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煤气化粗渣基地质聚合物的热稳定性研究

矿业科学学报 2022年第5期7卷 595-603页

作者：吕政晔张彤刘泽王群英王栋民中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 华电电力科学研究院有限公司浙江杭州310012

煤气化粗渣可以作为前驱体制备地质聚合物,其耐高温性需要进一步探究。本文分别对煤气化粗渣中掺入10%TiO_(2)、30%粉煤灰和30%矿渣制备的地质聚合物进行高温处理,探究在不同温度下4种28 d地质聚合物的热稳定性。结果表明,在100℃时,样... 详细信息

煤气化粗渣可以作为前驱体制备地质聚合物,其耐高温性需要进一步探究。本文分别对煤气化粗渣中掺入10%TiO_(2)、30%粉煤灰和30%矿渣制备的地质聚合物进行高温处理,探究在不同温度下4种28 d地质聚合物的热稳定性。结果表明,在100℃时,样品抗压强度与常温时相差不大;在200℃、400℃和800℃时,4种样品的抗压强度均出现不同程度的下滑,其中强度衰减最为明显的是掺入矿粉的样品,强度衰减较小的是掺入TiO_(2)的样品;随着温度的升高,地质聚合物出现了开裂现象,在100℃和200℃时仅煤气化粗渣地质聚合物有开裂现象,在400℃时仅掺入TiO_(2)的地质聚合物未开裂,在800℃时所有地质聚合物均开裂。掺入TiO_(2)的地质聚合物因含有锐钛矿而具有较好的耐高温性。

关键词：煤气化粗渣碱激发地质聚合物热稳定性力学性能 TiO_(2)

煤气化粗渣改良季节冻土区黄土填料的冻融特性及其微观机理研究

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冰川冻土 2024年第3期46卷 930-943页

作者：武立波杨嘉伟刘惠阳陈宏信宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

由于周期性的冻融循环作用,中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害,常用的解决方法是用改良黄土作为路基填料。目前工业废弃物改性不良路基土已成为工程地基改良处理的新趋向,鉴于西北地区煤气化渣堆存量巨大且资源化利用率低,尝试用... 详细信息

由于周期性的冻融循环作用,中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害,常用的解决方法是用改良黄土作为路基填料。目前工业废弃物改性不良路基土已成为工程地基改良处理的新趋向,鉴于西北地区煤气化渣堆存量巨大且资源化利用率低,尝试用煤气化粗渣改良季节冻土区黄土,以素黄土与单掺石灰改良黄土作为对比试验组,通过室内冻融循环试验、电镜扫描、CT扫描试验来探究在冻融循环条件下煤气化粗渣改良黄土的冻融特性及其微观机理,为季节冻土区黄土路基工程稳定性及煤气化渣资源化利用提出一些新的思考。试验结果表明:(1)经历1次与2次冻融循环后,单掺15%煤气化粗渣试验组的冻胀率为0.02%与0.29%,融沉系数为0%与0.05%,素黄土、单掺4%石灰试验组的冻胀率分别为0.43%与0.63%、0.38%与0.42%,融沉系数分别为0.26%与0.22%、0%与0.13%,但在经历3次冻融循环后,单掺15%煤气化粗渣试验组的冻胀率和融沉系数开始增大,5次冻融循环周期内的平均冻胀率和融沉系数分别为0.38%与0.17%,已接近甚至大于素黄土与单掺4%石灰试验组的数值。在前两次冻融循环周期内,平均冻胀率和融沉系数较素黄土组分别减小了70.8%和89.6%。(2)单掺15%煤气化粗渣试样各位置的温度梯度最小,其次是双掺煤气化粗渣与石灰试样,并且这两组试样正负温条件下的导热系数最小。(3)经过5次冻融循环后,单掺15%煤气化粗渣试样各高度的含水率最低。(4)单掺适量的煤气化粗渣在冻融循环的初期能明显地改善黄土的冻融特性,再掺入少量的石灰能使试样在冻融循环前后的孔隙率较素黄土分别降低41.5%与47.8%。总的来说,黄土中掺入煤气化粗渣在冻融循环次数少于3次时能改善黄土路基填料的寒区服役性,但其在更多次冻融循环条件下的冻融特性还需进一步研究。

