[发明专利]基于类芬顿氧化法进行高硫煤矸石脱硫的方法与系统

说明书

本发明属于资源与环境技术领域，具体涉及一种基于类芬顿氧化法进行高硫煤矸石脱硫的方法与系统。该方法包括：将块状的高硫煤矸石原料依次通过机械破碎和湿法球磨，获得高硫煤矸石细微粉体；然后以双氧水溶液为清洗剂，采用多级逆流清洗法将煤矸石中的硫氧化溶出转移至液相中而得以脱除。本发明以煤矸石中黄铁矿为催化剂，通过类芬顿氧化法将煤矸石中绝大部分硫元素氧化脱除，本方法脱硫过程绿色环保，处理后的煤矸石粉可以用于生产高附加值建材，经济效益高。

技术领域

本发明属于资源与环境技术领域，具体涉及一种基于类芬顿氧化法进行高硫煤矸石脱硫的方法与系统。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石属于大宗工业固废，不仅侵占大量耕地，且含有1％～8％不等的硫化物，其中大部分以FeS₂的无机硫形态存在。FeS₂的化学形态不稳定，在空气中会发生缓慢氧化而释放热量，日积月累后导致自燃，造成严重环境污染，危害周边居民及生态环境安全。

我国是少数以煤炭为基础能源的国家，国家发改委提出“促进大宗固废实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用，提高大宗固废综合利用水平，到2025年综合利用率要达到60％”的总体目标，同时针对煤矸石给出了“有序引导利用煤矸石、粉煤灰生产新型墙体材料、装饰装修材料等绿色建材”的具体指导意见。

有效脱除煤矸石中的FeS₂不仅有利于煤矸石的堆存与运输，避免自燃事故发生，而且还可有效降低煤矸石中的硫含量，进而显著提升其资源化利用价值，并有效降低资源化过程中存在的脱硫负荷。现有技术中，公开号为CN111780099B的发明专利公开了一种利用煤矸石与生物质混燃的循环流化床燃烧脱硫方法，该发明利用循环流化床锅炉，通过控制煤矸石与生物质的颗粒大小，煤矸石与生物质用量比例，以及煤矸石与生物质混合料的用量与循环流化床锅炉一次风、二次风的用量关系，实现了较好的脱硫效果。

发明内容

本发明研究发现，FeS₂中的Fe为二价铁，是良好的芬顿试剂，可用于类芬顿高级氧化反应。因此，以H₂O₂代替空气将自然条件下的缓慢氧化变为快速的类芬顿氧化，可以实现对煤矸石中无机硫的高效脱除。

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于类芬顿氧化法脱除高硫煤矸石中的硫的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于类芬顿氧化法脱除高硫煤矸石中的硫的方法，包括以下步骤：

(1)破碎研磨：将高硫煤矸石原料依次通过机械破碎和湿法球磨，研磨至细微粉体；

(2)湿法脱硫：以双氧水的水溶液为清洗剂，采用多级逆流清洗法将煤矸石中的硫通过氧化溶出转移至液相中而脱除。

进一步，所述高硫煤矸石原料为块状。

进一步，步骤(2)中，所述煤矸石中的黄铁矿作为氧化反应的催化剂。

进一步，所述逆流清洗过程中发生类芬顿反应，将煤矸石中的无机硫(FeS₂)氧化溶出至清洗液中而实现湿法脱硫：

进一步，所述的机械破碎为采用粉碎机将煤矸石破碎10μm～500μm；所述湿法球磨为采用研磨球将机械破碎后的煤矸石破碎至1μm～10μm。

作为优选，所述粉碎机为颚式破碎机。

进一步，所述研磨球为钢球、陶瓷球中的任一种或多种。

作为优选，所述钢球为不锈钢球；所述陶瓷球为氧化锆球。