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干旱区露天矿外排土场隔水层重构材料试验研究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 345-353页

作者：马力王晓民张奇峰罗强虎岩马宁李蒙博西安科技大学能源学院陕西西安710054 国家能源集团新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

新疆煤炭资源储量巨大,具备开发建设大型露天煤矿的条件与优势,但由于新疆干旱区气候特点,造成露天开采对生态环境影响和破坏范围广、程度高,开展干旱区露天矿生态修复具有重大实际意义。由于排土场物料松散、孔隙度大、渗透性大,对干... 详细信息

新疆煤炭资源储量巨大,具备开发建设大型露天煤矿的条件与优势,但由于新疆干旱区气候特点,造成露天开采对生态环境影响和破坏范围广、程度高,开展干旱区露天矿生态修复具有重大实际意义。由于排土场物料松散、孔隙度大、渗透性大,对干旱区排土场生态修复提出严峻挑战。为解决我国西部干旱区露天煤矿生态修复过程中水资源的紧缺问题,提高干旱区露天矿生态修复效果,基于材料强度和渗透率双重技术目标,探究重构露天矿外排土场隔水层材料配比,以不同材料配比方案利用室内渗透性试验及单轴抗压强度开展相关研究。采用XRD衍射试验、单轴抗压试验与变水头渗透试验确定了不同配比试件的材料主要成分、单轴抗压强度与渗透率并研究了重构隔水层的材料配比参数。试验结果表明:固化剂掺比增加2%时,试件抗压强度提高22%,但增加趋势随着固化剂掺比超过8%时开始降低,固化剂掺比从8%增加至10%时,试件的抗压强度仅增加6%。随着粉煤灰掺比的增加其渗透率逐渐减小,粉煤灰掺比每增加2%可使渗透率降低28%。固化剂掺比量对试件抗压强度的影响程度大于粉煤灰掺比对其的影响程度,且对于渗透率而言,粉煤灰掺比的影响程度更高。粉煤灰掺比固定时,固化剂掺比与试件的单轴抗压强度呈正相关。固化剂掺比一定时,粉煤灰掺比增加其单轴抗压强度也在增大。

关键词：露天开采矿区生态修复干旱区排土场抗压强度隔水层重构

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抗疏力固化剂改性黄土物理力学性质试验研究

铁道工程学报 2024年第1期41卷 1-6,12页

作者：王莉平郭文涛刘奉银韩领相朱英豪西安理工大学西安710048 中国电建新能源集团有限公司宁夏分公司银川750002 中冶集团武汉勘察研究院有限公司成渝工程公司成都610000 中煤科工生态环境科技有限公司北京100020

研究目的:使用改性材料(固化剂)是黄土地基加固处理的常见方法,但传统改性材料存在一定问题,如石灰改性土的强度相对较低,且耐水性较差;水泥改性黄土的收缩性大,容易开裂,且会对环境造成一定的影响。因此,寻求环境友好、性能优良的土壤... 详细信息

研究目的:使用改性材料(固化剂)是黄土地基加固处理的常见方法,但传统改性材料存在一定问题,如石灰改性土的强度相对较低,且耐水性较差;水泥改性黄土的收缩性大,容易开裂,且会对环境造成一定的影响。因此,寻求环境友好、性能优良的土壤固化剂来解决传统改性材料存在的不足,对改性黄土具有重要意义。本文对抗疏力固化剂改性黄土进行试验研究,同时与水泥和石灰改性黄土进行对比分析,通过无侧限抗压强度、崩解及SEM等试验研究固化剂掺量和养护龄期对黄土强度、水稳性及微观结构的影响。研究结论:(1)抗疏力固化剂改性黄土的强度随着固化剂掺量和养护龄期的增加而增大,当养护龄期为28 d时,随着固化剂掺量的增加(1%~5%),抗疏力改性黄土的强度由55 kPa增长至95 kPa,其中5%抗疏力改性黄土的强度介于水泥改性黄土(370 kPa)和石灰改性黄土之间(71 kPa);(2)改性黄土的水稳系数和抗崩解性随着固化剂掺量的增加而不断提升,随着固化剂掺量的增加(1%~5%),抗疏力改性黄土的水稳系数由0.13提升至0.36,5%抗疏力改性黄土的水稳性介于石灰改性黄土(0)和水泥改性黄土(0.75)之间;(3)抗疏力固化剂显著提升了土体的斥水性;(4)随着固化剂掺量的增加(1%~5%),抗疏力改性黄土的渗透系数由0.63×10^(-6)cm/s降低至0.36×10^(-6)cm/s, 5%抗疏力改性黄土的渗透性介于石灰改性黄土(0.88×10^(-6)cm/s)和水泥改性黄土(0.32×10^(-6)cm/s)之间;(5)SEM图像显示,随着抗疏力固化剂掺量的提高,土体内部的大孔隙明显减少,土颗粒之间的连接更加紧密,分布更为均匀;(6)本研究成果可为黄土地区地基加固处理提供参考。

