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煤基灰/渣的大宗固废资源化利用现状及发展趋势

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 238-252页

作者：吴锦文邓小伟焦飞硕吕波房朝军河南理工大学化学化工学院河南焦作454000 河南理工大学鄂尔多斯煤炭清洁开发利用研究院内蒙古鄂尔多斯017000 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100160 鄂尔多斯市炭源科技有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

近年来,煤炭工业快速发展,为国民经济运行提供了重要能源保障和原料支撑,与此同时,燃煤电厂、工业和民用锅炉等设备在煤燃烧和气化工艺过程中,产生大量的煤基灰/渣(粉煤灰、燃煤炉渣、气化渣)等工业固体废弃物,对生态环境造成了较大影... 详细信息

近年来,煤炭工业快速发展,为国民经济运行提供了重要能源保障和原料支撑,与此同时,燃煤电厂、工业和民用锅炉等设备在煤燃烧和气化工艺过程中,产生大量的煤基灰/渣(粉煤灰、燃煤炉渣、气化渣)等工业固体废弃物,对生态环境造成了较大影响。以粉煤灰和气化渣为代表的煤基灰/渣为例,我国每年排放约8亿t粉煤灰和3500万t气化渣,但是受限于国家能源结构、产业政策等因素的影响,以及煤基灰/渣的资源分布、产地性质的制约,目前,煤基灰/渣的高效资源化利用率还有待提升,其中,粉煤灰的综合利用率为70%、气化渣的综合利用率仅为30%,未来我国大宗固废仍存在产量大、资源利用不充分、综合利用产品附加值低等困境。因此,进一步提升大宗固废综合利用水平,全面提高资源利用效率,积极落实国家“碳达峰”和“碳中和”相关政策,完成煤炭工业“十四五”发展规划中相关工作,是当前煤炭开发利用需面对的重要问题。基于此,针对煤基灰/渣的性质,开展了大量的探索,如分级、分选、提质等技术研究,开发了具有针对性的工艺技术及装备,部分实现了煤基灰/渣的大宗固废资源化利用和高附加值利用。鉴于煤基灰/渣具有比表面积大、孔隙结构发达、含碳量偏高、铝硅含量丰富等特性,目前已经作为原料广泛应用于建工建材、环保、生态、化工等领域。文章分别从大宗固废资源化利用和深加工高附加值利用两个方面对煤基灰/渣进行了阐述。①建工建材等应用领域仍是提升煤基灰/渣大宗固废资源化利用的重要方向,但由于煤基灰/渣资源化利用存在脱碳与炭−灰分离技术装备有待完善、脱水与干燥困难、重金属可能存在沉淀等问题,后续有待深入研究;②提取有用组分并用于功能性碳材料制备、环境污染治理等领域可实现煤基灰/渣深加工高附加值利用,但需对生产工艺环节中产生的酸碱性或重金属废液进行有效处理,从而减少对环境的污染。针对煤基灰/渣在大宗固废资源化利用中所存在的问题,探讨了其未来发展趋势,以期为煤基灰/渣的大宗固废资源化利用以及煤化工行业高端化、低碳化、绿色化发展提供借鉴与参考。

关键词：煤基灰/渣粉煤灰燃煤炉渣煤气化渣大宗固废资源化

碳系导电材料用量对防静电羧基丁腈胶乳手套性能的影响

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橡胶工业 2024年第1期71卷 40-46页

作者：陈晓威安丹达工业技术(上海)有限公司上海201705

采用碳系导电材料[单壁碳纳米管(SWCNT)和超导电炭黑]与羧基丁腈胶乳配合以制备防静电羧基丁腈胶乳手套,并研究碳系导电材料用量对防静电羧基丁腈胶乳手套胶膜性能的影响。结果表明:随着SWCNT用量的增大,防静电羧基丁腈胶乳手套胶膜的... 详细信息