关键词：季节冻土区煤气化粗渣黄土路基填料冻融特性微观机理

煤气化粗渣-粉煤灰基地质聚合物的制备与性能

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硅酸盐通报 2022年第12期41卷 4318-4323页

作者：余润翔张彤杨岩刘泽王群英中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 华电电力科学研究院有限公司杭州310012

煤气化渣与粉煤灰均为煤炭资源利用过程中产生的固体废弃物,可以应用在碱激发领域。从煤气化粗渣的性质入手,采用粉煤灰对煤气化粗渣进行改性,利用碱激发技术制备了煤气化粗渣-粉煤灰基地质聚合物,并对所制备产物的性能进行研究。结果表... 详细信息

煤气化渣与粉煤灰均为煤炭资源利用过程中产生的固体废弃物,可以应用在碱激发领域。从煤气化粗渣的性质入手,采用粉煤灰对煤气化粗渣进行改性,利用碱激发技术制备了煤气化粗渣-粉煤灰基地质聚合物,并对所制备产物的性能进行研究。结果表明,在体系中掺入粉煤灰可以明显改善其力学性能,当粉煤灰掺入量为30%(质量分数)时,样品的28 d抗压强度最高,达到44.5 MPa。此外,通过对样品进行物相分析与微观形貌表征发现,样品的无定形产物主要为N(C)-A-S-H凝胶,它能够结成相互连接的空间网状结构,具有较强的黏结能力,这是样品材料具有较高强度的主要原因。

关键词：煤气化粗渣碱激发粉煤灰地质聚合物 N(C)-A-S-H凝胶力学性能

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煤气化粗渣-矿渣基地质聚合物的制备与性能

硅酸盐通报 2022年第10期41卷 3542-3547页

作者：赵利杰张彤黄伟苏壮飞刘泽中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

在煤气化粗渣基地质聚合物中复掺矿渣可改善其早期力学性能。本文以煤气化粗渣和矿渣为原料制备地质聚合物,系统研究了不同矿渣掺量对煤气化粗渣基地质聚合物早期力学性能及微观结构的影响。利用X射线衍射、压汞测试、扫描电镜、傅里叶... 详细信息

在煤气化粗渣基地质聚合物中复掺矿渣可改善其早期力学性能。本文以煤气化粗渣和矿渣为原料制备地质聚合物,系统研究了不同矿渣掺量对煤气化粗渣基地质聚合物早期力学性能及微观结构的影响。利用X射线衍射、压汞测试、扫描电镜、傅里叶红外光谱等方法对煤气化粗渣-矿渣基地质聚合物的微观结构进行分析表征。结果表明,当矿渣掺量增加时,地质聚合物抗压强度呈逐渐增大趋势。矿渣掺量为40%(质量分数)时,样品28 d抗压强度高达53.1 MPa。由微观分析可知,掺入矿渣后地质聚合物表面生成了大量水化硅铝酸钙/钠(C(N)-A-S-H)凝胶,使地质聚合物微观结构更为致密,力学性能得到改善。

关键词：煤气化粗渣矿渣地质聚合物碱激发力学性能微观结构

煤气化粗渣固相合成CAN型分子筛及其对水中Cr6+的结构固定研究

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煤气化粗渣固相合成CAN型分子筛及其对水中Cr6+的结构固定研究

作者：石晓慧宁夏大学

学位级别：硕士

煤炭是世界上分布最广的能源,从能源种类上看,煤炭、天然气、石油是世界能源主要消费构成,占总能源消费量的84.3%,其中煤炭占27.3%,使得煤炭能源在我国的能源中占据重要地位。煤气化技术具有高效、节能的特点被广泛推广和使用。但其高... 详细信息

