煤电化基地大宗固废“三化”协同利用基础与技术

我国14个大型煤炭基地及89个大宗固体废弃物综合利用示范基地建设,标志着矿区大宗固废利用已被纳入全国战略发展布局。长期以来煤炭资源高强度的开发与利用,造成矿区浅埋煤层资源临近枯竭,煤电化基地大规模固废堆积及地表沉陷,已成为制约矿区绿色低碳、高质量发展的难题。大宗煤基固废协同利用与绿色充填是解放“三下一上”压煤,延长矿井服务年限,实现固废无害化、资源化、规模化“三化”利用的有效途径。基于产煤大省山西省、“华东能源粮仓”安徽两淮基地及宁东能源化工基地的煤基固废种类和产量,详细阐述了以煤矸石、粉煤灰、炉底渣、气化渣和脱硫石膏等为主要材料的煤基固废通过重金属吸附解吸和络合钝化技术实现无害化处置,列举煤基固废分类应用于低热值煤基固废发电、制备建筑材料如水泥、砖瓦等资源化利用途径,对比分析煤基固废采煤沉陷区复垦回填及井下充填规模化利用途径,突出煤基固废井下充填的优越性。基于煤电化基地深部煤炭资源,提出绿色充填开采理论与关键技术,包括深部煤矸石源头减量与采选充协同技术、充填材料高效制备与深部井下输送技术及煤基固废充填材料深部多场耦合机理,探究多源煤基固废从源头、过程到终端的深部充填开采全过程的技术原...     

煤基固废制备纳米多孔材料研究进展

作为典型的铝硅酸盐固体废物,粉煤灰、煤矸石、气化渣等煤基固废中SiO2和Al2O3含量可达60%～90%,因此可将其作为硅源和铝源以制备具有高附加值的纳米多孔材料。主要综述了国内外利用粉煤灰、煤矸石、气化渣等煤基固废以制备纳孔材料的研究进展与反应机理,并对煤基固废制备纳孔材料进行总结与展望,以期为煤基固废高值化利用的进一步发展提供参考。指出目前煤基固废制备纳孔材料研究大多处在实验室研究阶段,尚未实现工业化生产,需解决合成过程中存在的沸石分子筛产品纯度低、成本高以及环境污染等问题,但以廉价煤基固体废物合成高值化纳孔材料的研究方向极具价值与潜力;合成纳米多孔材料的工艺种类和路线极其多样,难以找到相对普遍适用的方法,其合成机理有待进一步探究,且缺乏利用气化渣或数种煤基固废协同制备沸石分子筛等纳孔材料方面的研究。根据各煤基固废的具体矿相、物化成分等性质,有针对地设计并制备特定的纳孔材料,可发挥纳孔材料具有较大的比表面积、较窄的孔径分布、较大的孔隙体积等优良性质,使其具有良好的吸附能力。未来研究可集中于寻找更加经济、简便的活化和后续处理方法以提高纳孔材料的纯度和固体原料转化率,缩短工艺流程、减少药品消耗、降低合成成本以实现工业化生产,提高纳孔材料的性能如增大比表面积和孔隙体积等,开发多种煤基固废协同作用制备工艺及探究协同机理以求优势互补。     

大掺量掘进煤矸石道路基层和混凝土的制备及力学性能研究

掘进煤矸石是煤矿能源行业排放的一种工业固废,具有质地坚硬、性质稳定等特点,对掘进煤矸石道路基层及混凝土的制备及研究符合国家对推动建材行业碳达峰和加强大宗固废综合利用的愿景。将加工破碎后的掘进煤矸石替代道路基层和混凝土材料中的机制砂石,探讨了不同水泥掺量下的基层混合料、不同标号的掘进煤矸石砂混凝土材料、不同骨料类别及处理方式的C30混凝土材料力学性能的影响规律,论证了掘进煤矸石替代机制砂石骨料的技术可行性。研究结果表明:掘进煤矸石道路基层材料7 d无侧限抗压强度达3.4～6.5 MPa,满足中高等级公路基本要求;掘进煤矸石混凝土在中低标号下抗压强度基本满足要求,经水洗工艺的掘进煤矸石石料和改善级配的掘进煤矸石砂制备的C30混凝土强度有所提高。     