采用碳系导电材料[单壁碳纳米管(SWCNT)和超导电炭黑]与羧基丁腈胶乳配合以制备防静电羧基丁腈胶乳手套,并研究碳系导电材料用量对防静电羧基丁腈胶乳手套胶膜性能的影响。结果表明:随着SWCNT用量的增大,防静电羧基丁腈胶乳手套胶膜的体积电阻和表面电阻呈减小趋势,拉伸强度先增大后减小,耐浓硫酸穿透时间为32~35 min;当SWCNT用量为0.1份时防静电羧基丁腈胶乳手套胶膜的体积电阻和表面电阻分别减小至60 MΩ·cm和94 MΩ,拉伸强度最大(26.9 MPa);随着超导电炭黑用量的增大,防静电羧基丁腈胶乳手套的体积电阻和表面电阻呈减小趋势,拉伸强度减小,拉断伸长率增大,耐浓硫酸穿透时间缩短;当超导电炭黑用量为4份时防静电羧基丁腈胶乳手套胶膜的体积电阻和表面电阻分别减小至54 MΩ·cm和89 MΩ,当超导电炭黑用量为10份时胶膜的耐浓硫酸穿透时间缩短至15 min;防静电羧基丁腈胶乳手套的性能随时间的延长而降低。

关键词：丁腈胶乳手套防静电性能单壁碳纳米管超导电炭黑

《“三下”开采规范》中安全煤(岩)柱留设问题探讨

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煤炭科学技术 2024年第8期52卷 139-145页

作者：吕玉广孙国吴宝峰李硕安徽理工大学安徽淮南232000 内蒙古上海庙矿业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016299 新矿内蒙古能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016299

针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4-3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含... 详细信息

针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4-3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含水层下采煤应如何确定保护层厚度则未明确;进而以泥岩与黏性土层均具有阻水功能为桥梁,推导出基岩含水层下采煤可参照“松散层下黏性土层累计厚度大于采厚”条件执行,遵照“就高不就低原则”,基岩含水层下保护层厚度统一取采厚的4倍为宜;既然规范适用条件为单层采厚不大于3.0 m,则附表4-3中“松散层厚度小于采厚”的规定难以理解,建议删除。其次,基于“保护”一词的科学内涵对“保护层”重新定义,即导水裂缝带顶界面到含水层底界面之间的隔水岩层均具有“保护”功能,应统称为保护层H_(b);进而提出了保护系数B_(s)概念,即保护层厚度与单层采厚的比值;松散含水层下保护系数分区阈值(B_(i)=2、3、4、5、6、7),基岩含层下保护系数分区阈值B_(i)=4,据此对顶板水害风险进行等级划分:突水区(B_(s)≤0)、危险区(0

关键词：保护层保护系数分区阈值 “三区”划分承压系数安全煤(岩)柱

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二氧化碳加氢制高级醇Fe基催化剂研究进展

化工进展 2024年

作者：秦婷婷牛强内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司

高级醇（HA）可作为重要的能源化工基础原料。CO2加氢制备高级醇(CO2-HAS)具有流程短、效率高、操作简便等特点，该技术兼具碳减排和高附加值利用的双重意义。Fe基催化剂的低成本和高活性优势使其具备工业应用潜力，但仍存在反应网络复... 详细信息

高级醇（HA）可作为重要的能源化工基础原料。CO2加氢制备高级醇(CO2-HAS)具有流程短、效率高、操作简便等特点，该技术兼具碳减排和高附加值利用的双重意义。Fe基催化剂的低成本和高活性优势使其具备工业应用潜力，但仍存在反应网络复杂、C-C键生成难控制、高级醇收率不理想等问题。本文从热力学角度分析了CO2-HAS的固有限制和适宜的工艺条件，简述了高级醇生成的转化路径和Fe物种演变。进一步阐述了反应条件、助剂、制备方法和载体等因素对Fe基催化剂反应性能的影响，并揭示了Fe基多功能催化反应偶联的构建策略以及对性能的促进机制。基于此，指出中间物种的定向转化和C-C偶联的精准调控是Fe基催化剂设计的关键考量。预测3D打印自催化技术将助力Fe基催化剂的大规模制备，多元化的技术整合可能是CO2-HAS产业化开发的可行方式之一。廉价的绿氢制备技术与CO2捕集技术的突破与耦合将推动CO2-HAS的高质量发展并成为主流趋势。

