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煤气化渣除杂富铝制备聚合氯化铝实验研究

煤炭转化 2024年第4期47卷 55-67页

作者：李艳欢伍琴夏举佩孙建平侯翠利昆明理工大学化学工程学院昆明650500 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司西安710100 国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室西安710100

煤气化渣是煤气化工艺产生的固体废弃物,随着煤气化工艺的广泛推广与应用,大量煤气化渣的产生对生态环境造成威胁的同时也制约着煤化工行业的发展。为实现煤气化渣的资源化、工业化利用,以煤气化粗渣为研究对象,对其矿物赋存形态和化学... 详细信息

煤气化渣是煤气化工艺产生的固体废弃物,随着煤气化工艺的广泛推广与应用,大量煤气化渣的产生对生态环境造成威胁的同时也制约着煤化工行业的发展。为实现煤气化渣的资源化、工业化利用,以煤气化粗渣为研究对象,对其矿物赋存形态和化学组成进行分析,提出煤气化渣净化除杂-酸浸提铝制备聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PAC)的总体构思。利用煤气化渣中各元素与酸溶液的反应活性差异,在低酸体系下浸出Fe^(2+),Ca^(2+)及少部分Al^(3+),再利用离子沉淀pH差异,将钙、铁与煤气化渣选择性分离,实现酸渣富铝。以富铝酸渣为原料,酸浸制备PAC前驱体。考察铝酸钙粉添加量、聚合温度、聚合时间对产品品质及絮凝效果的影响。结果表明:在60%理论耗酸量下,煤气化渣浸出Al^(3+),Fe^(2+),Ca^(2+),将反应液pH调至3.5,Al^(3+)选择性沉淀,固液分离后制备富铝渣,钙、铁的去除率可达84.06%和79.79%,Al_(2)O_(3)质量分数由原来的10.84%提升至14.38%;富铝酸渣添加酸后再次溶出,酸溶液中氧化铝质量浓度可达到28.4 g/L;按固液比为10 g∶100 mL向酸溶液添加铝酸钙粉,在80℃下聚合2.5 h,可获得符合GB/T 22627-2022要求的PAC产品;通过FTIR和XRD对PAC产品进行表征,表明生成的产品为PAC,将该产品应用于模拟废水中,去浊率高达92.90%。

关键词：煤气化粗渣分步酸浸选择性沉淀除杂聚合氯化铝

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碱激发镁渣胶凝特性实验设计

实验技术与管理 2022年第9期39卷 31-36,47页

作者：路广军韩晋钢马志斌山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西太原030006

该文设计了一种碱激发镁渣胶凝特性研究实验。实验涉及镁渣原材料分析、碱激发剂配制方法、碱激发剂与镁渣混合样品制备、碱激发镁渣胶凝材料的养护和性能表征测试等方面。以炼镁企业排放自冷渣为原料,采用单一和复合碱激发方式对镁渣... 详细信息

该文设计了一种碱激发镁渣胶凝特性研究实验。实验涉及镁渣原材料分析、碱激发剂配制方法、碱激发剂与镁渣混合样品制备、碱激发镁渣胶凝材料的养护和性能表征测试等方面。以炼镁企业排放自冷渣为原料,采用单一和复合碱激发方式对镁渣进行处理,分析反应过程中水化产物、水化程度及影响镁渣胶凝特性的因素。结果表明,单一碱激发剂对提高镁渣胶凝活性的效果较差,养护28 d最高强度为3.0 MPa;利用水玻璃复合激发剂对镁渣激发,其胶凝活性有明显的提高,养护28d最高强度为26.1MPa。通过该实验,可使学生了解研究固废镁渣的高值化利用方法,培养学生对固废资源化高效利用的创新能力。

关键词：镁渣胶凝材料水玻璃碱掺量

330 MW机组变负荷下低温余热闪蒸脱硫废水特性

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洁净煤技术 2023年第5期29卷 105-112页

作者：王飞刘锋瑞杨凤玲杨文生刘慧军山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西太原030006 山西华仁通电力科技有限公司山西太原030006

高含盐脱硫废水零排放已成为目前电厂亟待解决的瓶颈问题,利用机组低温余热对高盐废水进行闪蒸-浓缩-结晶-固化是实现脱硫废水零排放的关键技术之一。针对当前风、光等可再生能源并网后,机组变负荷运行引起脱硫废水的水质条件、处理量... 详细信息