关键词：抗疏力固化剂改性黄土无侧限抗压强度水稳性微观机理

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絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水

中国环境科学 2024年第4期44卷 2063-2072页

作者：王亚宋永辉李金城尹宁董萍王一帆龙江李弯弯西安建筑科技大学陕西省黄金与资源重点实验室陕西西安710055 长安大学水利与环境学院陕西西安710054 陕西新能星炭能源有限公司陕西西安710199

采用絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水,探究了反应过程中絮凝剂投加量、反应时间、初始pH值、外加电压以及NaCl添加量对化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除的影响及絮凝-电化学氧化协同作用机制.结果表明,随着絮凝剂聚合氯化铝铁(... 详细信息

采用絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水,探究了反应过程中絮凝剂投加量、反应时间、初始pH值、外加电压以及NaCl添加量对化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除的影响及絮凝-电化学氧化协同作用机制.结果表明,随着絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)投加量和外加电压的增加,兰炭废水中COD和NH_(3)-N的去除率逐渐升高.当PAFC投加量为50g/L、电压6V、反应时间4h,初始pH=9,NaCl添加量30g/L时,COD和NH_(3)-N去除率分别为82.37%和100%,更换极板进行二次电解COD去除率可达100%.兰炭废水中有机污染物主要是苯酚类､醇类和酰胺类物质,处理后酚类物质含量大幅减少,酮类、醇类和酸类物质相对占比有所增加.絮凝-电化学氧化过程中,PAFC既是絮凝剂又是Cl^(-)的提供者,其水解产生的Cl^(-)与NaCl引入的Cl^(-)在电场作用下向阳极定向迁移.阳极表面发生氧化反应产生的有效氯(Cl_(2)/ClO^(-))将兰炭废水中有机污染物氧化成中间产物氯酚,与絮凝剂中Al^(3+)的水解产物Al(OH)^(2+)、Al(OH)^(+)_(2)及Al(OH)_(3)通过静电和吸附作用结合形成絮凝体被去除.废水中剩余少量的氯酚及酰胺、环己二醇等有机污染物及NH_(3)-N则在ClO^(-)的间接氧化作用下转化为N_(2)、CO_(2)和H_(2)O得以去除.

关键词：兰炭废水絮凝电解电化学氧化协同作用聚合氯化铝铁(PAFC)

含油污泥热解残渣制备渗水砖的重金属和多环芳烃浸出特性

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化工进展 2024年第09期43卷 5226-5233页

作者：全翠高宁博张广涛索浩杰西安交通大学能源与动力工程学院陕西威环能科技有限公司

热解残渣作为含油污泥热解的伴生物，存量日益增多，严重威胁生态环境。含油污泥热解残渣的成分与黏土矿物类似，为此，利用热解残渣代替黏土制备渗水砖，探究制备过程中残渣添加量、加水量和挤压应力对渗水砖抗压强度和透水性能的影响... 详细信息

热解残渣作为含油污泥热解的伴生物，存量日益增多，严重威胁生态环境。含油污泥热解残渣的成分与黏土矿物类似，为此，利用热解残渣代替黏土制备渗水砖，探究制备过程中残渣添加量、加水量和挤压应力对渗水砖抗压强度和透水性能的影响以及对渗水砖浸出液中重金属和多环芳烃（PAHs）浓度的影响。分析结果表明，残渣添加量、加水量和挤压应力对渗水砖的抗压强度和透水性能有较大影响，当残渣添加量为15%、加水量为13%（以上均为质量分数）、挤压应力为30MPa时，渗水砖的物理性能最佳。此时，抗压强度为32.20MPa，达到Cc30等级标准；透水系数为1.80×10-2cm/s，高于《透水砖》（JC/T 945—2005）中所规定的1.00×10-2cm/s。重金属和PAHs浸出实验结果表明，渗水砖浸出液中检出的金属包括Cr、Pb、Cu、Ni和Zn，且Cr、Cu和Zn的浓度均低于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中所规定的Ⅱ类标准限值和《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中所规定的Ⅲ类标准限值。残渣添加量、加水量和挤压应力对浸出液中Ni的影响较大，而对Cr的影响较小。渗水砖浸出液中主要检测出萘、苊、二氢苊、芴和菲这5种PAHs，总浓度范围为218.43～408.34μg/L。其中，苊是浸出液中的主要成分，其相对质量分布比例为59.80%～77.55%。本研究可为含油污泥热解残渣的无害化处理和资源化利用提供科学依据。

