【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于充填采矿领域，具体涉及一种煤基固废复合注浆封存co2材料及制备方法。
技术介绍
1、煤气化渣和煤矸石作为工业固体废弃物，其排放堆积不仅占用大量的土地，而且对环境造成严重污染。然而，目前煤气化渣常用于建工建材、生态治理等领域，但因其碳含量高、活性低、重金属污染危害大等缺点，导致其大规模分质和资源化利用困难；煤矸石处理方法常用热泼法、滚筒法、热闷法，但存在煤矸石稳定性不好、安定性差、不利于尾渣综合利用等问题，利用效率低，安全系数小。同时，工业生产过程中外界大规模排放co2，带来污染环境、全球气候变暖、海平面上升等不良影响。因此，如何规模化处置煤气化渣和煤矸石等固体废弃物及减少二氧化碳排放成为双碳背景下亟需解决的问题之一。
2、注浆充填是绿色开采核心技术之一，具有充填与采煤时空不干涉、矸石固废处置量大、控制地表变形效果好等显著优势，近年来得到快速发展。同时，能够很好地利用煤气化渣、煤矸石等固体废弃物制备注浆材料，实现其大规模处置与资源化利用，并借助充填材料将co2封存在采空区。
3、目前，针对利用充填材料进行co2封存技术，cn202210739976.5一种全固废矿井充填碳封存膏体及其制备方法，采用粉煤灰、钢渣等固废制备出co2封存量及力学强度均较优的全固废矿井充填碳封存膏体。cn202011284458.6一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法，但该技术对于固碳封存效果以及性能并未作出进一步说明。cn202211274086.8一种矿山固废流态化充填处置协同二氧化碳封存方法，该方法形
4、基于此，本专利技术提出一种用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料及制备方法，采用煤基固废制备注浆材料可以有效解决传统充填材料成本高的问题，通过加入co2强化引入剂，还可以实现co2的大量封存，是具有固废资源化利用与co2封存多种作用的新型注浆材料。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料及制备方法，减少了水泥使用，降低了充填成本，提高了煤气化渣、煤矸石固体废弃物资源化利用率和co2封存效率，实现了规模化处置大宗固废与co2封存的双重目的。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术的第一个目的是，提供一种用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料，按重量百计，煤基固废复合注浆封存co2材料的组成包括：20-40份煤气化渣粉、10-20份煤矸石粉、1-5份碱激发剂、0.1-1.0份co2强化引入剂、15-50份水，所述co2强化引入剂包括十二烷基硫酸钠、松香酸钠、木质素磺酸钠其中至少一种。
4、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述碱激发剂包括氢氧化钠、硅酸钠、硅酸钾其中至少一种。常用的碱激发剂主要是苛性碱、含碱元素的硅酸盐等，所选用的氢氧化钠、硅酸钠、硅酸钾是较为常见的碱激发剂，价格便宜、易于获取。碱激发剂可以加快化学反应速率，促进反应进行，同时还可以维持体系中的碱性条件，促进固废火山灰反应的发生。
5、进一步可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述碱激发剂按重量计包括：30-70份氢氧化钠、5-20份硅酸钠、5-10份硅酸钾。
6、优选的，所述碱激发剂按重量计包括：40-60份氢氧化钠、10-20份硅酸钠、5-8份硅酸钾。
7、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述煤气化渣粉和煤矸石粉的粒度分别独立的为10-75μm。此时煤气化渣粉和煤矸石粉具有较大的比表面积，可增加其水化活性。
8、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述co2强化引入剂的添加量为0.4-1份。
9、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述co2强化引入剂包括十二烷基硫酸钠、松香酸钠、木质素磺酸钠其中至少一种。co2强化引入剂可在注浆材料中引入大量微小、稳定的气泡，同时碱激发剂可促进体系内反应产物的生成，产生大量的凝胶，凝胶吸附在气泡表面，还具有稳泡的作用，进而增加气泡中co2封存量。
10、进一步可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述co2强化引入剂各组分按重量计包括：20-60份十二烷基硫酸钠，5-20份松香酸钠，20-85份木质素磺酸钠。
11、优选的，所述co2强化引入剂按重量计包括：40-60份十二烷基硫酸钠，10-20份松香酸钠，40-50份木质素磺酸钠。
12、本专利技术的第二个目的是，提供一种用于煤基固废复合注浆材料封存co2的注浆材料的制备方法，包括以下步骤：
13、s1、将煤气化渣粉与煤矸石粉放到混料机中，第一混合搅拌，得到混合粉料；
14、s2、将水、碱激发剂与co2强化引入剂，第二混合搅拌，得到混合溶液；
15、s3、将混合粉料倒入混合溶液中，第三混合搅拌，得到注浆材料。
16、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，步骤s1中，第一混合搅拌的时间为2-10分钟。
17、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，步骤s2中，第二混合搅拌的时间为3-5分钟。
18、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，步骤s3中，第三混合搅拌的时间为5-10分钟。