高含盐脱硫废水零排放已成为目前电厂亟待解决的瓶颈问题,利用机组低温余热对高盐废水进行闪蒸-浓缩-结晶-固化是实现脱硫废水零排放的关键技术之一。针对当前风、光等可再生能源并网后,机组变负荷运行引起脱硫废水的水质条件、处理量、热源不稳定造成脱硫废水低温余热闪蒸浓缩效率低、易结垢等问题,研究了电厂60%~100%变负荷过程中,低温负压蒸汽流量、废水处理量、浓液比、废水回收率等因素对三效蒸发器处理脱硫废水的影响规律。通过数据分析可知,应在三效蒸发系统前设置缓冲罐,避免流量过大导致系统损坏,且在系统进水量不大于200 t/d时,废水回收率可达80%~90%;低温负压蒸汽流量在700~1 000 kg/h,故应在首段冷凝水箱处安装流量计,根据系统进水量调节低温负压蒸汽产量,避免低温负压蒸汽产量过大导致热源浪费;严格按照三效蒸发系统在出料口处密度计指示,在浓缩液密度达1.35 g/mL时,即时排出浓缩液;通过对三效蒸发系统稳定运行时产生的冷凝水进行分析,氯离子质量浓度达到1.56 mg/L,可作为电厂的循环补给水,且该系统每天的电力消耗为4 000 kWh,在不考虑人员成本、折旧费、维修费等费用,三效蒸发系统每处理1 m^(3)废水的费用为5~10元。

关键词：脱硫废水烟气余热低温多效蒸发三效蒸发器变负荷

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煤储层酸化氧化试剂体系优选及增产效果评价

煤炭学报 2024年第4期49卷 1989-2003页

作者：石军太范倩雯曹运兴徐凤银黄红星刘高峰刘成李星浩曹敬添邓婷王春琦孙政李相方中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)煤层气研究中心北京102249 河南省非常规能源与开发国际联合实验室河南焦作454003 中国石油学会北京100724 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司浙江杭州310023 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室江苏徐州221116

我国煤层气资源丰富,但煤储层多为低渗致密储层,单井产量和采出率普遍较低,现有的技术手段难以支撑我国煤层气产业的快速发展,需要探索提高单井产量和采出率的手段。除了水力压裂、裸眼洞穴完井的物理改造方式,采用化学法改造原始煤储... 详细信息

我国煤层气资源丰富,但煤储层多为低渗致密储层,单井产量和采出率普遍较低,现有的技术手段难以支撑我国煤层气产业的快速发展,需要探索提高单井产量和采出率的手段。除了水力压裂、裸眼洞穴完井的物理改造方式,采用化学法改造原始煤储层物性也是近年研究的热点。煤储层酸化氧化技术可以避免物理增产方式造成的储层伤害,并可以促进解吸并改善渗流能力,但对于不同煤阶煤储层,适宜不同煤阶煤储层的酸化氧化试剂需要优化,以及其酸化氧化的作用效果需要评价。通过室内实验,对比分析了保德、沐爱、新疆区块煤样物性特征,包括煤阶、煤体结构、煤的宏观特征、煤质特征、孔渗参数、元素分析、矿物组成方面的区别;通过煤粉酸液前置溶蚀实验,优选出了盐酸最佳浓度,并通过Design-Expert软件设计并开展了五因素三水平的酸液优选正交实验,找出了影响溶蚀效果的敏感因素,优选出了最优的氧化剂类型,并对保德、沐爱、新疆区块煤样,分别优选出了适用于各区块煤储层的酸化氧化试剂体系;应用优选出的各区块酸化氧化试剂体系,对保德、沐爱、新疆区块煤样,分别对比分析了酸化氧化前后的孔隙度、渗透率和润湿性;最后基于沐爱区块一个典型井组,通过数值模拟预测了酸化氧化改造后的产气效果。实验表明:盐酸浓度在3~4 mol/L内,酸液溶蚀效果最好;5个实验因素的影响效果从大到小依次是浸泡时间、酸液种类、浸泡温度、煤样种类、酸液浓度;最优的氧化剂为质量分数3%的过氧化氢溶液;保德区块混合酸化氧化剂配方为10%HCl+2%CH_(3)COOH+2%HF+3%H_(2)O_(2),沐爱区块的最佳混合酸化氧化剂配方为8%HCl+2%CH_(3)COOH+4%HF+3%H_(2)O_(2),新疆区块的最佳混合酸化氧化剂配方为12%HCl+1%CH_(3)COOH+1%HF+3%H_(2)O_(2),煤阶越高,最优酸化氧化试剂体系中HF含量越高。酸化和氧化对煤样的孔隙度和渗透率有提升作用,2者增大规律一致,低阶煤提升效果优于高阶煤。酸化作用使煤的亲水性增强,而氧化作用使煤的亲水性大幅减弱,经优选的酸化氧化体系处理的煤样亲水性减弱。数值模拟预测表明酸化氧化方案生产10 a达到废弃条件时采出率达到了64.64%,与同一时间未进行酸化氧化方案的采出程度相比增加19.72%,增产效果显著;与未进行酸化氧化方案生产18 a达到废弃条件时采出率相比增加0.97%,但酸化氧化措施节省了8 a生产时间达到最终采出率,降低了矿场运营成本。优选出的适宜于低、中、高不同煤阶煤层气藏的酸化氧化体系,改善了目标煤储层的解吸和渗流能力,提高了单井产量和采出率。