“十二五”山西省煤矸石及粉煤灰综合利用探讨

介绍了山西省煤矸石和粉煤灰资源量情况,并针对性的提出了综合利用方案。如煤矸石可以用作循环流化床锅炉燃料、煤矸石制砖等;粉煤灰可以作为路基填料、制作水泥、高性能混凝土、生产墙体材料、提取硅铝合金、加气混凝土、烧结陶粒和制作纤维纸浆等用途。对"十二五"做好上述资源综合利用工作,提出了建议。     

准格尔矿区煤矸石综合利用新途径

煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物,煤矸石的大量堆放不仅压占土地,而且有自燃风险,严重威胁生态环境。在总结了传统煤矸石生产水泥、铺路、采空区回填等利用途径后,分析了准格尔矿区煤矸石的化学成分、矿物组成等参数。针对准格尔矿区煤矸石化学成分、矿物组成的特殊性质,总结近年来高科技含量煤矸石综合利用工艺技术研究及高附加值产品开发成果,提出准格尔矿区煤矸石综合利用循环经济产业项目是煤矸石加工利用、变废为宝的最佳解决途径。     

昔日盐碱地 今日变良田——抚顺矿业集团研发中心固体废弃物变废为“肥”,助力土壤改良

题记:随着我国工业的迅速发展,工业废物也日益增加。因此,工业固废资源化利用显得尤为重要。早在上世纪末,抚顺矿业集团公司便开始为这些固体废弃物寻找经济有效的利用途径,力求最大限度地实现物尽其用。近年来,抚顺矿业集团公司认真践行"绿水青山就是金山银山"新时代环保发展理念,逐步延伸循环经济产业链,依托工程技术研究中心,组建了辽宁省固体废弃物产业技术研究院,全面建设油页岩废渣、煤矸石、粉煤灰综合利用实验区,力争完成产业化的"最后一公里",全力打造国家级大宗固废综合利用示范基地。     

霍州煤电集团公司发展循环经济初探

针对目前霍州煤电集团公司的具体情况,探索发展循环经济的有效模式和实现的技术途径。在提高煤炭资源回收率的基础上,应加大对煤炭资源开采过程中产生的掘进矸石、矿井水等共伴生资源以及洗选加工过程中产生的煤泥、煤矸石和电厂粉煤灰等固废资源的开发与利用,变"废"为宝,实现可持续发展。     

原料配比对煤矸石膏体工作性能和抗压强度的影响

针对充填材料成本过高、性能欠优的状况，结合煤矸石等大宗固废资源化再利用等问题，以煤矸石为骨料，粉煤灰、矿渣和水泥为胶凝材料，聚羧酸减水剂和水玻璃为外加剂，制备早强型煤矸石膏体充填材料。重点研究了胶凝材料用量及配比对煤矸石膏体工作性能和抗压强度的影响，结果表明，随着胶凝材料用量的减少，新鲜膏体坍落度先增大后减小，泌水率先减小后增大，胶凝材料最佳用量约为25%;随着胶凝材料中水泥掺比量的减少和矿渣用量的增加，膏体坍落度小幅增加，膏体试块3～28 d的抗压强度稳步上升，煤矸石膏体制备原料最优配比为煤矸石∶粉煤灰∶矿渣粉∶水泥=75∶13∶6∶6,而新鲜膏体坍落度为26.5 cm, 1 h后坍落度为25.1 cm,泌水率为6.21%,膏体无分层离析现象；膏体2 h后抗压强度可达0.06 MPa, 28 d抗压强度可达10.5 MPa。     

