“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
类别; 112个
关键词; 123位
专家; 27篇
论文; 22976IP
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煤气化飞灰流态化改性与再气化特性试验研究

作者(Author)：梁晨, 褚福浩, 任强强, 王小芳

摘要：随着煤化工技术的兴起，煤气化飞灰的资源化处理成为急需解决的“卡脖子”问题。利用商业流化床气化飞灰在15kg/h改性气化试验台上进行试验，研究了流态化改性对气化飞灰形貌特性和灰熔融特性的影响以及改性飞灰的再气化特性。结果表明：利用流化态改性可实现气化飞灰在1200 ℃下的再气化。气化飞灰经流态化改性后，由于热破碎和残炭的气化反应具有清理孔隙和促进孔隙生成作用，使颗粒总孔体积和比表面积升高，同时改性气化剂水蒸气和氧气浓度的增加会进一步促进改性飞灰孔隙特性的改善。另一方面气化飞灰经流态化改性后，灰分矿物质中高熔点组分陨硫钙石转化为熔点较低的硬石膏，使灰熔融温度降低，灰分黏温曲线更平缓，临界黏度温度降低。在改性飞灰的再气化过程中，与900 ℃流态化改性过程相比，在下行气化炉1200 ℃，通过水煤气反应改性飞灰明显气化，有效气CO+H2产率达0.29m3/kg，系统碳转化率达71.2%。

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2021年第03期

329

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超高温等离子体气化熔融对垃圾焚烧飞灰的影响

作者(Author)：杨凤玲, 李鹏飞, 任磊, 贾阳杰, 朱竹军, 张培华

摘要：近年来我国垃圾焚烧无害化处理量逐年递增，伴随垃圾焚烧后产生的飞灰量日益增长，而飞灰中的重金属等有害物质会污染环境。以太原市某垃圾发电厂产生的垃圾焚烧飞灰为研究对象，在中试现场利用超高温等离子体气化熔融炉在1700 ℃下分别对灰/焦(6∶1)和灰/焦(9∶1)的样品进行熔融处理，利用XRF、XRD和SEM-EDS对垃圾焚烧飞灰和熔融后的玻璃熔渣进行物质组成、微观结构和元素分布的表征与分析。研究表明，垃圾焚烧飞灰中的金属氯化物多以NaCl、KCl等形式存在，占飞灰组分的5%左右，高温熔融有助于垃圾焚烧飞灰中氯盐的气化，降低垃圾焚烧飞灰中氯盐含量。飞灰多以絮状和球状为主，表面富集了众多金属元素，高温熔融可以对飞灰中酸性氧化物SiO2进行重组，实现对重金属的包裹。熔融后的玻璃熔渣浸出量低于各国浸出毒性标准。在1700 ℃下高温熔融会使炉体内部的耐高温材料ZrO2发生脱落，缩短使用周期。碱度系数是影响熔融温度的主要原因，适当减小碱度系数可以降低熔融温度，需要进一步调整碱度系数从而降低炉内熔融温度，延长ZrO2的使用寿命。因此，熔融处理前，可测定样品的灰熔点特征温度，据此设定熔融炉的熔融温度，避免因温度过高导致隔热材料的脱落。

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2021年第03期

369

479
城市生活垃圾焚烧飞灰组成特性及重金属熔融固化处理技术研究进展

作者(Author)：杨凤玲, 李鹏飞, 叶泽甫, 张培华, 吴少华, 程芳琴

摘要：近年来，我国城市生活垃圾清运量以每年5%左右的增速发展，垃圾焚烧处理能力不断提升，而垃圾焚烧过程会产生占焚烧总量3%~5%的垃圾焚烧飞灰。随着垃圾焚烧处理能力的不断提升，垃圾飞灰产量逐年增加，飞灰处置压力越来越大。城市生活垃圾焚烧飞灰作为一种高重金属浸出毒性的危险废弃物，对环境存在较大危害。论述了城市生活垃圾焚烧飞灰的组成特性及重金属的分布和性质，从飞灰熔融过程原理、重金属转化特性、重金属固化影响因素等方面阐述了熔融处理垃圾飞灰技术的研究进展，探究了飞灰组分和熔融条件对熔融过程及重金属固化效果的影响。论述了等离子熔融技术和熔融固化重金属的效果，最后对飞灰复配熔融及冷却过程优化处理给出参考性建议，并指出飞灰熔融处理技术未来发展方向。垃圾焚烧飞灰中重金属主要以其氧化物、氯化物、硫酸盐形式存在，熔融处理可以改变飞灰组分及相态，使飞灰发生多晶转变和熔融相变过程，重金属离子发生同晶置换反应，被固化在硅酸盐的Si—O四面体晶格结构中，很大程度上降低了飞灰的浸出毒性并实现熔渣资源化利用。熔融处理过程中，熔融气氛、时间及飞灰组分对过程特性和重金属的迁移转化影响较大，冷却方式不同会影响玻璃体熔渣的物理性质。根据重金属的熔点和沸点特性，在熔融处理后，烟气和二次飞灰中会携带部分挥发性强、沸点低的重金属。在今后研究中需要对烟气和二次飞灰进行冷却或二次捕集处理，并对烟气成分进行探究。由于熔融处理过程耗能大、投资高、关键设备研发难攻关，我国垃圾焚烧飞灰熔融处理技术仍处于技术研发阶段，尚无稳定化工业运行实例，但已有部分中试研究试验。熔融处理前，应先分析飞灰组成成分，根据飞灰组成进行预处理。通过添加助熔剂、调节飞灰碱度对飞灰进行复配熔融处理，降低熔融处理的能耗，高效稳定处理重金属。在实验室稳定有效试验的基础上，可以对等离子体熔融处理装置进行技术改进和创新，提高等离子火焰稳定性，实现熔渣的高效分离，提升装置耐久性。