煤炭是世界上分布最广的能源,从能源种类上看,煤炭、天然气、石油是世界能源主要消费构成,占总能源消费量的84.3%,其中煤炭占27.3%,使得煤炭能源在我国的能源中占据重要地位。煤气化技术具有高效、节能的特点被广泛推广和使用。但其高速的发展也带来了问题,煤气化渣的大量产排,给生态环境带来巨大的威胁。目前煤气化渣的处理方法是全部填埋,没有进行资源化利用,占用了大量土地资源,已成为限制煤气化产业可持续发展的主要问题之一。其中,煤气化粗渣是在煤气化过程中,原煤灰粉在气化炉中气化时,熔融灰分变成液态渣。由于重力和气流的作用,液态渣从出渣口流出,冷却后形成粒径较大的煤气化粗渣。因此,我们急需开展煤气化渣资源化与高值利用的研究。煤气化粗渣中含有丰富硅铝源,以及钙、钠、铁、镁等碱性金属氧化物。根据其特点我们考虑将其制备成分子筛,又因为其低硅铝比的特点适宜制备成CAN型分子筛。目前,工业制备分子筛的方法多为水热法,其中制备过程需要酸浸、碱浸,消耗大量水资源,生成的酸碱废液,需要人力物力进行再处理,耗费人力物力。而对于固相合成分子筛来说,不需要酸浸碱浸,步骤简易,反应效率高,反应压力低,不需要昂贵模板剂,但目前固废固相合成分子筛方面有关研究并不成熟,固相合成分子筛的机理并不完善。本文基于这一现状,以煤气化粗渣为主要研究对象,开展固废高值转化和生态应用等方面的研究,对于保障全国的煤化工优势以及特色煤气化产业的高质量可持续发展具有重要意义。本文以煤气化粗渣为原料,研究的主要内容如下:(1)本文研究了煤气化粗渣采用固相合成的方法在Na2CrO4·4H2O体系和Na2SO4·9H2O体系下合成CAN型分子筛,此方法在合成过程中无需水参与、无需模板剂、操作简单、成本低廉、环境友好,相较于传统的水热合成,更利于实现工业化生产。(2)本文研究了煤气化粗渣采用固相合成的方法在结构导向剂的作用下定向合成单一相的CAN型分子筛的过程,并探究了不同类型离子对合成CAN型分子筛的影响规律,并对其产物进行了具体的表征对比,对此过程我们进行了仔细分析,主要研究内容及结论如下:(Ⅰ)在煤气化粗渣的活化过程中,煤气化粗渣中含有的钙,铁,镁等碱金属氧化物起到助熔剂作用,使得煤气化粗渣在较低的温度下发生活化,加速煤气化粗渣中的硅铝源的重组。在结晶过程中,煤气化渣中的碱性金属能起到助熔剂作用,降低反应发生的温度,使一些较低熔融温度的结构导向剂,例如:硝酸钠可以在120℃的反应温度下变成熔融状态,增大与反应物之间的接触面积,进而发生反应,有利于CAN型分子筛的合成,但这种助熔剂的助熔效果是有限的对于碳酸钠,硫酸钠,以及铬酸钠等熔融温度比较高的结构导向剂来说,不能达到熔融状态,因此需要使用其对应的的水合物来代替。(Ⅱ)在使用不同阴离子结构导向固相合成CAN型分子筛的研究中,所涉及的阴离子类型和所使用的原料以及硅铝比、碱度是很重要的,CAN型分子筛的形成在很大程度上依赖于它们。在利用不同类型的阴离子结构导向合成CAN型分子筛的研究中,单原子类型的阴离子氯离子可以诱导氯钠石的合成,低对称性阴离子如亚硝酸盐离子则不能诱导合成分子筛,具有三旋转轴的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐和铬酸盐阴离子可以定向诱导合成单一相的CAN型分子筛。因此,我们认为这种具有三旋转轴的阴离子诱导合成CAN型分子筛的过程取决于反应中每个阴离子的结构对称性,而不是反应中阴离子的元素种类。(Ⅲ)利用煤气化渣合成CAN型分子筛分成三个阶段:成核诱导期,煤气化粗渣在物理活化、热活化、化学活化的复合活化作用下,形成成核前体(初级结构单元),即硅铝四面体,以非晶态存在。初形核期,在煤气化粗渣中碱性氧化物作为助熔剂的作用下,硅铝四面体在结构导向剂下达到最低共晶温度后,反应体系中开始出现液相,由固-固反应转变为固-液反应,由于液体之间的接触更加完全,加速了硅铝四面体的熔化反应。在合成体系中,具有三重旋转轴的阴离子起着结构引导作用,通常位于分子筛的孔道或笼内,通过氢键、离子键或范德华力等,引导周围的成核前体(硅铝四面体)在其周围聚合形成骨架,获得有序结构的粒子,即微晶核。晶体生长期,在热力学的驱动下这些核生长形成长程有序的晶体以降低体系的吉布斯自由能。煤气化粗渣中钠离子和其他离子的作用促进了核的生长。随着结晶时间的延长,大量非晶态硅铝四面体逐渐分解消耗,被晶体取代。(3)Cr6+对人类健康和自然环境有害,其复杂的分子结构使其难以在排放到自然环境中的流出物中进行处理或提取。本文针对在工业实际生产中,由玻璃工业、染料、皮革、陶瓷中产生的Cr6+固定问题做了如下研究:首先,煤气化粗渣一直被认为是吸附水中Cr6+的可行方法。然而,煤气化粗渣作为吸附剂有其缺点,因为它的吸附位点数量有限,导致提取效率不足。本文采用煤气化粗渣对模拟废水中的Cr6+进行了结构固

