“固体废弃物资源化利用”专题_中国煤炭行业知识服务平台

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“固体废弃物资源化利用”专题

来源：洁净煤技术

行业视野: 环境保护
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关键词; 123位
专家; 27篇
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钙基碱对粉煤灰中氨脱附的影响

作者(Author)：唐潇, 徐仁博, 马云龙, 张发捷, 赵宏, 王乐乐, 于洁, 孙路石

摘要：为解决我国目前广泛存在的SCR后飞灰残存硫酸氢铵（ABS）的技术难题，选取碱性、酸性2种粉煤灰为试验原料，对2种飞灰加水脱ABS，研究飞灰中内在碱/碱土金属对ABS的脱除影响；在此基础上，分别向飞灰中加入一定量钙基碱与水，研究钙基碱对粉煤灰中氨脱附的影响。结果表明，对于碱性灰，不加入额外的碱，只加入少量水并搅拌就可促进灰中部分氨释放。而向酸性灰中加入等量的水并搅拌，释放出的氨很少。向灰中加入1% Ca(OH)2和2% H2O，搅拌5 min，灰中95%以上ABS可被有效脱除。在相同条件下，CaO对灰中氨脱除效果略差于Ca(OH)2。相较加热法，加碱法在常温下进行，且加入少量水，灰易干燥。基于加碱法原理的灰中氨脱除装置对含氨灰有很好的脱氨效果。对于氨平均质量分数近300×10-6的粉煤灰，向灰中加入1% Ca(OH)2、2% H2O，不经加热处理，只使用搅拌混合器搅拌便可去除灰中75%以上的氨，加热处理后，灰中氨进一步被脱除，氨脱除率可达90%以上，可保证处理后粉煤灰中氨质量分数低于100 mg/kg，对后续利用无不利影响。

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2022年第02期

404

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利用脱碳气化渣制备水泥基复合材料

作者(Author)：李彦君, 阎蕊珍, 王建成, 韩东霄, 樊盼盼

摘要：为探讨脱碳气化渣用作水泥混凝土矿物掺合料的可行性，将脱碳气化渣粉、粉煤灰和钢渣粉3种灰渣粉分别取代水泥制备混凝土和胶砂试件，对其工作性能和力学性能进行研究，结合X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜分析了灰渣粉的化学组成、矿物组成和微观形貌。结果表明：粉煤灰和钢渣粉均含有球状玻璃体，有助于提高浆体流动性，脱碳气化渣粉颗粒则粗糙、多孔，需水量大，对混凝土的流动性略有降低，但混凝土拌合物坍落度210 mm、扩展度500 mm，仍满足工作性能要求；随龄期增加，掺不同灰渣粉混凝土的抗压强度呈增长趋势，3 d龄期时，各组强度均达到设计值的70%以上，其中，钢渣粉中的硅酸盐矿物早期水化，使混凝土强度增加明显，粉煤灰中含有一定量的石灰、石膏，有助于激发其中玻璃体的活性，特别是28 d龄期时，脱碳气化渣组强度超过设计值23%，其中的玻璃体水化反应迟缓，形成的产物对后期强度的提高贡献较大；灰渣粉的质量系数越高，其活性越高，胶砂试件的抗压强度相应较高，但灰渣粉的活性并非影响混凝土强度的唯一因素；脱碳气化渣粉表面棱角多，增强了渣粉颗粒与水泥浆体间的黏结力，其胶砂试件的折压比相对最高，7 d龄期时，折压比相对基准组提高了50%，28 d龄期时，同比基准组高出78%，脱碳气化渣粉有助于混凝土（砂浆）韧性的提高。