关键词：二氧化碳加氢高级醇 Fe基催化剂 C-C耦合

基于高效解离-选择性絮凝耦合作用的煤气化渣提炭实验研究

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煤炭转化 2024年第2期47卷 57-66页

作者：吴锦文邓小伟陈乐侯迎港仲国龙吕波房朝军张传祥河南理工大学化学化工学院河南焦作454000 矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100160 河南理工大学鄂尔多斯煤炭清洁开发利用研究院内蒙古鄂尔多斯017000 鄂尔多斯市炭源科技有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

煤气化渣是由煤气化工艺产生的一种富含铝硅酸盐、灰组分及残炭的大宗工业固体废弃物,其规模化生产对生态环境造成了严重的影响。因此,将煤气化渣进行炭-灰分离是实现其减量化、无害化和资源化利用的关键。以煤气化渣为研究对象,采用高... 详细信息

煤气化渣是由煤气化工艺产生的一种富含铝硅酸盐、灰组分及残炭的大宗工业固体废弃物,其规模化生产对生态环境造成了严重的影响。因此,将煤气化渣进行炭-灰分离是实现其减量化、无害化和资源化利用的关键。以煤气化渣为研究对象,采用高效解离-选择性絮凝耦合作用的工艺,为实现煤气化渣更为合理、高效的资源化利用,减少煤气化渣带来的土壤、空气、水体资源等污染问题,对煤气化渣进行提炭实验研究。首先分析了煤气化渣的理化性质,其次采用单因素变量法探究了磨矿时间、pH、絮凝剂种类、絮凝剂用量、高速剪切转速对煤气化渣提炭实验的影响,以实现残余炭产品的高度富集。结果表明:原煤气化渣灰分质量分数为67.19%,普通湿筛筛上物料灰分质量分数为54.3%,当煤气化渣磨矿时间为5 s, pH为7,絮凝剂聚氧化乙烯用量为0.4 kg/t,在转速为4 000 r/min高速剪切15 min的条件下提炭效果最佳,最终可获得产率为26.6%、湿筛筛上灰分质量分数为43.3%的残炭产品。对比普通湿筛法,基于高效解离-选择性絮凝实验方法在普通湿筛的基础上灰分质量分数降低了11%,降灰效果明显。

关键词：煤气化渣高效解离选择性絮凝耦合作用炭-灰分离提炭残炭产品

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粉煤灰预脱硅碱石灰烧结法提取氧化铝

矿产综合利用 2024年第3期45卷 14-20页

作者：杜艳霞王宏宾神华准能资源综合开发有限公司内蒙古鄂尔多斯010300

这是一篇冶金工程的论文。对于铝土矿资源紧缺的中国来说,高铝粉煤灰是最好的铝土矿替代资源,因此粉煤灰中氧化铝的提取工艺技术将会作为战略储备技术,其研发力度与深度会不断推进。文章就目前唯一实现规模化、工业化的粉煤灰预脱硅碱... 详细信息

这是一篇冶金工程的论文。对于铝土矿资源紧缺的中国来说,高铝粉煤灰是最好的铝土矿替代资源,因此粉煤灰中氧化铝的提取工艺技术将会作为战略储备技术,其研发力度与深度会不断推进。文章就目前唯一实现规模化、工业化的粉煤灰预脱硅碱石灰烧结法提取氧化铝工艺技术进行了阐述,为切实推进高铝粉煤灰开发利用工业化进程提供借鉴,进而保证我国铝土矿资源的战略安全。

