素等作为脱硝剂，过量的脱硝剂产生的NH₃被具有吸附作用的粉煤灰颗粒吸附于其空腔内。当脱硝粉煤灰被集尘器收集，加湿后被输送至填埋场进行填埋，其内部的NH₃就很难逸散出来。在潮湿的环境中，NH₃和CO₂反应生成碳酸铵(NH₃)₂CO₃，碳酸铵(NH₃)₂CO₃再反应生成碳酸氢铵NH₄HCO₃。当粉煤灰再被利用时，温度升高，部分碳酸氢铵NH₄HCO₃就分解释放出NH₃。当这些脱硝粉煤灰被应用在充填膏体、水泥混凝土中时常常伴随着残留氨气的释放，使得充填膏体、水泥混凝土中的含气量和黏性增加，硬化后的力学性能和耐久性能降低，且在充填膏体、水泥混凝土配制过程与硬化过程中释放的刺激性氨味会影响工作人员的身体健康，尤其在矿井下那种相对封闭空间时，强烈的刺激性气味更加让人难以接受。因此非常有必要对脱硝粉煤灰中的残留氨气进行检测，并采取一定的措施进行脱除。

中国专利CN201310674839.9公布了一种脱硝粉煤灰氮含量的检测方法，主要方法是在强碱溶液中蒸馏脱硝粉煤灰的氨态氮，并采用盐酸溶液滴定计算得到脱硝粉煤灰的氮含量。该检测工艺复杂，滴定过程较慢，测试结果精度较低。

中国专利CN202021158076.4公布了一种粉煤灰氨氮物质提取测试装置，本发明通过加入过量碱液并加热促进粉煤灰中氨碱反应，通气管路向反应器持续吹入气体，搅动混合液反应，打破氨的气液相平衡促进氨气脱离。该装置连接复杂，测试效率低。

中国专利CN201110085842.8公布了一种处理氨氮废水的改性粉煤灰及其制备方法，主要方法是将强碱与粉煤灰混合后低温煅烧，待冷却后研磨过筛，加水搅拌，升温至70℃后恒温胶凝，再升温至100℃，恒温晶化后再经多道工序制得。该改性方法工艺复杂，成本高。