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有色金属工程 2024年第9期 169-183页

作者：王国彬肖庆飞田厚源姚子灏周强刘向阳金赛珍王梦涛昆明理工大学国土资源工程学院省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室云南省金属矿尾矿资源二次利用工程研究中心

当前，我国铜尾矿排放量超3亿t/a,加之往年累计堆存，体量巨大，安全、环保、经济、土地等压力持续攀升。为了更系统、更全面地了解我国铜尾矿规模化消纳的研究进展，首先简要介绍了我国铜尾矿资源禀赋和赋存特点，以江西德兴市、安徽... 详细信息

当前，我国铜尾矿排放量超3亿t/a,加之往年累计堆存，体量巨大，安全、环保、经济、土地等压力持续攀升。为了更系统、更全面地了解我国铜尾矿规模化消纳的研究进展，首先简要介绍了我国铜尾矿资源禀赋和赋存特点，以江西德兴市、安徽铜陵市、内蒙古赤峰市和湖北大冶市等选铜区块为主要产出地，硅酸盐矿物、SiO2、A12O3以及Fe2O3、CaO、Na2O和K2O等为铜尾矿的主要成分；其次，着重并详细地评述了利用铜尾矿资源制造新材料和新产品、建筑材料、用于充填、合成硅肥、土壤改良和土地复垦等方面的规模化消纳研究进展，其中新材料和新产品主要包括玻璃、陶瓷和透水材料，而建筑材料方面主要论述了砖瓦、水泥、混凝土、路基、免烧墙体、陶瓷墙板和铸石等；最后，对当前研究存在的现象和未来研究规划提出了合理建议，如制作建筑材料时，要保证产品对重金属元素有一定的固化作用，防止重金属元素随水溶出外溢，污染周边环境。以期对提高铜尾矿资源综合利用，以及改善矿山生态环境起到一定的借鉴作用。

关键词：铜尾矿资源规模化消纳非金属元素矿物回收综合利用

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赤泥激发胶凝材料及路用研究进展

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中国有色金属学报 2023年第10期33卷 3421-3439页

作者：薛生国朱铭星杨兴旺郭旭耀蒋逸凡黄诗蔚朱锋中南大学冶金与环境学院长沙410083 国家重金属污染防治工程技术研究中心长沙410083

赤泥是有色金属工业产排放量最大的固体废弃物,因其碱性强、综合利用难、堆存处置风险高,严重制约铝工业的可持续发展,赤泥资源化利用与规模化消纳已成为铝工业亟待解决的世界性难题。赤泥激发胶凝材料及其工程路用具备用量大、成本低... 详细信息

赤泥是有色金属工业产排放量最大的固体废弃物,因其碱性强、综合利用难、堆存处置风险高,严重制约铝工业的可持续发展,赤泥资源化利用与规模化消纳已成为铝工业亟待解决的世界性难题。赤泥激发胶凝材料及其工程路用具备用量大、成本低、绿色低碳等优势,是实现赤泥规模化利用行之有效的途径。本文在综述赤泥物理化学特性和工程特性的基础上,阐明了赤泥激发胶凝材料的理论基础,分析了路用工程存在的主要问题和环境风险,提出了赤泥激发胶凝材料及路用研究的方向,为大宗工业固体废弃物规模化消纳提供科学参考。

关键词：赤泥激发胶凝材料路用环境风险规模化消纳

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煤气化渣综合利用研究进展

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洁净煤技术 2020年第1期26卷 184-193页

作者：曲江山张建波孙志刚杨晨年史达李少鹏李会泉中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程中科院重点实验室北京100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中石化宁波技术研究院有限公司浙江宁波315103 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,石油、天然气对外依存度高的实际情况以及对煤炭高效清洁利用的重视赋予了煤化工产业发展的机遇,作为煤化工产业龙头的煤气化技术在中国蓬勃发展。随着煤气化技术的大规模推广,煤气化渣的堆存量及... 详细信息

我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,石油、天然气对外依存度高的实际情况以及对煤炭高效清洁利用的重视赋予了煤化工产业发展的机遇,作为煤化工产业龙头的煤气化技术在中国蓬勃发展。随着煤气化技术的大规模推广,煤气化渣的堆存量及产生量越来越大,造成了严重的环境污染和土地资源浪费,对煤化工企业的可持续发展造成不利影响,煤气化渣处理迫在眉睫。笔者介绍了煤气化渣的产生及其带来的环境问题,煤气化渣的基本特点,综述了国内外煤气化渣在建工建材(骨料、胶凝材料、墙体材料、免烧砖)、土壤水体修复(土壤改良、水体修复)、残碳利用(残碳性质、残碳提质、循环掺烧)、高值化利用(催化剂载体、橡塑填料、陶瓷材料、硅基材料)等方面的研究进展,提出了煤气化渣综合利用思路。煤气化渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、C组成,气化细渣残碳含量较气化粗渣高,煤气化渣的主要矿相为非晶态铝硅酸盐,夹杂着石英、方解石等晶相,富含硅、铝、碳资源的化学组成特点和特殊的矿相构成是煤气化渣回收利用的基础。目前煤气化渣规模化处置利用主要聚焦在建工建材、生态治理等方面,但因其碳含量高、杂质含量高等特点,导致建工建材掺量低、品质不稳定,生态治理二次污染严重等问题,经济和环境效益差。在资源化利用方面,结合煤气化渣资源特点,目前主要在碳材料开发利用、陶瓷材料制备、铝/硅基产品制备等方面引起广泛关注,虽然经济效益相对显著,但均处于实验室研究或扩试试验阶段,主要存在成本高、流程复杂、杂质难调控、下游市场小等问题,无法实现规模化利用。为了提高企业经济效益,同时解决企业环保难题,结合煤气化渣堆存量大、产生量大、处理迫切的现状以及富含铝、硅、碳资源的特殊属性,建议煤气化渣的综合利用思路为"规模化消纳解决企业环保问题为主+高值化利用增加企业经济效益为辅"。开发过程简单、适应性强、具有一定经济效益的煤气化渣综合利用技术路线,是目前煤气化渣利用的有效途径和迫切需求。