粉煤灰中非晶相含量定量分析研究进展

利用粉煤灰这种工业固废制备矿物聚合材料时，其活性来源主要是处于亚稳定态的非晶相，而非晶相含量的多少与由其制备的材料性能密切相关。文中综述了目前定量分析粉煤灰中非晶相含量的常用测试方法及分析结果，重点给出了XRD-Rietveld法、选择性化学溶解法两种方法的基本原理、应用及优缺点，并提出了目前研究中存在的主要问题及可能采取的途径，为粉煤灰中非晶相定量分析提供了思路和方向。     

煤矸石烧水泥

邯郸地区煤矸石储量高达三千万吨,不仅占用良田,污染环境,而且也浪费了国家能源材源。利用煤矸石烧水泥,是搞好煤矸石综合利用的途径之一,也是发展水泥生产的一个重要方面。邯郸市委组成了“邯郸市煤矸石制造水泥科研小组”,     

煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用

综述了煤炭固体废弃物的特点及应用现状,着重介绍了粉煤灰及煤矸石等煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用,包括制备复合材料、铸造涂料、复合陶瓷涂层及渗硼保护层等,全面阐述了其制备工艺及性能特点,并指出了煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域具有广阔的应用前景。但由于各地粉煤灰、煤矸石的化学成分差异较大,如何依据化学成分差别将其有针对性地应用在金属材料的不同加工技术中,如何进行配方设计及工艺调整等是一项值得深入探讨的问题。     

煤矸石处置与综合利用研究

为了减少煤矸石、粉煤灰、尾矿、废石、弃渣等固体废物的产生量,研究了煤矸石处置与综合利用技术,分析了孝义市煤矸石的产生和堆存情况、煤矸石的危害以及现阶段煤矸石的综合利用情况,研究了煤矸石处置与综合利用技术思路,确保煤矸石科学、无害化堆存以及煤矸石能够综合利用.重点分析了规模化利用技术,主要为煤矸石生产免烧透水砖、透水珠技...     

煤矸石基免烧砖制备工艺及力学性能研究

为了有效地提高煤矸石资源化利用水平,针对抚顺矿区的煤矸石资源,在分析其化学成分和矿物组成基础上,采用煤矸石作为主要原料,辅以水泥、天然砂、粉煤灰及添加剂研究制备免烧砖。通过调整原料配比和成型压力,研究不同制备条件下免烧砖的微观结构特征和物理性能差异,如密度、含水率、抗压强度和抗折强度。通过正交试验获得优化原料质量配比和工艺参数分别为:东舍场煤矸石40%,天然砂42%;西舍场煤矸石70%,天然砂12%;汪良舍场煤矸石50%,天然砂32%;其它相同参数分别为粉煤灰5.14%、水泥12.86%、减水剂0.05%、水10%,成型压力20 MPa,常温养护28 d。获得的煤矸石基免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾砖》MU25标准要求,其中最高抗压强度和抗折强度分别为52.70 MPa和4.93 MPa。      

利用煤矸石制备轻质多孔材料的研究现状与展望

分析了我国传统煤矸石处置和利用方法的优点与不足,提出了利用煤矸石分别配合粉煤灰、废弃碳酸盐尾矿、水体疏浚淤泥和有机废弃物等固体废弃物来制备轻质多孔材料的思路,尝试为资源化利用煤矸石提供一条切实可行的新途径。     

粉煤灰替代部分水泥的膏体充填技术

针对膏体充填成本高、强度低及大量粉煤灰露天排放给环境造成污染的状况,金川二矿区采取了以粉煤灰替代部分水泥作为胶凝剂的方案。多年的生产实践与研究表明,粉煤灰具有良好的胶凝活性,在质量分数和水泥用量相同的条件下,添加粉煤灰可以大幅度提高后期强度,并且龄期强度随粉煤灰用量的增加而增大,对提高胶结充填质量、降低充填成本及实现工业废料综合利用发挥了重要作用。     