关键词：油泥热解残渣渗水砖浸出液重金属浸出资源化

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热网蓄热特性及其对机组调峰能力的影响研究

动力工程学报 2024年第3期44卷 475-485页

作者：吴茂乾乔磊宋明曙刘圣冠雷琪安种道彤国网新疆电力有限公司乌鲁木齐830000 西安热工研究院有限公司西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为了提高热电联产机组调峰能力,利用热网蓄热实现机组的“热电解耦”。建立了某350 MW热电联产机组及其热网系统的动态仿真模型,研究了热网及其热用户在蓄/放热阶段的动态特性及环境温度对机组调峰能力的影响规律。结果表明:热用户滞后... 详细信息

为了提高热电联产机组调峰能力,利用热网蓄热实现机组的“热电解耦”。建立了某350 MW热电联产机组及其热网系统的动态仿真模型,研究了热网及其热用户在蓄/放热阶段的动态特性及环境温度对机组调峰能力的影响规律。结果表明:热用户滞后时间随着热用户与换热首站的距离的增加而增加,同时也受自身热负荷的直接影响和其余热用户热负荷的间接影响;热网相对蓄/放热功率在改变抽汽质量流量后先迅速变化再缓慢变化;热用户温度近似呈线性变化,其变化速率随着抽汽质量流量变化幅度的增大而增大,且开始变化时间也随之提前;机组最大调峰能力随着环境温度降低而略有增加,环境温度从0℃下降至-15℃时,机组调峰能力从23.8 MW增加至29.7 MW;增加蓄热时长,提高蓄热温度,降低放热温度均有利于提高机组调峰能力。

关键词：热电联产热网蓄热调峰动态特性

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煤气化渣制备功能微纳材料研究进展

工程科学学报 2024年第9期46卷 1671-1684页

作者：丁子涵马丽吴俊杰石岩郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 青岛达融能源科技有限公司青岛266300

富煤、贫油、少气的能源结构决定了我国煤炭消费量巨大的现状.煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的关键技术得到快速发展,煤气化渣固废的排放问题也随之日益严重.目前煤气化渣处置方式以堆放和填埋为主,造成了土地资源的浪费和环境污染.... 详细信息

富煤、贫油、少气的能源结构决定了我国煤炭消费量巨大的现状.煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的关键技术得到快速发展,煤气化渣固废的排放问题也随之日益严重.目前煤气化渣处置方式以堆放和填埋为主,造成了土地资源的浪费和环境污染.为了实现煤化工的绿色可持续发展,亟需解决煤气化渣高效处置的问题.煤气化渣中含有丰富的铝、硅、残碳资源,为制备高附加值材料提供了巨大的潜力,引起了研究者们的广泛关注.基于煤气化渣的产生过程,详细介绍了其成分与微观形貌,并系统阐述了煤气化渣合成介孔二氧化硅、多孔碳、碳–硅介孔复合材料、沸石以及沸石–碳复合材料的制备方法.进一步深入探讨了煤气化渣基功能微纳材料在吸附剂、催化剂、填充材料、超级电容器、微波吸收材料等方面的广泛应用.最后,对煤气化渣资源利用中存在的问题进行了探讨,并展望了其未来的发展趋势,旨在为煤气化渣的综合利用提供一些参考.

关键词：煤气化渣微纳材料吸附剂催化剂填充材料

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平准化成本的加氢站供氢路径分析比较研究

西安交通大学学报 2024年第2期58卷 79-90页

作者：霍天晴刘家璇李东刘奇峰王斌杨福胜吴震方涛张早校西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 国家电投集团广州分公司广州511455 陕西氢易能源科技有限公司西安710049

为保证加氢站氢气供应、降低氢气终端价格,对不同加氢站供氢路径的经济可行性与适用场景进行了探讨。研究基于氢气的平准化成本建立了典型外供氢加氢站与站内制氢加氢站的经济模型,并对制氢原材料成本、氢气运输距离、能耗等关键影响因... 详细信息

为保证加氢站氢气供应、降低氢气终端价格,对不同加氢站供氢路径的经济可行性与适用场景进行了探讨。研究基于氢气的平准化成本建立了典型外供氢加氢站与站内制氢加氢站的经济模型,并对制氢原材料成本、氢气运输距离、能耗等关键影响因素进行敏感度分析,探究了不同来源和供给模式下氢气终端成本的形成机制。此外,通过建立生命周期模型,分析未来可能的碳税对于氢气消费终端价格的影响。结果表明,运输距离与单车承载量是外供氢路径下影响终端成本的主要因素,在考虑碳税情况下这种影响更为显著,而站内制氢路径下影响成本的主要因素为原材料价格和制氢能耗。有机液体储氢运输经济运输距离为220~1700 km,可覆盖我国主要大规模氢气运输场景;天然气站内重整在天然气供应充足、价格低于4元/m^(3)时优势明显;站内电解水与可再生能源发电结合经济和环境优势明显,供氢价格可维持在35元/kg以下。研究指明了我国加氢站不同供氢方式的未来发展方向,为供氢路径选择提供了可靠的经济评价方法,有望对加氢站建设与地区氢能发展政策制定提供有益参考。