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洁净煤技术

2021年第01期

421

359
煤气化灰渣中残炭对灰渣流动性影响的研究进展

作者(Author)：王冀, 孔令学, 白进, 李怀柱, 郭振兴, 白宗庆, 李文

摘要：煤气化是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的有机质转化为气体燃料或下游原料的过程。液态排渣气化炉气化过程中，煤中有机质转化为合成气，矿物质经过烧结、熔融逐渐转化为固体的灰后进一步转化为液态的熔渣。由于煤中有机质在气化过程中不能达到完全转化，导致气化灰渣中含有未反应的煤焦颗粒，形成气化灰渣中的残炭。残炭的存在不仅降低了煤气化过程的碳转化率，而且对灰渣的流动性有重要的影响。本论文综述了近年来关于液态排渣气化炉灰渣中残炭及对灰渣流动性研究的最新发展动态，首先对灰渣中残炭的形成原因进行了介绍，其次重点介绍了残炭含量和理化性质、煤灰化学组成等对煤灰熔融性和灰渣黏温特性的影响规律及机制,最后介绍了灰渣中矿物质与残炭的碳热反应。

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洁净煤技术

2021年第01期

829

728
煤气化灰渣脱碳技术研究进展

作者(Author)：史达, 张建波, 杨晨年, 曲江山, 李少鹏, 李会泉, 何发钰

摘要：煤气化技术是我国现代煤化工的基础，该过程将煤中有机物转化为化学品，无机物以气化灰渣形式外排。目前煤气化灰渣主要以堆存为主，造成严重的环境和水体污染。在对煤气化灰渣进行消纳处理过程中，因内部含有大量的未燃碳，使其在建工建材等规模化利用途径受限。当前的国内外碳、灰分选方法虽有一定的效果，但基本处于实验室研究和半工业试验阶段，因存在成本高、分选效率低等问题，未能实现大规模工业化应用。碳灰分选效果受煤气化灰渣的矿相组成、物相成分、粒度分布、微观形貌等因素影响，不同类型气化渣需要采取不同的分选工艺，进而实现碳灰的高效分离。结合煤气化灰渣脱碳的主要影响因素，分析了煤气化灰渣脱碳的主要工艺技术和装备，多角度阐述了煤气化灰渣碳、灰组分的主要分离方法，并进一步总结对比各分选方法的工艺特点和不足。分析了各技术在煤气化灰渣脱碳分选应用的发展趋势，指明了研发绿色、高效、低成本的新型浮选药剂，解决煤气化灰渣灰分吸附罩盖问题，开发针对细粒级煤气化灰渣脱碳的分选工艺与装备，实现脱碳分选产品的高值化利用，是当前煤气化灰渣脱碳技术的重要发展方向。

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2020年第06期

936

365
粉煤灰陶粒的研究进展

作者(Author)：柴春镜, 宋慧平, 冯政君, 张金才, 程芳琴

摘要：粉煤灰是煤燃烧后的烟气中收捕的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，危害环境和人类健康。利用粉煤灰制备陶粒是粉煤灰资源化的重要途径之一。粉煤灰陶粒因密度小、质轻、保温、隔热、耐火性好、抗震性能好、吸水率低、抗冻性能和耐久性能好等优异性能，在废水处理、废气处理、噪声控制和建筑材料等领域具有广阔的应用前景。综述了近年来粉煤灰陶粒的最新发展动态，分别对焙烧法和免烧法制备粉煤灰陶粒进行了可行性分析，介绍了粉煤灰陶粒的相关研究成果，着重介绍了生产粉煤灰焙烧陶粒和粉煤灰免烧陶粒的机理、所用原料、工艺条件及产品性能。同时提出了我国在粉煤灰综合利用过程中面临的主要问题及解决措施，并对今后的发展趋势进行展望，为粉煤灰制备陶粒的机理研究和工艺研究提供参考。粉煤灰焙烧陶粒的制备过程主要包括配料、混合、造粒、干燥、预烧、焙烧、冷却和筛分等过程；影响其性能的主要因素有原料配比、预热时间、预热温度、升温速率、煅烧时间、煅烧温度等。粉煤灰免烧陶粒的制备过程主要包括配料、混合、造粒、陈化、干燥、养护和冷却等过程；影响其性能的主要因素有原料性质、激发剂掺量、黏结剂用量、发泡剂种类及用量、养护方式、蒸养温度和养护时间等，可通过改变工艺条件，制备出不同性能和用途的产品。目前，我国的粉煤灰陶粒以焙烧型为主。焙烧陶粒具有技术成熟、产品强度高等优势，但存在能耗高、投资大、工艺复杂等缺点。因此，开发粉煤灰免烧陶粒就成为发展的新趋向。我国的免烧陶粒尚处于研制阶段，产品强度低、比表面积小，克服了焙烧法制备陶粒成本高、污染大等缺点，可将其应用于对筒压强度要求偏低、堆积密度要求偏高的场合。为提高陶粒的性能、降低成本，可从多孔免烧陶粒的外加剂选择、工艺和环境安全性等方面进行深入研究。利用粉煤灰制备陶粒，不但解决了粉煤灰的污染问题，还解决了陶粒原料的来源问题，具有重要的现实意义。