关键词：煤层气储层改造酸化氧化溶蚀采出率

热压成型工艺对PE-LLD/CFBFA复合材料性能影响

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工程塑料应用 2022年第1期50卷 86-91页

作者：李亚荣廖洪强高宏宇段德丹国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西大学资源与环境工程研究所太原030001

将循环流化床粉煤灰(CFBFA)和线型低密度聚乙烯(PE-LLD)通过热压成型法制备成PE-LLD/CFBFA复合材料板材,在CFBFA质量分数为60%时,探讨了成型压力、热压温度、热压时间对PE-LLD/CFBFA复合材料力学性能的影响,并在优化的实验条件下探讨了C... 详细信息

将循环流化床粉煤灰(CFBFA)和线型低密度聚乙烯(PE-LLD)通过热压成型法制备成PE-LLD/CFBFA复合材料板材,在CFBFA质量分数为60%时,探讨了成型压力、热压温度、热压时间对PE-LLD/CFBFA复合材料力学性能的影响,并在优化的实验条件下探讨了CFBFA添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明,复合材料的弯曲性能随成型压力、热压温度和热压时间的增加基本呈现先上升后下降的变化规律,冲击性能则大致呈现相反的变化趋势,过高的CFBFA添加量会导致复合材料力学性能严重下降。在成型压力6 MPa、热压温度180℃和热压时间45 min条件下,CFBFA质量分数为60%时制得的复合材料邵氏硬度为66.2,弯曲强度为17.69 MPa,弯曲弹性模量为2092 MPa,冲击强度为2.91 kJ/m^(2),该实验条件属优化参数,可用于指导工业生产。

关键词：循环流化床粉煤灰线型低密度聚乙烯复合材料板材热压成型力学性能

煤矸石/粉煤灰对赤泥钠化还原焙烧反应的影响机制

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化工学报 2022年第5期73卷 2194-2205页

作者：郭志强燕可洲张吉元柳丹丹高阳艳郭彦霞山西大学资源与环境工程研究所国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用重点实验室山西太原030006 太原科技大学环境科学与工程学院山西太原030024 山西大学环境与资源学院山西太原030006

煤矸石或粉煤灰与赤泥协同钠化还原焙烧均可实现其所含铁、铝、硅等元素的形态转化,使其易于分离回收;但对于它们分别与赤泥协同钠化还原焙烧反应差异性及机制的研究目前尚未见报道。采用X射线衍射分析方法,分别考察了煤矸石-赤泥、粉煤... 详细信息

煤矸石或粉煤灰与赤泥协同钠化还原焙烧均可实现其所含铁、铝、硅等元素的形态转化,使其易于分离回收;但对于它们分别与赤泥协同钠化还原焙烧反应差异性及机制的研究目前尚未见报道。采用X射线衍射分析方法,分别考察了煤矸石-赤泥、粉煤灰-赤泥体系钠化还原焙烧过程中,气氛类型、钠助剂添加量、焙烧温度、焙烧时间对还原焙烧产物物相组成的影响规律,并对两个反应体系中铁磁化效果及铝硅活化效果的差异性进行分析。结果表明:在钠化还原焙烧过程中,煤矸石-赤泥、粉煤灰-赤泥体系均可同步实现含铁物相的磁化和铝硅物相的活化,且随着钠助剂添加量、焙烧温度、焙烧时间的变化,含铁物相和铝硅物相呈现规律性变化;在相同铁磁化和铝硅活化效果前提下,煤矸石-赤泥体系所需钠助剂添加量、焙烧温度和焙烧时间均略低于粉煤灰-赤泥体系,这主要与煤矸石、粉煤灰中所含还原性物质和铝硅矿物的赋存形态、含量及微观结构有关。研究将为煤矸石、粉煤灰等煤基固废与赤泥协同钠化还原焙烧回收有价元素的原料筛选提供理论指导。

关键词：烧结活化还原废物处理

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

碳减排情景下燃煤电厂烟气脱硫技术优化及评价方法

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洁净煤技术 2022年第7期28卷 177-188页

作者：高明楷杨普吴海滨程芳琴杨凤玲山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006 国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西太原030006

