煤基固废矿化CO2产物防控采空区煤自燃研究现状及思考
秦波涛
史全林
蒋哲
马祖杰
中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏徐州 221116;中国矿业大学煤矿灾害防控全国重点实验室,江苏徐州 221116
摘要：煤炭是我国的重要能源和工业原料,在开采及燃煤发电过程中会产生大量的粉煤灰、煤矸石等煤基固废,长期堆存严重污染生态环境.利用含有碱性成分的物质吸收封存CO2被认为是最具有应用前景的减碳技术之一,采空区灌浆防灭火最常用的粉煤灰、煤矸石含有CaO,MgO等碱性成分,具有矿化封存CO2的潜力,使用粉煤灰、煤矸石浆液吸收矿化CO2,并将矿化产物灌注至采空区防控煤自燃,可以实现矿化固碳与灾害防控的协同增效.本文提出了煤基固废矿化固碳及采空区封存防灭火一体化技术,系统梳理了煤基固废矿化CO2的方法,分析了煤基固废与CO2矿化反应后其物理、化学性质及结构的变化规律,阐明了 CO2矿化产物对煤自燃升温速率及放热量的抑制特性.为了进一步推动煤基固废矿化CO2与煤自燃防控一体化技术的发展及应用,凝练出煤基固废矿化CO2反应效率低、缺少"固废矿化CO2-灌浆防灭火"一体化技术、矿化CO2产物采空区封存安全环保性不清楚等3个关键问题,提出"矿化CO2反应过程强化-矿化CO2产物高效防灭火-采空区长效安全封存"的技术攻关方向,亟需进一步研究煤基固废的钙、镁元素赋存形态及浸出规律,研发固废浆液高效浸出钙、镁离子与快速吸收溶解CO2的新技术,发明矿化CO,-灌浆防灭火一体化技术装备及智能调控系统,揭示矿化CO2产物对煤自燃的物理化学抑制机理,明晰矿化CO2产物在采空区的封存稳定性及环境友好性,以推动"基础研究—装备研发—工程应用"的全链条发展,为煤基固废低碳防灭火利用及国家"双碳"战略提供关键技术支撑.
关键词：煤自燃煤基固废矿化CO2采空区封存
分类号：TD752.2(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52374247)国家自然科学基金(52574292)江苏省科协青年科技人才托举工程项目(JSTJ-2023-XH002)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2026-01-09（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 1295-1309 )
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