[发明专利]一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法

说明书

本发明公开了一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法，包括：(1)将水、氧化锆球、无水磷石膏、水泥、赤泥、助磨剂置入湿磨机中研磨，筛分出浆料；(2)将浆料、碱和磷尾矿混合并搅拌得到充填材料；(3)将充填材料通过充填泵送入矿山采空区充填；(4)向充填区内部分区通入CO₂气体至反应充分。本发明创新了一种矿山充填和固碳一体化的方法，湿磨法和赤泥碳化后有助于激活磷石膏碳化反应活性，其方法简单易行，操作方便，同时可消纳大量磷尾矿砂，弥补我国长期对磷石膏的利用率低的问题，而且固化过程中吸收大量CO₂，更为绿色环保。

技术领域

本发明涉及固废材料处理领域，具体而言，涉及一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法。

背景技术

我国人口众多，矿产需求很高，且我国矿藏量巨大，采矿业经历了全盛时期。近年，我国矿业形势发生了巨大变化，矿业正朝着健康的方向发展。以往的快速发展，遗留下很多问题，其中采空区容易形成连片、复杂的采空区，影响人民生命财产安全，同时对土地资源和自然环境造成不可弥补的损失。另一方面，尾矿和采矿副产品的堆积严重危害自然环境，占用土地资源，对尾矿、矿产固体废弃物等堆积固废的处理利用已是迫在眉睫；磷石膏是生产磷肥的副产物，磷石膏相对于普通石膏杂质较多，水化活性更低，我国对磷石膏的利用率低，大量磷石膏亦是被堆放，能够有效处理大量磷石膏已经是一个老大难问题。

目前CO₂排放导致的全球变暖已危及全人类和整个地球的生态平衡，且随着工业化水平的提高，形势越来越严峻。如何将固废与CO₂进行绿色资源化利用，是目前需要解决的关键科学技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法，以解决背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案如下：

一种以磷石膏为充填料的二氧化碳地质封存的方法，包括：

(1)将100～200质量份水、200质量份氧化锆球、60～90质量份无水磷石膏、5～20质量份水泥、5～20质量份赤泥、1～2质量份助磨剂置入湿磨机中研磨40～60min，筛分出浆料；

(2)将浆料、10～20质量份碱和磷尾矿混合并搅拌得到充填料，其中胶砂比为1:8～1:14，砂是磷尾矿，胶凝材料包括无水磷石膏、水泥和赤泥；

(3)将充填料通过充填泵送入矿山采空区充填；

(4)以1～2质量份/min的流量速度向充填区内通入CO₂气体进行钙反应。本发明中通入CO₂气体，CO₂气体与充填料发生钙矿化反应。

上述方法的优选方案如下：

(1)将100～150质量份水、200质量份氧化锆球、60～80质量份无水磷石膏、10～20质量份水泥、10～20质量份赤泥、1～2质量份助磨剂置入湿磨机中研磨40～60min，筛分出浆料；

(2)将浆料、10～20质量份碱和磷尾矿混合并搅拌得到充填料，其中胶砂比为1:8～1:10，砂是磷尾矿，胶凝材料包括无水磷石膏、水泥和赤泥；

(3)将充填料通过充填泵送入矿山采空区充填；

(4)以1～2质量份/min的流量速度向充填区内通入CO₂气体反应。

进一步的，步骤(2)中胶砂比优选为1:8～1:9。

在一些具体实施方式中，步骤(4)中，通过移动输送CO₂气体管道的出气口，控制出气口在单位体积充填材料中的停留时间，控制在单位体积充填料中的停留时间达到5h～7h，停留时间也即碳矿化时间；单位体积指1立方米。