关键词：加氢站站内制氢平准化成本碳税

粉煤灰基充填膏体制备过程中氨气释放的超声强化特性

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3063-3073页

作者：李亚娇罗阳王铁鞠恺金鹏康唐仁龙赵兵朝任武昂西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳712000 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049 西安科技大学能源学院陕西西安710054

将粉煤灰作为主要胶凝材料的膏体充填开采不仅能有效控制地面沉降、解决“三下”压煤问题、提高煤炭采出率,还可解决燃煤电厂粉煤灰堆积难题。而粉煤灰基充填膏体的氨气释放会对充填作业面的气体环境造成污染,亟需治理。提出一种利用超... 详细信息

将粉煤灰作为主要胶凝材料的膏体充填开采不仅能有效控制地面沉降、解决“三下”压煤问题、提高煤炭采出率,还可解决燃煤电厂粉煤灰堆积难题。而粉煤灰基充填膏体的氨气释放会对充填作业面的气体环境造成污染,亟需治理。提出一种利用超声波促进膏体氨气释放的新思路。通过对粉煤灰浆液进行超声处理,采用以超声时长(A)、超声功率(B)、固液比(C)作为考察因素,进行单因素实验,结果表明:随着超声时长、超声功率以及固液比的的增加氨气释放速率呈现出先增大后减小的趋势,并在超声时长、超声功率以及固液比分别为30 min、80 W和1∶10时达到最大值。在单因素实验结果的基础上进行响应面实验建立回归模型。通过响应面优化确定最佳实验参数。结果表明:影响因素主次顺序为:A>B>C,AB>AC>BC;去除氨气最佳实验参数为:超声时长为32 min,超声功率为80 W,固液比为1∶7.7。验证结果表明:实测值与预测值仅存在-1.6%的相对误差。利用优化后的实验参数处理粉煤灰,并制备成充填膏体测定氨气释放量,发现膏体氨气释放量平均减少了95.94%,氨气释放速率提高84.02%,膏体3 d和28 d的单轴抗压强度分别提高185.00%和86.50%,坍塌度、泌水率和凝结时间均降低,同时减少了膏体内部多害孔数量,使孔隙率由33.58%降低到28.13%,为粉煤灰基充填膏体的氨气释放治理提供新的方法与思路。

关键词：氨气释放超声波充填膏体粉煤灰响应面法

煤矸石基沸石分子筛的制备及其CO2捕集性能

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 375-381页

作者：全翠王福栋郭爱军杨天华李润东唐子谋高宁博西安交通大学能源与动力工程学院沈阳航空航天大学能源与环境学院国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司

煤矸石作为煤的伴生物，存量日益增多，严重威胁生态环境。由于SiO2和Al2O3质量分数高，因此利用煤矸石制备分子筛捕集CO2以实现煤矸石的高效资源化利用是一个有前景的技术。以煤矸石为原料，采用水热晶化法制备沸石分子筛，研究KOH添... 详细信息

煤矸石作为煤的伴生物，存量日益增多，严重威胁生态环境。由于SiO2和Al2O3质量分数高，因此利用煤矸石制备分子筛捕集CO2以实现煤矸石的高效资源化利用是一个有前景的技术。以煤矸石为原料，采用水热晶化法制备沸石分子筛，研究KOH添加量、煤半焦掺杂量对分子筛结构和性质的影响；开展CO2气体的静态吸附测试，研究煤矸石基沸石分子筛和胺改性分子筛的CO2捕集特性。分析结果表明，当KOH与煤矸石质量比为2∶1时，所得分子筛的比表面积为100.17 m2/g；当煤半焦掺杂量为40%时，制备的分子筛比表面积达249.86 m2/g，总孔容积为0.249 cm3/g；在最优制备条件下，分子筛的CO2吸附量为1.16 mmol/g；胺负载改性能有效提升分子筛的CO2捕集能力，但过量的聚乙烯亚胺会在分子筛孔隙内聚集堵塞孔道，导致分子筛的物理吸附能力减弱。

关键词：煤矸石水热晶化沸石分子筛 CO2捕集胺改性