《煤炭科学技术》“煤基固废资源化利用”研究领域 | 热文精选

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《煤炭科学技术》“煤基固废资源化利用”研究领域 | 热文精选

来源：煤炭科学技术

为协助读者了解煤基固废资源化利用研究领域内的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作，编辑部整理了11篇《煤炭科学技术》2022年至今刊出的“煤基固废资源化利用”研究领域最受关注论文，以飨读者。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 49个
关键词; 64位
专家; 11篇
论文; 1602IP
点击量; 1816次
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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

作者(Author)：吴锦文, 邓小伟, 焦飞硕, 吕波, 房朝军

摘要：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。

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煤炭科学技术

2024年第06期

326

51
煤矸石资源化利用现状与进展

作者(Author)：竹涛, 武新娟, 邢成, 鞠秋歌, 苏思源

摘要：在实现“碳达峰与碳中和”目标的背景下，煤炭作为国家能源安全的基石，其绿色开发对我国经济建设和社会发展起到了至关重要的作用。然而，在煤矿开采及分选加工过程中，煤矸石作为煤炭主要伴生副产物，已成为我国急需处理的大宗固废之首。然而，目前煤矸石的综合利用率仍处于较低水平，尚未形成较为规范可行的研究体系。因此，针对煤矿开采与煤矸石堆积所造成的水、大气与土壤环境污染问题，通过煤矸石在生产能源、有价金属回收、建筑材料生产与其他方向的资源化利用的相关研究进展，结合煤矸石在防止重金属污染、土壤修复、防止水土流失等方面的应用，最后提出了煤矸石资源化利用未来的发展方向，根据整体进行规划与资源整合，不仅有大量用于常规目的的煤矸石资源化利用方向，同时还有用于生产高附加值产品的特殊用途，通过两者相结合，实现煤矸石的综合化和资源化利用，为其“减量化、资源化、循环化”发展提供借鉴。总之，煤矸石资源化利用是我国煤炭产业转型升级的重要方向，也是实现绿色可持续发展的必由之路。只有通过不懈的努力和持续的创新，才能更好地解决煤矸石堆积问题，推动煤矸石资源化利用向更加高效、环保、可持续的方向发展，为我国经济社会可持续发展做出更大的贡献。

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煤炭科学技术

2024年第01期

155

58
煤气化渣特性分析及综合利用研究进展

作者(Author)：刘艳丽, 李强, 陈占飞, 赵江, 赵俞, 孙利鹏

摘要：以煤气化技术为龙头的现代煤化工在气化过程中产生大量的煤气化渣。随着国家生态文明建设的快速推进，环保高质量发展的要求迫使煤气化渣的综合利用成为现代煤化工领域迫切需要解决的课题之一。然而，目前煤气化渣综合利用率低下，仍以露天填埋堆放为主，长期堆放对水体、大气造成较大污染。针对煤气化渣的研究主要包括制作气化渣营养基质或吸附材料、用作建筑材料、气化渣金属元素的回收利用，以及脱水脱碳资源化利用等方面，其研究路径存在利用率低、成本高、规模化效应差的不足，因此煤气化渣的综合利用仍然是社会各界高度关注的课题。鉴于此，采用资料查阅、野外调研与室内分析统计相结合的研究方法，在全面掌握煤气化渣的主要来源及危害、煤气化渣物理性质、化学性质及环境风险等基本特性的基础上，系统剖析了煤气化渣在建材领域、土壤改良领域、吸附催化材料等领域的研究与应用现状。同时，基于煤气化渣全产业链理念和资源化利用思路，结合野外调研实践，进一步提出煤气化渣处置无害化+消纳本地化相结合，低值规模化+高值精细化相结合，环境效应跟踪监测+综合利用装备系统研发相结合的综合利用思路和路径。期望为气化渣综合利用及煤化工清洁生产和循环发展提供参考。