关键词：冶金工程预脱硅粉煤灰料浆配制烧结

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煤液化沥青组成结构研究进展

炭素技术 2024年第2期43卷 6-11,22页

作者：王建立尹甜姜浩强常鸿雁中国神华煤制油化工有限公司北京100010 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017209 中国神华煤制油化工有限公司上海研究院上海201108

煤液化沥青中含50%的重质油和沥青类物质,主要由多环稠环芳烃组成。煤液化沥青是制备炭材料的优质前驱体,其组成结构特征的深入认识是开发高附加值产品的关键。本文综述了煤液化沥青组成结构及分析方法的研究进展,指出了煤液化沥青组成... 详细信息

煤液化沥青中含50%的重质油和沥青类物质,主要由多环稠环芳烃组成。煤液化沥青是制备炭材料的优质前驱体,其组成结构特征的深入认识是开发高附加值产品的关键。本文综述了煤液化沥青组成结构及分析方法的研究进展,指出了煤液化沥青组成结构的研究常采用元素分析、红外吸收光谱及核磁共振等方法得到平均分子模型的结构参数,进而构建结构模型来描述沥青的化学结构组成,揭示煤液化沥青组成结构的基本单元为富含杂原子和烷基侧链的稠环芳烃。近些年,超高分辨质谱技术的出现成为分析复杂有机化合物体系分子组成的有力工具,已被应用于从分子层面选择性分析沥青中极性化合物的组成,未来将有可能成为分析煤液化沥青组成结构的主要手段。

关键词：煤液化沥青组成结构分析方法平均分子结构模型超高分辨质谱

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粉煤灰陶粒的制备技术及研究进展

无机盐工业 2024年第4期56卷 16-23页

作者：赵飞燕张小东杜艳霞王强李小燕中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿循环经济科创中心内蒙古鄂尔多斯010300 神华准格尔能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010300

粉煤灰是中国最大的固废污染源,对其进行高值化应用不仅能变废为宝,而且是中国经济建设中一项重要的技术经济政策,是解决中国电力生产环境污染和资源缺乏之间矛盾的重要手段。粉煤灰陶粒的制备对于粉煤灰资源化利用具有重要意义。综述... 详细信息

粉煤灰是中国最大的固废污染源,对其进行高值化应用不仅能变废为宝,而且是中国经济建设中一项重要的技术经济政策,是解决中国电力生产环境污染和资源缺乏之间矛盾的重要手段。粉煤灰陶粒的制备对于粉煤灰资源化利用具有重要意义。综述了粉煤灰陶粒的制备方法及国内外研究进展,分别对焙烧法和免烧法制备粉煤灰陶粒的工艺及机理进行了详细的分析,介绍了粉煤灰陶粒目前的市场应用领域及采用的标准,同时提出了在综合利用过程中存在的问题和解决办法,并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：粉煤灰焙烧陶粒免烧陶粒

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长城六矿中硬顶板倾斜工作面切顶留巷关键参数研究

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中国矿业 2024年第5期33卷 164-172页

作者：周建褚恒滨鄂托克前旗长城六号矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获... 详细信息

针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获得了切顶前后实体煤和矸石支撑体支承应力解析表达式,根据表达式进行算例分析得到切顶前后实体煤支承应力保持不变,均为1.27MPa,靠近巷道左侧矸石支撑体支承应力降低了56.89%;再次,通过理论计算确定了巷旁切顶参数,即切顶高度11m、切顶角度20°、切缝孔间距500mm;最后,设计了1301S工作面运输顺槽切顶留巷技术方案并开展了工业性试验。研究结果表明:切顶后巷道顶底板移近量和两帮移近量分别为1240mm和265mm,与未切顶相比分别降低了12.68%和70.22%,围岩整体稳定性较好。该研究可为相同或相似条件下切顶留巷技术应用及关键参数设计提供参考和借鉴。

关键词：倾斜工作面中硬顶板切顶留巷围岩卸压