关键词：煤气化渣建工建材土壤水体修复高值化利用规模化消纳

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基于循环流化床燃烧技术的煤泥利用

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电力学报 2021年第3期36卷 236-244页

作者：姚禹歌周传新辛金明蒋文斌张缦清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 山东兖矿济三电力有限公司山东济宁272069

煤泥是煤炭加工的一个主要副产物,它难以存储,容易造成严重的环境污染。我国煤泥产量大,但是综合利用率较低,煤泥的清洁规模化消纳对我国的低碳发展有重要意义。循环流化床(CFB)燃烧技术具有燃料适应性广的特点,有规模化消纳煤泥的潜能... 详细信息

煤泥是煤炭加工的一个主要副产物,它难以存储,容易造成严重的环境污染。我国煤泥产量大,但是综合利用率较低,煤泥的清洁规模化消纳对我国的低碳发展有重要意义。循环流化床(CFB)燃烧技术具有燃料适应性广的特点,有规模化消纳煤泥的潜能,若能在燃用煤泥的情况下保证CFB锅炉机组的稳定运行,发电成本将会大幅降低。历经30余年的研发,CFB锅炉在我国现已广泛应用于煤泥的燃烧,处于世界领先地位。目前在中小机组上已经可以实现大比例掺烧或者全燃煤泥的运行,掌握了煤泥CFB燃烧的关键技术,带来了显著的社会效益和经济效益。100 MW级CFB锅炉可实现全燃煤泥的满负荷稳定;300 MW级CFB锅炉在满负荷时最大掺烧比可达84%,在中低负荷时可实现全燃煤泥运行;超临界CFB锅炉机组在进行低、中比例掺烧煤泥实践。燃用煤泥对CFB锅炉机组的影响是煤泥规模化清洁消纳工程应用的关键研究方向。在运行参数方面,由于燃用煤泥含水量高,造成床温降低和尾部烟道中烟气温度、流量和流速的改变,可通过加大引风机的功率维持系统正常的运行;因煤泥颗粒较细,含灰量大,容易随高温烟气进入尾部烟道,实际运行中通过配合调整给料方式、煤泥粒度、锅炉负荷等工况,可有效降低CFB锅炉排渣量,且可能存在一个最佳的掺烧比,使锅炉整体效率达到最高;此外,掺烧煤泥引发的床温影响了炉内脱硫效率,在实际运行中,通过综合调整一次风量,二次风量,石灰石的钙硫比等多个运行参数,减少污染排放量。在运行问题方面:对于燃用煤泥流动性较差,现一般采用达到兆帕级的高压泵施加输运压力,和通过多个并联的给料口同时给料等方式应对;同时,燃用高灰分煤泥会引起循环流率的显著提升,造成炉膛内床压大幅波动,普遍采取从炉顶给入炉膛,形成煤泥颗粒团和注意保持床存量等方式处理;另外,燃用高灰分煤泥会造成CFB锅炉烟气中粉尘浓度较高,尾部受热面积灰严重,过热器/再热器的金属管壁温度升高,会带来过热超温隐患。在经济性方面:燃用煤泥运行时引风机电耗增大会提高部分发电成本,但是掺烧煤泥以及增大煤泥掺烧比可以节约入炉原煤,减少燃料的成本;同时,若机组能稳定运行,可避免频繁的停机与检修,总体上发电成本将会显著降低。未来,更加高效清洁地消纳煤泥和煤矸石将是提高煤炭利用水平的重要工程实践,因此,有关煤泥清洁规模化利用的研究与工程实践的发展应该主要体现在以下三个方面:第一,燃烧煤泥机组的大容量、高参数发展是CFB燃烧技术进一步发展的方向;第二,提升单个锅炉的燃料灵活性,在燃料热值、含水量、含灰量等参数大范围波动时均能保证锅炉的稳定运行;第三,满足煤泥消纳的需求,适时建设大容量高参数CFB锅炉坑口电站,实现在煤炭产地就地规模化消纳煤泥及其它煤炭洗选加工产生的低热值燃料。

关键词：循环流化床(CFB) 煤泥掺烧全燃发展历程运行参数运行问题高效清洁规模化消纳低碳发展

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