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煤炭科学技术

2022年第11期

142

467
粉煤灰基膏体充填脱氨方法研究综述

作者(Author)：李亚娇, 鱼郑, 鞠恺, 任武昂, 唐仁龙, 金鹏康

摘要：在论述粉煤灰基膏体充填技术现状的基础上，进一步探讨了粉煤灰基膏体充填中氨气释放所引起的井下空气环境恶化问题。通过分析氨气产生机理，发现由于粉煤灰中吸附的NH4 HSO4和(NH4)2SO4易溶于水且会生成NH4+，其在碱性环境下会转换为NH3释放出来。研究表明，现有的粉煤灰固体中吸附氨的去除方法，如加碱法、氧化法和加热法，都可将氨去除到合适范围，满足粉煤灰正常使用。但由于加碱法与氧化法需添加药剂且后续要将脱氨处理的粉煤灰加热干燥，加热法对热源有较高要求，高昂的成本使这些方法不能在粉煤灰基膏体充填脱氨处理中广泛应用。将粉煤灰制成浆液，并借鉴污水中物理化学脱氨的基础理论，提出用吹脱法、折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法去除浆液中氨的技术措施。其中，吹脱法脱氨效果稳定且不需额外添加药剂，折点加氯法和磷酸铵镁沉淀法理论上可将浆液中的氨完全去除，但所需加药量大，且对加药量难以控制，影响氨的去除效果以及粉煤灰的性能。通过综合比较上述脱氨方法的技术特点，结合经济评价认为用吹脱法处理粉煤灰浆液的氨氮具有较好的工程应用前景。后续研究可通过试验或模拟的方式，优化吹脱法去除粉煤灰浆液中氨的操作条件，以期获得更好的脱氨效果。此外，还需持续关注脱氨后的粉煤灰浆液所配制充填膏体的性能。

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煤炭科学技术

2023年第06期

71

73
脱硫废水固化体力学特性研究

作者(Author)：刘文礼, 耿鹏岳, 卓启明, 马金虎, 李佳

摘要：为了实现脱硫废水、粉煤灰的无害化及资源化利用。通过研究粉煤灰、水泥固化/稳定脱硫废水，并通过正三角形取值试验法得到了固化体的最佳质量配合比，在此基础上探究了不同脱硫废水对固化体抗压强度的影响，结果表明：固化体最佳质量配合比为水泥：粉煤灰：脱硫废水：河砂为1.03∶0.2∶0.5∶1。在最佳质量配合比下，不同水样制得的固化体在养护28 d后的抗压强度排序为内蒙古脱硫废水>山东脱硫废水>去离子水。3种脱硫废水固化体X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明，脱硫废水中的氯离子与水泥中的3CaO·Al2O3反应生成了Friedel’s盐，其能有效提高固化体的密实性，进而提高固化体的抗压强度；脱硫废水制成的固化体中钙矾石与C-S-H凝胶相互交叉的结构提升了固化体的强度；以上2点也充分解释了不同水样所制得的固化体抗压强度间的差异。此外，抗压强度试验结果表明，去离子水、山东某电厂脱硫废水、内蒙古某电厂脱硫废水所制得固化体在养护28 d后的抗压强度满足《混凝土路缘石》（JC/T 899—2016）的要求，说明脱硫废水所制成的固化体可用于制作路缘石。

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煤炭科学技术

2022年第11期

119

187
煤矸石与城市污泥混合制备植生基质的试验研究

作者(Author)：秦琪焜, 方健梅, 王根柱, 司莉青, 周金星, 万龙, 韩金斌

摘要：同为废弃物的煤矸石和城市污泥在性质上存在着一定的互补性，目前针对协同利用这2种废弃物的研究较少。为探究煤矸石与城市污泥混合制备植生基质的可行性并得到具体的高效利用方式，研究使用不同体积占比（50%、60%、70%、80%、90%）和不同粒径大小（≤2目(8.0 mm)、≤4目(4.75 mm)、≤8目(2.36 mm)）的煤矸石与城市污泥混合制成15种植生基质，施用于沙土并种植高羊茅（Festuca arundinacea L.），通过测定分析土壤重金属和营养元素含量以及植物的发芽率和生物量积累情况来评价煤矸石与城市污泥共处置的效果。结果表明：污泥可作为植生基质的主要营养源，尤其可以提供大量的磷元素；煤矸石本身含有一定的营养物质且可以调节植生基质的物理结构，使其更适用于困难立地；与其他粒径组相比，煤矸石粒径大小≤8目时土壤中的有机物含量显著提高（P<0.01）；煤矸石的体积占比和粒径大小都对高羊茅的生物量积累有显著影响且两变量之间有明显的交互作用，综合考虑得到当煤矸石与城市污泥的体积配比为1∶1（煤矸石体积占比50%），煤矸石粒径大小≤8目时，土壤的保水保肥性表现最佳，煤矸石的养分可以得到更为全面的补充，制得的植生基质可以得到相对最佳的土壤改良效果，验证了煤矸石与城市污泥混合制成植生基质的协同利用方法具有可行性。