关键词：煤气化粗渣 CAN型分子筛固相反应结构固定重金属Cr6+

煤气化粗渣制备活性炭/沸石复合吸附材料及其性能研究

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煤气化粗渣制备活性炭/沸石复合吸附材料及其性能研究

作者：姚阳阳吉林大学

学位级别：硕士

随着现代煤化工工业的快速发展,产生了大量的煤气化渣这类固体工业废弃物,而粗渣又是煤气化渣中排放量最大一类。煤气化粗渣的主要化学成分为SiO、AlO和残余炭。当前煤气化粗渣的处理方式主要以填埋为主,未能得到有效利用,对其研究较少... 详细信息

随着现代煤化工工业的快速发展,产生了大量的煤气化渣这类固体工业废弃物,而粗渣又是煤气化渣中排放量最大一类。煤气化粗渣的主要化学成分为SiO、AlO和残余炭。当前煤气化粗渣的处理方式主要以填埋为主,未能得到有效利用,对其研究较少。沸石、活性炭作为单一性能的吸附剂,在气体或液体的分离、净化及水处理中发挥重要作用,然而实际生产中往往需要具有沸石和活性炭双重吸附性能的吸附剂。本文以煤气化粗渣为主要原料,采用水蒸气作为活化剂将粗渣中的炭质组分活化,然后通过水热晶化反应将粗渣中的硅铝组分转化为沸石晶体,制备出活性炭/沸石复合吸附材料,为实现煤气化粗渣的有效利用开辟一条路径。本文研究不同水蒸气活化条件对粗渣中炭质组分活化效果的影响,研究不同水热晶化条件对复合材料中沸石晶型及结晶度的影响,运用多种测试手段对制备出的复合材料结构、形貌、性能进行表征,并考察复合材料对有机染料和重金属离子的吸附性能。通过在不同水蒸气活化条件下对粗渣中炭质组分的活化研究发现,保持水蒸气活化时间不变,适当提高活化温度,能够加速活化进程;保持活化温度不变,随着活化时间的延长,粗渣中的孔结构由以微孔为主向着以中孔为主转化;当活化温度为800°C,活化时间1 h时,比表面积达到最大,为77.75 m/g,其中微孔比表面积为36.10 m/g。由热重-差热分析可知,粗渣经活化后炭含量约为11.9%,相比活化前炭含量出现减少。扫描电镜显示活化后的炭质成分呈疏松状态。粗渣经水蒸气活化后,通过控制不同的水热条件得到不同类型的活性炭/沸石复合材料。制备活性炭/X型沸石复合材料的最佳条件是:预处理盐酸浓度8%、导向剂用量3 mL、碱度6%、晶化温度100°C、晶化时间15 h。制备活性炭/P型沸石复合材料的最佳条件是:预处理盐酸浓度8%、碱度5%、晶化温度120°C、晶化时间8 h。活性炭/P型沸石复合材料的制备条件相对较为温和,易于合成。实验证实,在硅铝酸盐经水热反应转化为沸石的过程中,粗渣中炭质组分起到不可或缺的作用。由扫描电镜可以看出,活性炭/X型沸石复合材料中八面体状的沸石晶体依托炭质成分表面生长;活性炭/P型沸石复合材料中球状沸石晶体表面粗糙,紧贴炭质组分。由热重差热分析可知,最佳条件下制备的活性炭/X型沸石复合材料中活性炭含量约为26.67%。由孔结构分析可知,复合材料具有中孔和微孔双重孔结构,比表面积可达294.98 m/g,其中微孔比表面积194.08 m/g,总孔容积为0.3355 cm/g,平均孔径为4.55 nm。利用制备的活性炭/X型沸石复合材料吸附水溶液的有机染料亚甲基蓝和重金属Cr。研究表明,当亚甲基蓝溶液初始浓度50 mg/L,吸附时间5 h,复合材料加入量0.5 g/L,复合材料对亚甲基蓝的吸附量为93.88 mg/g,移除率达到90%以上;当Cr溶液初始浓度10 mmol/L,吸附时间5 h,复合材料加入量10 g/L,复合材料对Cr的吸附量为0.766 mmol/g,移除率达到85%以上。在污水处理等方面复合材料具有一定潜在的应用价值。

