[发明专利]一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法

说明书

一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，包括：以富含高岭石的煤矸石为原料，经过破碎或磨矿，分选得到黄铁矿、残煤和选后煤矸石产物；将选后煤矸石中的一部分与碱性物料混合后，以残煤为供热热源进行碱熔焙烧，得到碱熔物料；将选后煤矸石中的另一部分以残煤为供热热源进行高温煅烧，以将含有的高岭土转变为偏高岭土，得到矸石煅烧物料；将碱熔物料与矸石煅烧物料，以及镁基添加剂和黄铁矿混合、研磨，得到煤矸石基活性粉体材料；将含Se固废与煤矸石基活性粉体材料混合，加水反应，经过养护、成型，形成将含Se固废中的核素Se固化在其中的地质聚合物固化体。本发明变废为宝、环保经济、性能优越，达到以废治废的目的。

技术领域

本发明涉及煤基固废综合利用及放射性固废安全处置领域，具体涉及一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物，大量堆存不仅会占据大量的土地资源，而且其中的有害物质会污染土壤、水源及大气。此外，煤矸石山堆放不规范、结构疏松，稳定性差，在无序开挖和自然雨水冲刷的情况下，极易引发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，给当地人员的生命和财产安全构成严重威胁。因此，亟需开展煤矸石的资源化综合利用工作。

另外，⁷⁹Se是铀的长寿命裂变产物之一，半衰期长达2.8×105年，是乏燃料后处理过程中备受关注的放射性核素。自然环境中，Se的主要化合价态有Se(VI)、Se(IV)、Se(0)和Se(-II)。⁷⁹Se(IV)和⁷⁹Se(VI)是⁷⁹Se在核废料中常见的价态形式，在酸性或碱性环境中均具有很强的流动能力。一旦⁷⁹Se被排放至人类环境中，将会导致大面积的土壤或水体污染，势必会给人类带来巨大的灾难。因此，针对富含⁷⁹Se的废弃物，需要无害化处置。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种变废为宝、环保经济、性能优越的煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，以解决现有煤矸石废弃物得到不妥善处理的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种煤矸石基活性粉体制备及固化核素Se的方法，其包括以下步骤：

1)以富含高岭石的煤矸石为原料，经过破碎或磨矿，分选得到黄铁矿、残煤和选后煤矸石三种产物；

2)将步骤1)得到的选后煤矸石中的一部分与碱性物料混合后，以步骤1)中的残煤为供热热源进行碱熔焙烧，得到碱熔物料，所述碱性物料为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或多种；

3)将步骤1)得到的选后煤矸石中的另一部分以步骤1)中的残煤为供热热源进行高温煅烧，以将含有的高岭土转变为偏高岭土，得到矸石煅烧物料；

4)将步骤2)得到的碱熔物料与步骤3)得到的矸石煅烧物料，以及镁基添加剂和黄铁矿按质量比为1-3:5-7:0.5-0.8:0.3-0.5混合、研磨，得到煤矸石基活性粉体材料；

5)将含Se废弃物与步骤4)得到的煤矸石基活性粉体材料混合，含Se固废的含量控制在30％以内，加水反应，经过养护、成型，形成将含Se废弃物中的核素Se固化在其中的地质聚合物固化体，然后地质填埋。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤1)中的破碎处理采用颚式破碎机和/或球磨机，破碎的煤矸石粒度小于0.25mm。

作为本发明的进一步优选技术方案，步骤1)中采用两段浮选法进行分选，具体为，一段浮选选出残煤，二段浮选选出黄铁矿和选后煤矸石。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述两段浮选法中，一段浮选采用烃类复配药剂作为捕收剂，仲辛醇作为起泡剂进行浮选，二段浮选采用硫酸调节pH和硫酸铜作为活化剂，黄药作为捕收剂，2号油作为起泡剂进行浮选。