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2022年第02期

589

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煤基固废制泡沫陶瓷的发泡工艺研究及应用进展

作者(Author)：孟凡会, 张敬浩, 杜娟, 李忠

摘要：煤基固体废弃物主要包括采煤和选煤过程中排放的煤矸石、燃煤电厂排出的粉煤灰等，由于无法进行大规模利用并不断堆积造成了严重的环境污染。环保要求的提高使得煤基固废的处理成为煤炭行业的重中之重。泡沫陶瓷是一种具有耐高温特性的新型多孔材料，性能优异，应用范围广。利用煤基固废制泡沫陶瓷，不仅可实现煤矸石和粉煤灰的规模化利用，减少环境污染，还可降低泡沫陶瓷的生产成本。综述了煤矸石和粉煤灰制泡沫陶瓷的主要方法，包括发泡法、添加造孔剂法和有机泡沫浸渍法。不同类型的发泡剂均可在高温下反应或分解产生气体，从而在坯体中产生孔隙，重点阐述了造孔剂的造孔机理，造孔剂添加量对泡沫陶瓷孔分布、孔径大小、孔形貌以及对泡沫陶瓷性能的影响，如气孔率、抗压强度等。对比了不同制备方法的优缺点、应用范围和主要发展方向，其中发泡法可以控制产品的各向异性，但对原材料的要求相对较高，制备工艺条件不受控制；有机泡沫浸渍法可调控泡沫陶瓷的形貌和组成，但需要较长时间排塑；添加造孔剂法可获得形状复杂、气孔结构不同的产品，但造孔剂易发生团聚现象。概述了泡沫陶瓷在不同领域的应用进展，针对不同的应用领域，泡沫陶瓷的性能侧重点也不尽相同，对孔结构要求也不同。由于煤基固废组成成分复杂程度不同，在一定程度上阻碍了泡沫陶瓷的发展，指出了今后煤基固废制备泡沫陶瓷所需解决的问题，即深入研究煤基固废的物料特性和烧结活性，加强对形成过程中孔结构的理论研究，建立煤基固废制不同类型泡沫陶瓷的性能指标体系和性能标准，从而为后续泡沫陶瓷性能的研究和大规模应用提供参考。

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洁净煤技术

2022年第01期

684

533
橡胶补强填料中煤矸石活化改性的研究进展

作者(Author)：黄伟, 杨凯, 张乾, 刘建伟, 郝泽光, 栾春晖

摘要：煤矸石是煤矿开采过程中排放的固体废弃物，其大量堆积导致了严峻的环境问题和资源浪费。炭黑是橡胶生产中最主要的补强填料，生产过程伴随严重污染。煤矸石可以用作橡胶填料来代替或部分代替炭黑/白炭黑，实现固废资源合理化利用，但煤矸石和橡胶相容性不好，需对其进行活化改性。介绍了煤矸石的存在形式、化学组成和应用现状，对目前常见的活化改性方法和改性效果等进行了评述，指出了当前煤矸石作为橡胶补强填料研究和应用中存在的问题，并对其产业化应用进行了展望。煤矸石主要由Al2O3、SiO2和C组成，用于橡胶补强填料时，其中SiO2可以增加橡胶的强度，Al2O3起增量作用，碳表面富含氧和羟基的活性位点，易与高聚物分子互相交联。主流的活化改性方法有机械改性、煅烧改性、微波改性、表面化学改性等，经过复合改性降低了煤矸石的粒度，增加了煤矸石中非晶相Al2O3、SiO2的比例，改变了其表面性质，从而提高了煤矸石填料在橡胶中的分散性和相容性。目前通过直接法和间接法检测对煤矸石填料改性效果进行综合评价，研究发现煤矸石表面化学改性对于橡胶性能的影响最为显著，选择合适的表面改性剂可以改变橡胶产品的特性。推进行业间合作研究、开发新型质优价廉的表面改性剂、优化产品检测方法，达到煤矸石橡胶填料规模化利用的目的。