19、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，所述用于煤基固废复合注浆材料封存co2的注浆材料的制备方法，组分按重量计，包括以下步骤：
20、s1、将20-40份煤气化渣粉与10-20份煤矸石粉放到混料机中均匀混合2-10分钟，得混合粉料；
21、s2、依次添加15-50份水、1-5份碱激发剂与0.1-1.0份co2强化引入剂，均匀混合搅拌3-5分钟，得到混合溶液；
22、s3、向混合溶液倒入混合粉料中，混合搅拌5-10分钟，得到注浆材料。
23、本专利技术的第三个目的是，提供以上任一所述的用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料在固体废弃物资源化利用或碳封存领域的应用。
24、本专利技术的第四个目的是，提供一种煤基固废复合注浆封存co2的方法，其特征在于，包括以下步骤：将以上任一所述的注浆材料倒入矿化反应釜，在35-60℃、0.1-0.5mpa的co2气氛中均匀搅拌10-60分钟，形成注浆封存co2材料。
25、可选的，在本专利技术的一种实施方式中，co2的封存量高于1.0％。
26、进一步可选的，在本专利技术的一种实施方式中，co2的封存量高于1.2％。
27、有益效果：本专利技术提供的一种用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料及制备方法，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
28、(1)使用碱激发剂激发煤气化渣粉和煤矸石粉的活性，从而替代水泥，降低了充填成本，具有良好的经济效益；
29、(2)使用煤气化渣本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料，其特征在于，其组分按重量计包括：20-40份煤气化渣粉、10-20份煤矸石粉、1-5份碱激发剂、0.1-1.0份CO2强化引入剂、15-50份水，所述CO2强化引入剂指能够增强CO2溶解和矿化的化学外加剂，包括十二烷基硫酸钠、松香酸钠、木质素磺酸钠其中至少一种。
2.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料，其特征在于，所述碱激发剂包括氢氧化钠、硅酸钠、硅酸钾其中至少一种；优选的，所述碱激发剂按重量计包括：30-70份氢氧化钠、5-20份硅酸钠、5-10份硅酸钾。
3.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料，其特征在于，所述CO2强化引入剂的添加量为0.4-1份。
4.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料，其特征在于，所述CO2强化引入剂按重量计包括：20-60份十二烷基硫酸钠，5-20份松香酸钠，20-85份木质素磺酸钠；
5.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料，其特征在于，所述煤气化渣粉和
6.如权利要求1-5任一所述的一种用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S1中，第一混合搅拌的时间为2-10分钟；
8.如权利要求1-5任一所述的用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料在固体废弃物资源化利用或碳封存领域的应用。
9.一种煤基固废复合注浆封存CO2的方法，其特征在于，包括以下步骤：将注浆材料倒入矿化反应釜，在35-60℃、0.1-0.5MPa的CO2气氛中均匀搅拌10-60分钟，形成注浆封存CO2材料，所述注浆材料为如权利要求1-5任一所述的用于煤基固废复合注浆封存CO2的注浆材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，CO2的封存量高于1.0％；优选的，CO2的封存量高于1.2％。
...【技术特征摘要】
1.一种用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料，其特征在于，其组分按重量计包括：20-40份煤气化渣粉、10-20份煤矸石粉、1-5份碱激发剂、0.1-1.0份co2强化引入剂、15-50份水，所述co2强化引入剂指能够增强co2溶解和矿化的化学外加剂，包括十二烷基硫酸钠、松香酸钠、木质素磺酸钠其中至少一种。
2.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料，其特征在于，所述碱激发剂包括氢氧化钠、硅酸钠、硅酸钾其中至少一种；优选的，所述碱激发剂按重量计包括：30-70份氢氧化钠、5-20份硅酸钠、5-10份硅酸钾。
3.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料，其特征在于，所述co2强化引入剂的添加量为0.4-1份。
4.根据权利要求1所述的用于煤基固废复合注浆封存co2的注浆材料，其特征在于，所述co2强化引入剂按重量计包括：20-60份十二烷基硫酸钠，5-20份松香酸钠，20-85份木质素磺酸钠；
【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊，刘成勇，古文哲，霍彬彬，周楠，张吉雄，周跃进，刘治成，宋天奇，潘浩，秋丰岐，张新福，高丽艳，吴晓茹，盛奉天，何志伟，张鹏，郭强，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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