粉煤灰全尾砂膏体充填试验研究

电厂工业废料粉煤灰具有潜在胶凝活性。针对当前矿山膏体胶结充填成本高、强度低等现状,提出了以部分粉煤灰替代水泥作为胶凝剂。在对粉煤灰物删性能和化学成份测定分析的基础上,依不同的粉煤灰添加量进行了粉煤灰全尾砂胶结充填强度试验,并对粉煤灰在膏体充填料浆中的胶凝机理进行了探讨。结果表明：在质量分数和水泥用量相同的条件下,添加粉煤灰可以大幅度提高后期强度,并且龄期强度随粉煤灰用量的增加而增大。研究结果为提高胶结充填质量、降低充填成本,进一步综合利用人工火山奠定了一定的基础。     

粉煤灰掺量对土壤混合材料空气阻隔性影响的试验

治理自燃煤矸石山需要覆盖大量惰性材料,为节约土源、废物利用和保障环境效益,研究粉煤灰代替部分土壤做自燃煤矸石山覆盖材料的最佳配比。将粉煤灰分别与粉土、粉质黏土按照不同体积比均匀混合,通过室内模拟实验,测定不同配比混合材料的空气阻隔效果,分析不同粉煤灰掺量对混合材料空气阻隔性的影响规律。结果表明:在粉质黏土、粉土中掺入粉煤灰,混合材料的空气阻隔性随粉煤灰掺量增加而衰减,不同压差下测定其渗透率与粉煤灰掺量呈近似的指数函数关系;粉煤灰含量50%和30%分别是决定粉土、粉质黏土空气阻隔性变化的一个重要特征。建议在粉土中掺入粉煤灰的比例小于50%,在粉质黏土中掺入粉煤灰的比例小于30%。     

煤矸石综合利用研究进展

煤矸石是我国排放量最大的工业废渣之一,对于大量堆放的煤矸石,处理不当会造成严重的环境危害,同时也浪费资源。因此,实现煤矸石的资源化利用对保护环境、利用废弃资源、实现社会的可持续发展具有重要意义。总结了传统煤矸石制备氧化铝、氯化铝和聚合氯化铝等化工产品、制备砖、水泥原料、陶瓷材料、分子筛、超细高岭土等新型材料,还可以用来筑路、复土造田、发电等综合利用途径基础上,分析了典型矿区—准格尔矿区煤矸石高值化利用情况,采用一步酸溶法提取氧化铝,并协同提取了镓、钪、锂等有价元素,给出了典型矿区煤矸石高值化利用途径,不仅可制备出高附加值产品带来经济效益,而且使得煤矸石变废为宝、化害为利。      

不同粒径组合对煤矸石基充填材料性能的影响

为解决胶结充填成本高、煤矸石和低品质粉煤灰等固废堆存占用大量土地及污染环境等问题,在充分利用煤矿固体废弃物、满足工程实际需求的前提下,制备了煤矸石基充填材料。根据不同胶凝材料的水化特性,研究了高活性辅助胶凝材料和低活性辅助胶凝材料的颗粒级配。通过组分筛选、配比优化、性能测试分析,获得了材料抗压强度、泌水率和流动度3项性能指标;利用XRD、SEM和压汞研究了不同粒径组合对充填材料性能的影响机理。研究表明:水泥熟料30%、煤矸石40%、粉煤灰20%、脱硫石膏10%为最优配比,此时早期强度发展较快,3 d强度达到0.83 MPa,后期强度最高,28 d强度达到9.92 MPa;煤矸石粒径变化对材料性能起主要作用,粉煤灰和脱硫石膏粒径变化起次要作用,并且存在最优的粒径组合,即煤矸石粒径0.075~0.106 mm、粉煤灰和脱硫石膏粒径0.053~0.075 mm的组合性能最优,材料的3 d抗压强度为0.78 MPa,28 d抗压强度达到12.1 MPa,流动度大于320mm,泌水率低。