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洁净煤技术

2022年第01期

409

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城市固体废弃物焚烧飞灰碳酸化研究进展

作者(Author)：郑旭帆, 杜艺, 苗恩东, 熊卓, 赵永椿, 张军营

摘要：城市固体废弃物焚烧 (Municipal Solid Waste Incineration,简称MSWI) 飞灰作为一种危险废弃物，通过合理手段进行资源化处理一直是研究热点，近年来用城市固体废弃物焚烧飞灰进行碳酸化反应封存CO2受到广泛关注，系统分析了城市固体废弃物焚烧飞灰碳酸化处理研究现状。首先简述了固体废弃物焚烧飞灰成分及处理方式,其主要成分包括CaO、SiO2、Al2O3和可溶性Na、K盐以及重金属等，目前主要通过水泥固化法、熔融固化法和化学药剂处理法等方法处理。阐述了碳酸化反应机理，从飞灰组分对固碳率的影响方面对固体废弃物焚烧飞灰隔离CO2潜力进行了介绍；然后分析了固体废弃物焚烧飞灰碳酸化反应的影响因素，包括反应温度、液固比、反应气氛、CO2体积分数、反应压力、粒度、反应时间以及工艺条件等，结果表明，不同反应条件对温度和CO2体积分数要求差异较大，液固比在0.3左右为最优，反应气氛中SO2的存在会阻碍反应正向进行，反应压力不影响碳酸化平衡，但是其在整个动力学过程中起重要作用，粒度过大或过小均不利于反应，碳酸化反应速率会随反应时间增加逐渐降低，液相反应优于气固直接碳酸化反应。介绍了固体废弃物焚烧飞灰碳酸化反应过程模型，包括浸出—沉淀模型、缩核模型和表面覆盖模型，分析了碳酸化反应动力学模拟结果，结果表明水量的多少决定了相界面反应与扩散作用的相对强度。最后分析了固体废弃物焚烧飞灰碳酸化反应对重金属和可溶性盐浸出行为的影响，展望了碳酸化处理城市固体废弃物焚烧飞灰潜在应用前景与挑战，为固体废弃物焚烧飞灰碳酸化处理提供借鉴。

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洁净煤技术

2022年第01期

772

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煤气化渣资源化利用研究进展及应用展望

作者(Author)：朱菊芬, 李健, 闫龙, 尚军飞, 王玉飞, 李强, 王建友

摘要：介绍了煤气化渣的主要来源、危害以及煤气化渣的理化特性，论述了不同煤气化工艺（包括固定床、流化床、气流床）产生的煤气化渣利用的研究现状，讨论了煤气化渣在锅炉掺烧、水泥和混凝土填料、制砖、吸附、工业材料及农业方面的利用现状，展望了煤气化渣的应用前景。目前煤气化渣利用率低，炭灰相互制约，锅炉掺烧和建工建材为主要利用途径，高值化利用大多处在实验室研究阶段。锅炉掺烧是就地解决煤气化渣的主要途径，煤气化渣水分高、残炭较低、热值不够，在实际应用中还应考虑经济效益和对锅炉系统的稳定性影响；建工建材是煤气化渣的规模化消纳路径，但煤气化渣烧失量较高已超过国家和行业标准，残炭属于惰性物质，会影响水泥和混凝土及砖材的质量；吸附在实际工程领域可能会存在水体二次污染、生产技术复杂和投资风险较高等问题，目前仍需结合生产实际进一步优化设计及试验；制备催化剂载体、橡塑填料、碳硅复合材料、聚合氯化铝絮凝剂、陶瓷材料等工业材料是目前研究热点，产品附加值高，但成本高，工艺复杂，大多处于实验室研究阶段，需开发具有可行性的工业路线，进一步拓展煤气化渣高值资源化利用方式，为其高值化利用提供技术支撑；煤气化渣用于沙土改良、堆肥添加剂、重金属降解等方面研究较多，但煤气化渣中的重金属对环境的风险仍需深入研究。为了提高企业经济效益，解决煤气化渣环保难题，针对煤气化渣堆放和填埋现状，基于煤气化渣产量大、碳铝硅资源丰富、比表面积大、孔隙结构发达的特性，建议煤气化渣分级利用，逐步开发工艺简单、可行性强且具有经济效益的煤气化渣灰炭分离利用等技术，适度开发煤气化渣在生态领域的应用，实现煤气化渣的无害化、减量化和资源化。

