[发明专利]一种利用硼泥实现高硫煤矸石高温固硫的方法

说明书

一种利用硼泥实现高硫煤矸石高温固硫的方法，属于矿产资源固废利用技术领域，本发明方法保证了煤矸石的高效固硫，实现了固废资源的综合利用。该方法按以下步骤进行：将硼泥粉碎至0.074mm及以下、高硫煤矸石物理破碎至0.5mm及以下，然后将硼泥按照Mg/S质量比为2～9加入到高硫煤矸石粉料中，充分搅拌均匀，获得混合粉料；将混合粉料在400℃～1000℃条件下进行高温焙烧20～120min，实现煤矸石中硫的高效固化。采用本发明可将高硫煤矸石焙烧过程中产生的SO₂气体以硫酸镁的形式固定下来，为实现高硫煤矸石的无害化、资源化综合利用提供了新的预处理技术。

技术领域

本发明涉及矿产资源固废综合利用预处理技术领域，具体为一种利用硼泥实现高硫煤矸石高温固硫的方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采、洗选及加工过程中排放出的质地坚硬的固体废弃物，是我国年排放量和累计堆存量最多的工业固体废弃物之一，约占全国工业废渣排放量的1/4，我国煤矸石的产量已经积累了70多亿吨，并仍在以每年3～3.5亿吨的速度增长。其中，高硫煤矸石约占煤矸石含量的20％以上，但该类资源综合利用率极低，造成了严重的资源浪费和环境污染问题。与此同时，高硫煤矸石由于硫含量高，在堆放过程中容易自燃释放出大量的SO₂等有毒有害气体，腐蚀设备，严重污染周边生态环境，随之也带来了酸雨等生态灾害，造成了严重的经济损失和环境破坏。这也严重制约了此类煤矸石的资源化利用。因此，高硫煤矸石中硫的固化是限制其资源化利用的关键。

目前，对于高硫煤矸石中硫的固化多采用高温焙烧固硫，用到的固硫剂多为钙基固硫剂及复配固硫剂等。如专利CN101565291A“一种高硫煤矸石的烧结砖固硫方法”，CN111411008A“一种环保固硫型煤添加剂及其制备方法和使用方法”，CN107057796 A“一种高温固硫添加剂及其制备方法和应用”。这些固硫剂在应用过程中多存在钙利用率低、活性较低、固硫效果较差等问题，尤其在高温条件下效果更差；此外，使用复配固硫剂虽提高了活性，增强了固硫效果，但价格昂贵、生产成本高。因此，寻找开发低廉高效的固硫剂是十分重要的。

硼泥是硼镁石在碱液浸出硼砂过程中产生的固体废渣，富含氧化镁等化学组分，为灰白色、黄白色粉状固体，呈碱性。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化，造成环境污染。因此，对硼泥开展有效的综合利用研究显得十分必要。

发明内容

本发明旨在提供一种利用硼泥实现高硫煤矸石高温固硫的方法，该方法实现高硫煤矸石中的有害元素硫的高效固化，可有效地解决高硫煤矸石生产应用过程中有毒气体SO₂的排放，将高硫煤矸石焙烧过程中产生的SO₂气体以硫酸镁的形态固定下来，为实现高硫煤矸石的无害化、资源化综合利用提供新的预处理技术。

本发明解决其现有技术问题所采用的技术方案如下：

一种利用硼泥实现高硫煤矸石高温固硫的方法，包括如下步骤：将硼泥粉碎成粉料，获得固硫剂，高硫煤矸石破碎磨成粉料，然后将硼泥粉料和高硫煤矸石粉料混合，充分搅拌均匀后获得混合粉料；将混合粉料在400～1000℃条件下高温焙烧20～120min，实现煤矸石中硫的高效固化。

所述硼泥粉料与高硫煤矸石粉料的混合比例按照混合料中Mg/S质量比为2～9。Mg为固硫剂硼泥中所含的氧化镁所对应的镁含量；S为高硫煤矸石中所含的全硫含量。

硼泥用量，根据硼泥成分中能与高硫煤矸石焙烧过程释放出的SO₂反应的镁含量计算，其计算公式如下式(1)：

式中，m₀为固硫剂硼泥用量，g；m₁为高硫煤矸石用量，g；为硼泥试样中的镁含量，％；为煤矸石试样中的硫含量，％；M₀为镁元素的相对原子质量，取24；M₁为硫元素的相对原子质量，取32；λ为Mg/S质量比，取2～9。