关键词：煤气化粗渣活性炭/沸石复合材料活化水热晶化吸附

煤气化粗渣制备吸附材料及处理水中重金属、氨氮的应用研究

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煤气化粗渣制备吸附材料及处理水中重金属、氨氮的应用研究

作者：焦乃斌宁夏大学

学位级别：硕士

煤炭工业的发展是国家在调整能源结构方面的一项重要措施,而煤炭工业的快速发展和煤炭气化技术的飞速进步,也给人们造成了很大的麻烦。然而,煤气化残渣(粗、细渣)作为一种重要的生物质资源,已成为当前煤与环境领域的研究热点。煤气化渣... 详细信息

煤炭工业的发展是国家在调整能源结构方面的一项重要措施,而煤炭工业的快速发展和煤炭气化技术的飞速进步,也给人们造成了很大的麻烦。然而,煤气化残渣(粗、细渣)作为一种重要的生物质资源,已成为当前煤与环境领域的研究热点。煤气化渣物理化学特性与粉煤灰等常规固体废弃物存在较大差异,现有的粉煤灰处理工艺难以实现其高效处理,亟需对其进行系统深入的理论与实践探索。因此,针对我国煤炭工业中存在的问题,提出了以煤炭工业粗渣为原料,进行固体废物的高值化利用与环保治理的理论与技术创新,这对我国煤炭工业中的优势与特色优势行业及黄河流域的经济与社会发展都有着十分重大的现实意义。本研究以宁东煤气化粗渣为原料,在不需要高温和化学试剂的条件下,通过预处理和特定的物理活化将其制备煤气化粗渣吸附剂。同时在物理活化的基础上以其为载体,并负载锰氧化物来制备锰氧化物/煤气化粗渣吸附剂,负载锰氧化物可提高吸附剂的孔隙率和相应的处理氨氮效率。锰氧化物/煤气化粗吸附剂的制备方法简单,且制备过程中无污染物质产生,同时对氨氮的吸附率高,可重复使用,具有广泛的应用前景。本文主要研究结果如下:(1)在无任何化学试剂添加和无任何其他原料添加的情况下,通过预处理球磨活化煤气化粗渣将其进行逐层刻蚀释放出大量的活性基团然后将煤气化粗渣在105℃条件下进行干燥。然后将其放入行星式球磨机球磨通过球与颗粒之间进行碰撞刻蚀9h,在球磨过程中产生大量的热,使其表面形成新的基团提供,并且在刻蚀的过程中使得内部的基团也逐渐的外露出来。通过红外分析可以得出活化后其表面增加了大量基团,如-COOH、C=O和-OH等。(2)通过采用水平震荡法对含有重金属的模拟废水进行吸附试验。通过吸附反应前后红外分析可得,金属离子与表面官能团形成Cu-O的类似结构,通过map图和红外分析可证明金属离子成功吸附在吸附剂表面。并且通过map图发现针对不同金属离子在吸附剂表面结合的活性位点不同。通过一级动力学和二级动力学可以得出在吸附铜离子和铅离子是物理吸附与化学吸附共同作用,而废水中的铬离子和镉离子是主要以化学吸附为主。通过拟合的吸附等温线Langmuir和Freundlich的分析发现,该吸附剂的吸附方式为多层吸附。其对铅离子、铜离子、镉离子和铬离子的饱和吸附量分别为192.56 mg/g、110.15 mg/g、102.36 mg/g和49.5 mg/g。(3)在特定的物理活化的基础上通过负载锰氧化物来增强该吸附剂的吸附性能,选用氧化还原法制备负载锰氧化物的煤气化粗渣吸附剂,由于其比表面积大、氧化还原电位高、表面带负电荷,对阳离子污染物具有很高的静电吸附能力。通过对模拟氨氮废水的吸附影响因素进行研究,在投加5g、反应温度在25℃,反应时间90min的条件下对氨氮的去除率为72.7%,饱和吸附量为27.26mg/g。比未负载锰氧化物的煤气化粗渣(经过特定物理活化)的吸附量提上了 2.9倍。另外经过连续5次循环实验其去除率仍在75.3%,表明该吸附剂可重复使用。

