碳酸化煤矸石基膏体及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种碳酸化煤矸石基膏体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)向碱性工业固废和水混合得到的浆液中通入第一co2气进行一级碳酸化反应，分离出沉淀并干燥，得到胶凝分散剂；(2)将煤矸石、水泥、辅助胶凝材料、所述胶凝分散剂和水混合，得到煤矸石基膏体；(3)在搅拌状态下，向所述煤矸石基膏体中通入第二co2气，进行二级碳酸化反应，再经密封成型、自然养护得到所述碳酸化煤矸石基膏体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述碱性工业固废选自电石渣、钢渣、脱硫渣、高炉渣中的至少一种；优选地，所述碱性工业固废的粒径为100-500μm；优选地，所述碱性工业固废和水的质量比为1：5-15；优选地，所述浆液ph不低于12。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述一级碳酸化反应的时间为20-30min；优选地，所述碱性工业固废和第一co2气中co2的质量比为1：0.5-2；优选地，所述第一co2气中，co2的体积浓度为10-30％；优选地，所述第一co2气的体积流量为100-500ml/min；优选地，所述胶凝分散剂粒径≤500μm。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述煤矸石的粒径为4.75-20mm；所述水泥为普通硅酸盐水泥，标号不得低于p.o.42.5。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述辅助胶凝材料选自粉煤灰、电石渣、脱硫石膏中的至少一种。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述煤矸石、水泥、辅助胶凝材料、胶凝分散剂和水的质量比为1400-1700：50-100：250-350：250-300：100-200；优选地，在步骤(2)中，还包括加入不大于所述煤矸石基膏体的0.5wt％的外加剂，所述外加剂选自丙烯酸类化合物，优选为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述二级碳酸化反应的时间为5-10min；优选地，所述第二co2气中，co2的体积浓度为60-99％；优选地，按照生产所述碳酸化煤矸石基膏体180m3/h计算，所述第二co2气以co2计的质量流量为60-120kg/h。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述第一co2气和第二co2气分别各自来自于火力发电烟气co2、石油化工弛放气co2、煤化工尾气co2以及钢铁、水泥行业工业过程中含碳尾气。9.一种碳酸化煤矸石基膏体，其特征在于，所述碳酸化煤矸石基膏体由权利要求1-8中任意一项所述的方法制得。10.一种权利要求9所述的碳酸化煤矸石基膏体在煤矿采空区井下回填的应用。

技术总结
本发明涉及回填材料领域，公开了一种碳酸化煤矸石基膏体及其制备方法和应用，所述方法包括：(1)向碱性工业固废和水混合得到的浆液中通入第一CO2气进行一级碳酸化反应，分离出沉淀并干燥，得到胶凝分散剂；(2)将煤矸石、水泥、辅助胶凝材料、所述胶凝分散剂和水混合，得到煤矸石基膏体；(3)在搅拌状态下，向所述煤矸石基膏体中通入第二CO2气，进行二级碳酸化反应，再经密封成型、自然养护得到所述碳酸化煤矸石基膏体。采用本发明公开的方法制得的成品膏体质量好，可用于煤矿采空区充填治理，在地下潮湿环境中耐受性良好，可有效避免井下潮湿环境造成膏体的溶蚀以保证强度，同时抑制固废中重金属离子浸出对地下水循环系统的污染。中重金属离子浸出对地下水循环系统的污染。中重金属离子浸出对地下水循环系统的污染。


技术研发人员：田景奇 顾永正 王涛 王天堃 方梦祥 易臻伟
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/9/27