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2020年第06期

876

478
粉煤灰在涂料中的应用研究进展

作者(Author)：唐明秀, 宋慧平, 薛芳斌

摘要：粉煤灰是火电厂燃煤产生的废渣，长期堆置不处理会危害人体和自然环境。由于粉煤灰自身结构及具有火山灰效应、充填效应等特点，可作为二次资源再次利用。我国作为粉煤灰排放大国，一直在积极寻找更多的有效利用粉煤灰的途径，提高粉煤灰的利用率。近年来，随着涂料行业的发展，对填料的需求逐渐增加，国内外需要合适的填料替代品来降低涂料成本。不少学者将粉煤灰作为原料应用于涂料行业，根据粉煤灰性质制作各种功能性涂料，发现性能与经济效果良好。介绍了粉煤灰的产生及其带来的环境问题、粉煤灰的基本特点，并根据涂料功能进行分类。重点阐述了各类涂料主要原理、工艺及产品的性能评价，综述了国内外粉煤灰在涂料行业的研究进展，总结了目前粉煤灰在涂料行业应用中存在的主要问题。粉煤灰的低导热性符合热量阻隔机理，且可与其他隔热型材料结合，形成反射热量、阻隔热量等多隔热机理共同作用的保温涂层，涂覆于墙体表面提高隔热效果；粉煤灰理化性质稳定且耐高温，其耐火性质可以使粉煤灰在阻燃涂料中充当抑烟剂、阻燃剂，适用于钢结构、木材表面和隧道内部墙面等的防火处理；粉煤灰具有胶凝效应，与其他物质作用可以增强材料密实度，并引入电化学机理提高抗腐蚀能力，用于水泥、金属等表面减轻受腐蚀程度；通过对粉煤灰活化、改性以及和结晶材料结合，形成更加紧密的涂层，抗渗透防水能力优异；粉煤灰与悬浮剂、分散剂、黏结剂混合，能够作为铸造涂料涂刷在铸件表面保护铸件、改善成型效果及利于脱模；外加聚合物乳液、水泥与改性剂，增加粉煤灰与煤层结合强度，开拓了作为井下矿道封堵涂料的能力，致密的涂层有效防止井下瓦斯危险气体的泄漏。以粉煤灰为原料，通过多种工艺制备了不同类型的功能涂料，降低了原材料的经济成本，废弃资源得以再次利用。虽然粉煤灰在涂料行业已取得较多进展，但由于技术限制，还存在一些问题，粉煤灰作为涂料填料存在的色度、残碳和利用率等问题仍是下一步研究的重点。

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洁净煤技术

2020年第06期

496

253
煤矸石物化成分对其资源化利用的影响

作者(Author)：李贞, 王俊章, 申丽明, 赵俊吉, 石鹏飞, 王杰, 竹涛

摘要：煤矸石是伴生煤炭开采和分选的副产品，堆积的煤矸石得不到适当利用，会带来环境污染和资源浪费。近年来我国愈加严格的环境法规和煤矸石潜在的利用价值促进了煤矸石利用研究，但忽略了由于中国煤炭分布面广，不同地域分布的煤矸石的物理化学成分会有所差异。以煤矸石的物化成分为基点，从煤矸石在能源行业、建筑行业、土壤应用行业和高值应用行业4个方面详细阐述了煤矸石物化性质对其利用途径的重要影响及应用过程中不同成分带来的环境二次污染风险，并指出了煤矸石综合利用领域的潜在问题和未来研究趋势。建议在选择煤矸石利用途径时，考虑利用途径对其基本物理化学成分要求的基础上，增加对煤矸石中可能产生环境二次污染风险的物化成分的要求，提高煤矸石的利用率和经济效益的同时，降低环境污染风险，两者相互权衡的基础上选择最佳利用方案，并建立对于后续环境二次污染的风险评估与追踪调查。

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2020年第06期

533

209

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