关键词：煤气化粗渣物理活化重金属负载锰氧化物

煤气化粗渣制备SOD沸石和无烧碱母液循环制备ZSM-5沸石的研究

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煤气化粗渣制备SOD沸石和无烧碱母液循环制备ZSM-5沸石的研究

作者：黎康宁宁夏大学

学位级别：硕士

近年来我国宁东煤气化发展迅速,但随之而来的是煤气化渣固体废弃物排放量巨大,难以利用。煤气化渣是煤在还原氛围（CO、H2）中1500℃左右添加碳酸钙高温气化后的产物,以无机物和无定形的玻璃态物质为主,含有一定量水,同时含有部分残余炭... 详细信息

近年来我国宁东煤气化发展迅速,但随之而来的是煤气化渣固体废弃物排放量巨大,难以利用。煤气化渣是煤在还原氛围（CO、H2）中1500℃左右添加碳酸钙高温气化后的产物,以无机物和无定形的玻璃态物质为主,含有一定量水,同时含有部分残余炭,其理化性质不同于粉煤灰等传统固废,已有的粉煤灰资源化技术无法解决气化渣的资源化问题。目前宁东煤气化渣主要处理方法是填埋,浪费了土地资源,严重影响环境和企业经济效益。所以有必要针对宁东煤气化渣开展针对性资源化利用。本文以煤气化粗渣为研究对象,提出一种经济、环保的利用方式。传统合成沸石通常使用纯化学试剂或使用强酸强碱溶液,伴随着产生废水污染、成本高昂等问题。利用粗渣中富含硅铝的特性将其制备成沸石材料,结合XRD、BET、F-SEM、FT-IR等技术手段对制备的材料分析,并探究了其对模拟废水的去除效果。（1）以煤气化粗渣、NaAlO2、NaOH、去离子水为原料合成SOD沸石,不使用任何表面活性剂作为模板剂,不需要高温煅烧和酸洗的条件下,采用简单的水热法,调节硅铝比1.5,在固液比1:1.5的4.5M氢氧化钠溶液中反应,晶化温度120℃,晶化时间12 h,考察了陈化时间、硅铝比、碱液浓度、固液比、晶化时间、晶化温度等因素对合成沸石种类及结构的影响。通过多种表征技术对制备的SOD沸石进行分析。煤气化渣合成SOD沸石比表面积可达25.74 m2/g,平均吸附孔径为8.34 nm,微孔和介孔并存。对煤气化粗渣合成的SOD沸石进行重金属铅废液的去除研究。依据在最优环境下制备的SOD沸石的吸附原理,研究了吸附所需沸石的用量、废液的pH、沸石吸附重金属元素的时间、沸石吸附的温度等因素的影响,确定最佳的经济可行去除方案。（2）以煤气化粗渣、气相二氧化硅、Na2SiO3、TPABr、去离子水为原料,调节5iO2:Al2O3:Na2O:H2O:TPABr=25:1.0:2.0:1 1 00:0.4使用水热法在160℃下72h合成ZSM-5沸石。试验过程研究了模板剂的量、碱量、H2O量、晶化温度、晶化时间等因素影响。通过多种表征技术对制备的ZSM-5型沸石进行分析。传统制备ZSM-5沸石通常用酸溶液洗涤除杂,烧碱激发硅铝活性,成本较高,伴随着产生强酸强碱废水、碱利用率低等问题。我们利用煤气化渣所含硅铝,不经酸洗,不碱融,通过水热法,在原料上利用Na2SiO3取代NaOH,既补充了硅源还减少了成本降低了强碱污染,Na2SiO3起到了促进了硅铝酸盐凝胶的解聚和转变,更利于合成ZSM-5沸石。工艺上对母液进行了回收,使得未完全反应的硅铝元素有机模板剂和剩余碱液全部得以二次利用继续用于合成ZSM-5沸石。