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煤炭科学技术

2022年第07期

109

271
煤矸石制备活性炭−介孔硅复合材料及其过程物相转变

作者(Author)：李宏伟, 燕可洲, 文朝璐, 柳丹丹, 郭彦霞, 张圆圆

摘要：煤矸石是一种含碳、硅、铝的混合物，将其用于制备复合材料，可解决元素分离难、产品纯度低等问题，显示出良好的应用前景。以煤矸石为原料，通过碱熔、酸浸等过程制备活性炭−介孔硅复合材料（AC-SiO2），考察了不同反应条件对煤矸石基活性炭−介孔硅复合材料孔容和比表面积的影响规律，并结合XRD、FTIR等方法研究了煤矸石基活性炭−介孔硅复合材料制备过程的物相转变。结果表明：煤矸石基活性炭−介孔硅复合材料的孔容和比表面积受到碱熔条件和酸浸条件的影响，其中尤以KOH浸渍液浓度、焙烧温度、HCl酸浸浓度的影响最为显著；当KOH浸渍液浓度大于10.7 mol/L、焙烧温度高于700 °C时，煤矸石中所含的高岭石、石英将转变为钾霞石和硅酸钾物相，固相碳转变为活性炭，再经超过6.0 mol/L HCl 酸浸后，可形成活性炭−介孔硅复合材料。在优化条件下，煤矸石中碳、硅转化率高达90.28%，产率可达40.2%，制得产品颗粒表面分布有层状结构堆积形成的微孔和介孔（微孔和介孔各占近1/2，比表面积可达835.1 m2/g，平均孔径为2.97 nm，总孔容为0.62 cm3/g），其对分子量不同的甲基橙和罗丹明B均有明显的吸附作用，吸附容量分别超过99.01 mg/g和99.87 mg/g。

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煤炭科学技术

2023年第09期

99

86
热活化-碱激发法制备尾煤基地质聚合物及吸附Pb(Ⅱ)试验研究

作者(Author)：李雅涛, 樊玉萍, 董宪姝, 姚素玲, 薛鸿霏, 郭嘉奇, 何梓豪

摘要：为将排放量巨大的煤基固体废弃物尾煤资源化合理利用，以浮选尾煤为原料，通过热活化-碱激发法制备了尾煤基地质聚合物(Tail Coal Based Geopolymer，TGP)。考察了热活化温度对TGP吸附Pb(Ⅱ)容量的影响，通过SEM、XRD、FTIR、BET等材料表征分析了TGP的物理化学性质，并进行了TGP对Pb(Ⅱ)吸附行为的探讨。结果表明：800 ℃热活化后的TGP对Pb(Ⅱ)吸附效果最佳，吸附量达228.57 mg/g，远高于原尾煤的吸附量64.48 mg/g，是原煤的6倍；在第六次使用后所有TGP的吸附量均达到最高吸附量的80%以上；当活化温度在600 ℃以下时，尾煤中的硅铝利用率较低，当活化温度达到600 ℃以上时，TGP全部转化为非晶态物质，硅铝元素得到充分利用；浮选尾煤以粒径大小不一，结构疏散的不规则颗粒为主，尾煤表面粘附着很多粉末状颗粒，经热活化-碱激发法改性后，原尾煤结构消失，呈现粗糙疏松的凝胶状；在温度为800 ℃时已经脱出羟基、晶体结构被破坏、产生相变，在1 104 cm-1处的吸收峰是属于Al-O/Si-O不对称伸缩振动，在683 cm-1及以下的吸收峰是由于四面体结构中TO(T=Si或Al)键的对称伸缩和弯曲振动引起，该峰标志着地质聚合物凝胶的形成；TGP的比表面积相较于原尾煤增大了9倍；TGP对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型，等温吸附符合Langmuir模型，TGP对Pb(Ⅱ)的吸附是吸热自发过程。综上，浮选尾煤制备TGP具有原料利用率较高，孔隙结构较发达，吸附性能较好等优点，具有良好的潜在工业应用价值。

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煤炭科学技术

2022年第08期

91

278