[发明专利]通过酸蚀和有氧煅烧提高油页岩半焦白度的方法

说明书

本发明公开了一种油页岩半焦转白的方法，是先将油页岩半焦破碎后均匀分散到酸溶液中，在温度为60~90℃下反应2~12h，离心、洗涤、压滤得到固体产物；再将固体产物用对辊机压成厚度为0.5~1 mm的薄片，然后在空气氛中600~1100℃下煅烧1‑4 h，得到油页岩半焦转白产品。本发明采用酸蚀和有氧煅烧相结合的两步法，有效除去油页岩半焦中的有机质和致色金属离子，将黑色油页岩半焦转变为白色，拓展油页岩半焦在功能材料领域中的高值化应用。另外，本发明的转白工艺步骤简单、反应条件温和，可操作性强，过程易于控制，能耗低。工艺中酸溶液可以循环使用，无三废排放，整个流程易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种提高油页岩半焦白度的方法，具体涉及一种通过酸蚀和有氧煅烧提高油页岩半焦白度的方法，属于固废资源化利用及深加工高值利用技术领域。

背景技术

我国油页岩储量丰富，仅次于美国、巴西、俄罗斯等国。油页岩经低温干馏（500~800℃）可提取页岩油，得到的固体废弃物称为半焦。半焦中含有大量矿物如高岭石、云母以及硫铁矿等。目前将半焦作为固废堆存，随着堆存量的增加，占用土地面积越来越大，对生态环境造成破坏，而且经雨水淋滤产生的渗滤液会对土壤、地下水质量造成危害，硫含量较高的半焦长期露天堆存还存在自燃的风险。因此，半焦堆存不仅造成了资源浪费，而且会引起严重的土壤、水、生态环境污染，迫切需要从矿物学、材料学、物理化学等多重视角开发油页岩半焦高效利用的新工艺。

油页岩中的矿物质主要是黏土矿物，但由于半焦中含有一定量的有机质，使其呈黑色；同时也由于半焦中含有变价致色金属离子，使其在除去有机碳后仍呈现砖红色或灰黄色。由于油页岩半焦颜色较深，直接影响最终产品的品质，所以目前对油页岩半焦的利用仅局限在路基填料、肥料填料等低端利用领域，在功能填料、补强材料、颜料、杂化抗菌剂、吸附材料等领域中的应用多属空白。所以，如何将黑色油页岩半焦转变成白色，实现油页岩半焦产品在功能材料领域中的应用，成为制约油页岩半焦高值化利用的关键技术难题之一，也是近年来业内关注的焦点，但目前仍没有相关研究报道和应用先例。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过酸蚀和有氧煅烧提高油页岩半焦白度的方法。

本发明提高油页岩半焦白度的方法，是先将油页岩半焦破碎后均匀分散到酸溶液中,在温度为60~90℃下反应2~12h，离心、洗涤、压滤得到固体产物，并控制压滤后固体产物含水率小于40%；再将固体产物用对辊机压成厚度为0.5~1 mm的薄片（有利于产物的高温煅烧，保证煅烧后样品性质和组成更加稳定和均一），然后在空气氛中600~1100℃下煅烧1-4h，得到油页岩半焦转白产品。

所述酸溶液为浓度0.5~2.0 mol/L的盐酸、硫酸、磷酸的一种；半焦粉末与酸溶液的质量比为1:5~1:20。

图1为油页岩半焦和转白产品（BJZB-3、BJZB-6）的数码照片。从图1可以看出，利用本发明方法将黑色油页岩半焦转变为白色产品。白色产品的CIE-L *a*b*颜色参数范围为：L*：78.51~80.88，a*：1.34~3.28，b*：9.49~12.53。油页岩半焦转白产品均具有较高的L* 和较低的a*值，这说明本发明的转白方法稳定高效、切实可行，为油页岩半焦在功能材料等领域的高值化利用奠定了基础。

综上所述，本发明采用酸蚀和有氧煅烧相结合的两步法，有效除去油页岩半焦中的有机质和致色金属离子，将黑色油页岩半焦转变为白色，拓展油页岩半焦在功能材料领域中的高值化应用。在实现固废资源高值利用的同时，减少油页岩半焦固废堆存对环境质量和生态安全的影响。另外，本发明的转白工艺步骤简单、反应条件温和，可操作性强，过程易于控制，能耗低。工艺中酸溶液可以循环使用，无三废排放，整个流程易于实现工业化。

附图说明

图1为油页岩半焦、半焦在900℃煅烧2h样品（BJ-900）、油页岩半焦在1000℃煅烧2h样品（BJ-1000）和半焦转白产品（BJZB-3、BJZB-6）的数码照片。

具体实施方式