煤气化渣无NaOH水热合成ZSM-5沸石的比表面积为415m2/g,平均吸附孔径为2.39nm。针对煤气化粗渣合成的ZSM-5沸石进行氨氮废液的去除研究。依据在最优环境下制备的ZSM-5沸石的吸附原理,研究了吸附所需沸石的量、氨氮液体的pH、沸石的吸附氨氮的时间、沸石吸附氨氮的温度等因素的影响,确定最优方案。（3）以煤气化粗渣、白炭黑、Na2CO3 10H2O和TPABr为原料,调节SiO2:Al2O3:Na2O:TPABr=25:1.0:7:4 使用固相无溶剂法在 150℃下 60h 合成 ZSM-5 沸石。试验过程研究了研磨时间、模板剂的量、Na2CO3·l0H2O量、晶化温度、晶化时间等因素。常规的水热合成ZSM-5沸石,或多或少的反应原料会遗留浪费在水中,导致收率下降且水污染的问题不可避免。从经济和环境角度来看,固相法比常规水热法具有诸多优势,例如:固相法克服了水热法合成过程中所必需的大量水,直接避免了废弃液体水污染;无溶剂可极大提高反应釜空间利用率,减小釜压力等等,此方法仅需简单研磨加热即可合成ZSM-5沸石,对原料的利用率高,沸石收率高。固相法合成ZSM-5的关键在于添加了 Na2CO3·l0H2O,对Si-O-Si或Si-O-Al键的水解和缩合对于沸石晶化起到了至关重要的作用。固相法对比水热法合成温度更低,合成速度更快,工艺极其简单且对设备条件无特殊要求,实现了液相水“零排放”,具有较高的经济价值和较好的工业前景。这是有关煤基固废首次在无水系统中制备ZSM-5沸石的研究。

关键词：煤气化粗渣 SOD沸石 ZSM-5沸石固相法

改性煤气化粗渣活性特征及其复合水泥浆体水化硬化性能研究

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矿业科学学报 2022年第5期7卷 513-521页

作者：王栋民房奎圳张明中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

煤气化技术的规模化应用产生了大量难处理的煤气化灰渣。作为一种富含硅铝酸盐矿物的煤气化灰渣,具备火山灰活性和较低的碳含量特征,可作为辅助性胶凝材料使用。为探讨不同改性效果下煤气化粗渣的活性特征及其对水泥水化硬化性能的影响... 详细信息

煤气化技术的规模化应用产生了大量难处理的煤气化灰渣。作为一种富含硅铝酸盐矿物的煤气化灰渣,具备火山灰活性和较低的碳含量特征,可作为辅助性胶凝材料使用。为探讨不同改性效果下煤气化粗渣的活性特征及其对水泥水化硬化性能的影响机制,本文从宏观和微观上对掺有改性气化粗渣的复合水泥浆体的水化放热、抗压强度、水化产物组成与结构进行分析比较。结果表明:添加二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)改性,可明显地提升气化粗渣的粉磨效率和潜在水化活性,有效减少水化诱导期的延长,降低气化粗渣掺加对水泥水化的缓凝效果;添加DEIPA的顺序对复合水泥的水化硬化特性影响不大。经化学和物理协同改性后的煤气化粗渣可以用于硅酸盐水泥的混合材和混凝土的掺合料,在适当掺量(10%)下可提升复合水泥的力学性能。

关键词：煤气化粗渣二乙醇单异丙醇胺活化改性水化放热力学性能