【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废物处理领域，具体涉及一种基于热闷处理的煤矸石风化成土方法。
技术介绍
1、煤矸石是一种大宗工业固废，主要在煤炭开采、加工过程中产生。煤矸石现有处理方式主要为堆存填埋、建材利用、矸石发电、井下充填等。传统的堆存压占大量土地，并可能因硫化矿物、碳基矿物的自燃或氧化，造成大气污染、土地及地下水污染； 建材利用受制于单价低、附加值低、运输半径小而消纳量有限；矸石发电因热值低而效益低下，并大幅压缩灰渣库服役年限；井下充填成本高（100元/吨），影响地质稳定与煤炭生产。因此，亟需开展煤矸石大规模低成本消纳的工程技术研究。
2、煤矸石具备风化成土的物质基础与环境条件。煤矸石具有风化成土的物质基础：煤矸石在岩相上以泥岩、粘土岩、钙质岩、铝质岩、砂岩为主，富含钾长石、云母、伊利石、高岭石等原生硅酸盐矿物及次生黏土矿物、黄铁矿等硫化矿物及残存煤等碳基矿物，典型煤矸石中上述矿物总含量可达到60％以上。煤矸石具有风化成土的环境条件：煤矸石中原生矿物在地下赋存为低温、高压、绝氧环境，在其被开采至地表后为常温、常压、好氧环境，赋存环境的巨大变化，必然导致其岩石矿物组成存在矿物风化分解与重构的趋稳，在自然环境中经历长周期的自然风化，其最终产物为土壤。生态基质化利用是大批量、可持续消纳煤矸石的必由之路。
3、煤矸石含有一定量的碳基矿物，构成其热值来源的主要组成。煤矸石中碳基矿物在特定温度和蒸气压条件下，在伴生无机矿物的催化作用下，碳基矿物中稠环有机物的化学键发生断裂，形成酚羟基、羧基等超大分子量有机物，主要为腐殖质类
4、本专利技术提出利用煤矸石自身燃烧所产热量，加速煤矸石结构风化粉化与碳基矿物有机质转化，不仅减少煤矸石堆存对生态环境的破坏，充分利用煤矸石的能源属性，实现对煤矸石的大规模消纳与资源化利用。
技术实现思路
1、针对煤矸石快速彻底的处理处置及对其产生的碳基矿物进行资源化与能源化的利用，本专利技术提出了一种基于热闷处理的煤矸石风化成土方法。
2、专利技术原理：
3、（1）煤矸石燃烧可释放大量热量，在高温氛围（120-250℃）下煤矸石中碳基矿物与氧发生氧化转化，转化为腐殖质类物质；
4、（2）在煤矸石热闷反应器中高温煤矸石与水反应，可产生大量高温蒸汽，可促进煤矸石中碳基矿物氧化及腐殖质转化；
5、（3）高温蒸汽进入矸石裂隙及孔道，促进煤矸石所含矿物界面间的不均匀膨胀，导致主体结构强度下降与块体粉化，并扩大蒸汽及氧与裂隙中碳基矿物的持续反应；
6、（4）煤矸石经热闷处理后，其结构强度显著下降、粉粒物料比例升高、有机肥效显著提升、团聚性能提升，风化产物透气保墒蓄肥性能显著提升，可作为生态修复基质土等进行利用。
7、本专利技术通过以下技术方案实现：
8、（1）将待处理煤矸石进行引燃，使其中部分煤矸石处于燃烧放热状态，将所得高温煤矸石置于煤矸石热闷反应器中；
9、（2）向煤矸石热闷反应器中喷淋水，加速矸石的结构弱化与粉化；
10、（3）向煤矸石热闷反应器中补充氧气，加速矸石中碳基矿物中有机组分的氧化转化；
11、（4）燃烧煤矸石热闷结束之后，采用快速泄压，实现风化产物的快速膨化松散；
12、（5）所得煤矸石热闷风化产物，经碎磨筛分，筛下物成为具备透气保墒蓄肥的生态基质土，筛上物返回步骤（2）-（4）循环处理。
13、优选的，步骤（1）中和步骤（2）中，点燃方式可为自燃、引燃、热氧化等；煤矸石热闷反应器可为罐式、槽式、坑式等。
14、优选的，步骤（2）中，高温煤矸石一次或多次的置于煤矸石热闷反应器中。
15、优选的，步骤（2）中，喷淋水为一次或多次，使煤矸石热闷反应器的压力为0.1~1mpa，温度为100~1200℃，密封时间为0.5~20h。
16、优选的，步骤（3）中，补充氧气为一次或多次，补充氧气后煤矸石热闷反应器内压力在0.1~1mpa，温度在100~1200℃，反应时间在0.1~1h。
17、优选的，步骤（2）与步骤（3）中，补充氧气与喷淋水可多次循环进行。
18、优选的，步骤（4）中，将煤矸石热闷反应器打开快速泄压或渐进式泄压，泄压持续的时间为0.05~0.25h。
19、优选的，步骤（5）中，煤矸石风化产物碎磨后筛下物粒径≤5mm。
20、相比于现有技术，本专利技术的优势为：
21、（1）煤矸石中碳基矿物的燃烧及热氧化，实现对煤矸石的能源化利用；
22、（2）煤矸石中碳基矿物的快速腐殖质转化，可实现碳基矿物资源化利用；
23、（3）煤矸石经结构粉化与有机质提升后，其风化产物可作为生态修复基质土进行大规模消纳。
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1.一种基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于所述引燃方式为自燃、人工引燃、热氧化中的任一种或多种；煤矸石热闷反应器为罐式、槽式、坑式中的任一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于步骤（2）所述喷淋水为一次或多次，使煤矸石热闷反应器的压力为0.1~1MPa，温度为100~1200℃，密封时间为0.5~20h。
4.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于步骤（3）所述补充氧气为一次或多次，补充氧气后煤矸石热闷反应器内压力在0.1~1MPa，温度在100-1200℃，反应时间在0.1-1h。
5.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于步骤（2）与步骤（3）中所述的喷淋水与补充氧气可多次循环进行。
6.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于步骤（4）所述快速泄压，泄压持续的时间为0.05~0.25h。
7.根据权
...【技术特征摘要】
1.一种基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于所述引燃方式为自燃、人工引燃、热氧化中的任一种或多种；煤矸石热闷反应器为罐式、槽式、坑式中的任一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于步骤（2）所述喷淋水为一次或多次，使煤矸石热闷反应器的压力为0.1~1mpa，温度为100~1200℃，密封时间为0.5~20h。
4.根据权利要求1所述的基于热闷处理的煤矸石风化成土方法，其特征在于步骤（3）所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡学伟，陈嵩阳，赵群，宋浩然，田森林，黄建洪，李晨，崔祥芬，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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