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洁净煤技术

2021年第06期

810

592
垃圾焚烧处置中二噁英和重金属污染控制技术进展

作者(Author)：陈怀俊, 牛芳, 王乃继

摘要：论述了二噁英和重金属的污染及形成过程，对比分析了焚烧过程中二噁英和重金属的控制技术和焚烧后的飞灰处置技术。垃圾焚烧过程中二噁英和重金属的控制技术主要包括燃烧前垃圾的分类分选及预处理；燃烧中的促进垃圾完全燃烧或添加二噁英生成抑制剂都能减少二噁英的生成；燃烧后的烟气急冷技术能避免二噁英再次生成，通过烟气净化技术降低烟气中二噁英和重金属的排放浓度，使烟气达标排放，并将烟气中的二噁英和重金属转移到飞灰中，对二噁英和重金属的最终处置主要针对飞灰进行。目前飞灰处置技术主要分为固化稳定化+填埋、分离提取、飞灰的资源化利用。固化稳定化+填埋技术成熟、操作简单、处置成本相对较低，其中化学药剂稳定化+填埋是我国飞灰处置的主要手段之一，但该技术存在二噁英和重金属的长期稳定性不足等问题，且填埋会占据大量土地资源，主要用作飞灰暂存技术。分离/提取飞灰中重金属和氯盐可以实现飞灰资源化利用，但垃圾中重金属和可溶盐的成分及含量、投资成本高及后续废水的处理难度大等问题制约了分离/萃取技术的应用，目前并未实现大规模工业化应用。通过水洗也可去除飞灰中部分重金属和大量氯盐，常用作飞灰的预处理，促进后续对飞灰的资源化利用。飞灰资源化利用的关键在于重金属的长期稳定性和二噁英的彻底降解，并达到相关产品的性能要求，实现飞灰的资源化利用。飞灰高温处置技术可有效固定重金属、彻底分解二噁英，是最具前景的飞灰处置技术之一，但由于飞灰高温处置技术投资及运行成本高、能量消耗大，且我国高温处置技术相对落后，该技术并未实现大规模应用。水泥窑协同处置技术通过高温固化直接实现飞灰的资源化利用，并不会额外消耗更多的能量，该技术已成为我国除化学稳定化+填埋外最主要的飞灰处置方式。水热法和机械化学法相对于高温处置能耗较低，具有很好的发展前景，目前还处于试验研究阶段。

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洁净煤技术

2021年第06期

802

812
煤气化细渣预热脱碳工艺燃烧特性研究

作者(Author)：史兆臣, 王贵山, 王学斌, 陈永强, 于伟, 苗延军, 彭永红, 谭厚章

摘要：煤化工气化工艺会产生大量气化细渣，其含碳量高、烧失量大，不符合建筑掺混原料国家标准和行业标准，产量巨大的气化细渣因缺乏有效的规模化消纳方式，成为现阶段制约煤化工企业可持续发展的重要因素。通过对一种低挥发分低热值燃料恒温预热-脱碳装置的预热脱碳工艺进行机理研究，利用热重试验平台进行恒温热重试验，对低挥发分、低热值燃料恒温预热-脱碳装置内部燃烧过程进行模拟，以对比分析不同预热温度、不同燃烧气氛下粒径分级气化细渣的燃烧特性。研究发现，通入氧气后，气化细渣样品迅速发生氧化反应，900 ℃、10% O2下燃尽时间在6.6～9.4 min，900 ℃、21% O2下燃尽时间在3.7～5.6 min，因此在保证NOx排放量在规定范围的条件下，可适当提高窑内燃烧区氧浓度以缩短燃尽时间。随预热温度的升高，同粒度分级的气化细渣样品的平均质量变化速率增大，燃尽时间缩短，预热温度的提高可改善气化细渣的燃尽特性，在设备安全运行下可适当提高燃烧区温度以更快燃尽。不同燃烧气氛、不同预热温度下，随气化细渣粒度增大，失重量增大，燃尽时间延长，平均质量变化速率递减，该“预热-脱碳装置”可根据物料粒度合理调整物料停留时间实现充分燃尽。

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洁净煤技术

2021年第04期

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