[发明专利]一种矿坑回填材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种矿坑回填材料、制备方法及其应用，所述矿坑回填材料，由以下重量份的原料组成：工业固废25‑30份，水170‑210份，十二烷基苯磺酸钠1‑3份，聚乙烯醇1‑5份和水泥8‑12份。所述制备方法包括：S1、工业固废进行粉化处理；S2、将步骤S1得到的原材料与部分水进行水合煅烧；S3、将步骤S2得到的样品与十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇和剩余量的水搅拌，形成浆料后，注入二氧化碳进行矿化；S4、将步骤S3得到的矿化样与水泥混合，即得。本发明的填料可用于煤矿坑的回填，减少了回填成本，同时，具有减少二氧化碳排放和解决工业废弃物排放问题的双重优点。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种矿坑回填材料、制备方法及其应用。

背景技术

随着全球工业化进程，化石燃料的过度使用导致大量温室气体排放，如二氧化碳、甲烷等。其中，增加大气中CO₂浓度对全球变暖的影响最大，带来了很多极端天气和环境灾害，如洪水，干旱，海平面上升等。为实现二氧化碳减排，人们正在开发新能源利用包括太阳能、风能和氢能在内的能源来替代化石能源，但短期内仍难以实现。因此CO₂捕获、封存是目前碳减排的主要路径。

CO₂矿化(碳酸化)是模拟岩石加速自然风化的过程，CO₂通过和钙、镁等反应生成碳酸钙、碳酸镁实现永久封存。工业高炉矿渣、电石渣、废石膏、粉煤灰等固体废物均可用于CO₂矿化封存。上述工业固体废物每年排放量较大，如电石渣、废石膏和粉煤灰分别约为26Mt、220Mt和1000Mt，分布广泛，难以处理且存在污染当地水源等问题，是目前工业生产中的又一难题。

地下煤矿开采完后，留下很大的矿坑，易引发坍塌、水土流失等自然灾害，对当地生态环境和人类社会生活造成不良影响。

寻求有效的技术手段解决上述环境问题具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿坑回填材料及其制备方法，该矿坑回填材料以碱性固体废弃物为原料，利用固体废气物碳酸化反应后的产物与水泥混合制备而成，可用于煤矿坑的回填，减少了回填成本，同时，本发明具有减少二氧化碳排放和解决工业废弃物排放问题的双重优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种矿坑回填材料，由以下重量份的原料组成：

工业固废25-30份，水170-210份，十二烷基苯磺酸钠1-3份，聚乙烯醇1-5份和水泥8-12份。

优选地，所述回填材料，由以下重量份的原料组成：

工业固废26-29份，水165-205份，十二烷基苯磺酸钠1.8-2.8份，聚乙烯醇1.5-4.5份和水泥8.5-11份。

优选地，所述工业固废为工业高炉矿渣、电石渣、废石膏和粉煤灰中的至少一种。

本发明还提供了上述矿坑回填材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、工业固废进行粉化处理，得到原材料；

S2、将步骤S1得到的原材料与部分水进行水合煅烧，得到样品；

S3、将步骤S2得到的样品与十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇和剩余量的水搅拌，形成浆料后，注入二氧化碳进行矿化，得到矿化样；

S4、将步骤S3得到的矿化样与水泥混合，得到所述矿坑回填材料。

优选地，步骤S1中所述原材料的粒径为20-400微米。

优选地，步骤S2中所述水合煅烧的处理条件为：25-50℃搅拌2-5h，干燥处理，400-800℃煅烧1-3h。