燃煤电厂向空气中排放大量污染物,其中SO_(2)导致人体呼吸系统多种病症,同时在降水过程中会与雨水反应形成酸雨,严重危害生态环境,控制SO_(2)排放至关重要。烟气脱硫技术是工业上控制SO_(2)排放的重要手段之一,介绍了循环流化床炉内脱... 详细信息

燃煤电厂向空气中排放大量污染物,其中SO_(2)导致人体呼吸系统多种病症,同时在降水过程中会与雨水反应形成酸雨,严重危害生态环境,控制SO_(2)排放至关重要。烟气脱硫技术是工业上控制SO_(2)排放的重要手段之一,介绍了循环流化床炉内脱硫技术和石灰石-石膏烟气湿法脱硫技术2种燃煤电厂常用烟气脱硫技术的特点、原理、工艺流程及脱硫效率的影响因素。对燃煤电厂烟气脱硫技术优化方法的研究现状进行总结,其技术优化方法包括:理论建模优化、自动控制系统优化和系统运行条件优化,并针对脱硫系统工况复杂多变和整体性优化研究缺乏的问题,提出将人工智能技术应用在烟气脱硫技术复杂性问题的优化上。此外,传统技术评价方式主要关注技术和经济性能评估,无法全面分析烟气脱硫技术脱硫所释放的大量温室气体对环境的影响。在国家节能减排背景下,针对传统技术评价方式的局限性,提出烟气脱硫系统可采用生命周期评价的方法,实现其全生命周期中碳排放及其他有害物质排放的计量控制,并进行全面的环境影响评价。对生命周期评价在燃煤电厂烟气脱硫中的应用进行了总结,提出与工艺过程模拟相结合的生命周期评价,以快速得到不同工艺的评价结果,提高对不同技术选择、优化和决策的能力。

关键词：燃煤电厂烟气脱硫技术优化生命周期评价过程模拟碳减排

施用生物炭5年对桂北桉树人工林土壤磷的影响

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西南农业学报 2024年

作者：王紫卉沈育伊毛馨月褚俊智徐广平陈运霜曹杨张德楠黄科朝孙英杰广西师范大学生命科学学院/广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所/广西植物功能物质与资源持续利用重点实验室桂林理工大学环境科学与工程学院/广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所/广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室

【目的】研究不同桉树枝条废弃物生物炭施用量对桉树人工林土壤磷形态转化及磷素有效性的影响，评估生物炭对土壤磷素的活化潜力，为生物炭在农林业土壤改良中的应用提供参考依据。【方法】依托2017年开展的桉树人工林生物炭长期定位试... 详细信息

【目的】研究不同桉树枝条废弃物生物炭施用量对桉树人工林土壤磷形态转化及磷素有效性的影响，评估生物炭对土壤磷素的活化潜力，为生物炭在农林业土壤改良中的应用提供参考依据。【方法】依托2017年开展的桉树人工林生物炭长期定位试验，按生物炭与土壤的质量百分比，设置0%（CK）、0.5%（T1）、1.0%（T2）、2%（T3）、4%（T4）和6%（T5）共6个处理，一次性施用生物炭5年后测定不同处理下0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层中土壤全磷、有效磷、无机磷和有机磷形态的含量。【结果】与CK相比，在0～30 cm土层中，施用生物炭能显著增加土壤全磷、有效磷、二钙磷、铝磷、铁磷、八钙磷、活性有机磷和中等活性有机磷含量并提高磷素活化系数（P炭处理下土壤无机磷和有机磷组分含量平均值的大小分别为：铁磷>铝磷>闭蓄态磷>八钙磷>二钙磷>十钙磷，中等活性有机磷>活性有机磷>中稳定性有机磷>高稳定性有机磷。随着土层深度的增加，在同一生物炭处理中，土壤全磷、有效磷、无机磷和有机磷组分含量均趋于减少。土壤有效磷分别与pH值、有机质、全磷、二钙磷、八钙磷、铝磷、铁磷、活性有机磷和中等活性有机磷之间存在极显著正相关（P炭对土壤无机磷组分、有机磷组分和有效磷具有正向作用；与有机磷组分相比，施用生物炭对土壤无机磷组分的影响更大。【结论】桉树枝条废弃物生物炭通过自身中磷素的释放和对土壤理化性质的积极作用，显著增加了土壤有效磷和磷组分含量，促进了土壤中难溶态磷向有效态磷的转化和有机磷向无机磷的转化，提高了桉树林土壤磷素有效性和土壤供磷能力。

关键词：生物炭土壤磷形态土壤磷素有效性桉树人工林