煤气化细渣碳灰分离技术研究进展

基于我国富煤、贫油、少气的能源结构特点，煤炭在相当长的时间内仍然是我国最重要的化石能源。煤气化是现代煤化工发展的前沿技术，是实现煤炭清洁高效利用的有效途径，对实现国家高质量发展具有重要战略意义。煤气化过程中会产生煤气化细渣，煤气化细渣主要通过填埋的方式进行处理，不仅占用土地，污染环境，而且不利于煤化工企业的长远发展，气化细渣的高效处理再利用迫在眉睫。首先对气化细渣的理化特性进行了分析总结，气化细渣残碳含量与煤种、气化工艺条件、运行工况等因素均相关，但气化细渣的物理化学性质差别不大，主要由SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃和C组成。气化细渣残碳含量一般在20%左右，因煤种和气化操作条件等的差异，部分地区气化细渣残碳含量高达50%,具有一定潜在的利用价值。目前，气化细渣的处理方式主要有筛分分级、重力分选和泡沫分选。系统总结了气化细渣的筛分分级、重力分选和浮选技术，通过筛分分级和重力分选技术，均可以无污染、绿色环保实现气化细渣低成本、高效率再利用。通过浮选强化，可以提高捕收剂在...     

煤气化渣的高值化利用研究进展

煤气化是煤炭清洁高效利用的重要方式，不可避免地会产生大量煤气化渣；基于我国生态环境建设和污染治理政策法规的要求，煤气化渣高效回收利用已成为煤基固废利用方向的研究热点。煤气化渣主要由未燃尽炭和灰组分组成，其中灰组分主要包括SiO₂、Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃等，是硅、铝、钙、铁等元素的廉价来源之一。分析了煤气化渣的粒度特征和物化特征，总结对比了煤气化渣制备硅基材料、铝基材料、催化剂/催化剂载体、陶瓷材料、用作橡塑填料等高值化利用途径的技术特点，提出了煤气化渣未来发展需要考虑的几点问题，以期为煤气化渣高值化利用提供参考。     

煤气化细渣浮选脱碳试验研究

煤气化细渣是煤炭气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,但由于其含碳量较高,仍具有一定的利用价值,碳灰分离是实现其减量化、资源化利用的关键。以榆林地区煤气化细渣为研究对象,采用浮选方法进行脱碳试验,在基本特性分析的基础上,研究不同浮选条件及工艺对分选效果的影响,当柴油用量14 kg/t、仲辛醇用量14 kg/t时,经一次分选,精矿产品灰分为37.88%,尾矿产品灰分为51.65%,可燃体回收率51.99%;采用一粗一精一扫浮选工艺流程,粗选柴油用量14 kg/t、扫选柴油用量7 kg/t时,可得精矿灰分18.87%、产率20.30%的产品,最终计算精矿产率为41.76%,灰分27.92%,可燃体回收率55.08%。通过一粗一精一扫浮选工艺流程,该煤气化细渣中的碳灰得到较好的分选分离,但整体浮选药剂消耗过高,且粗选过程细粒物料更易上浮成为精矿产品,扫选过程继续添加药剂后才能使粗颗粒物料有效上浮,导致出现扫选精矿比精选精矿灰分更低的现象。对该煤气化细渣样品进行表面形貌、孔隙结构、表面官能团分析以及小浮沉试验,表明样品比表面积大、孔隙结构发达,易吸附大量药剂,导致浮选药剂消耗过大,经济性差。     

煤气化细渣资源化利用途径及发展趋势

介绍了煤气化细渣资源化利用的研究进展,主要有用于建筑领域、掺烧利用、制备新型改性材料、改良土壤、分选利用。从煤气化细渣的性质出发,概括了煤气化细渣利用途径和发展趋势,重点关注煤气化细渣的处置方式和减少煤气化细渣产生的方法,指出了煤气化细渣利用目前遇到的困境,分析煤气化细渣利用的可行性,并对煤气化细渣的利用趋势进行了展望。     

煤气化渣综合利用研究进展

我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,石油、天然气对外依存度高的实际情况以及对煤炭高效清洁利用的重视赋予了煤化工产业发展的机遇,作为煤化工产业龙头的煤气化技术在中国蓬勃发展。随着煤气化技术的大规模推广,煤气化渣的堆存量及产生量越来越大,造成了严重的环境污染和土地资源浪费,对煤化工企业的可持续发展造成不利影响,煤气化渣处理迫在眉睫。笔者介绍了煤气化渣的产生及其带来的环境问题,煤气化渣的基本特点,综述了国内外煤气化渣在建工建材(骨料、胶凝材料、墙体材料、免烧砖)、土壤水体修复(土壤改良、水体修复)、残碳利用(残碳性质、残碳提质、循环掺烧)、高值化利用(催化剂载体、橡塑填料、陶瓷材料、硅基材料)等方面的研究进展,提出了煤气化渣综合利用思路。煤气化渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、C组成,气化细渣残碳含量较气化粗渣高,煤气化渣的主要矿相为非晶态铝硅酸盐,夹杂着石英、方解石等晶相,富含硅、铝、碳资源的化学组成特点和特殊的矿相构成是煤气化渣回收利用的基础。目前煤气化渣规模化处置利用主要聚焦在建工建材、生态治理等方面,但因其碳含量高、杂质含量高等特点,导致建工建材掺量低、品质不稳定,生态治理二次污染严重等问题,经济和环境效益差。在资源化利用方面,结合煤气化渣资源特点,目前主要在碳材料开发利用、陶瓷材料制备、铝/硅基产品制备等方面引起广泛关注,虽然经济效益相对显著,但均处于实验室研究或扩试试验阶段,主要存在成本高、流程复杂、杂质难调控、下游市场小等问题,无法实现规模化利用。为了提高企业经济效益,同时解决企业环保难题,结合煤气化渣堆存量大、产生量大、处理迫切的现状以及富含铝、硅、碳资源的特殊属性,建议煤气化渣的综合利用思路为"规模化消纳解决企业环保问题为主+高值化利用增加企业经济效益为辅"。开发过程简单、适应性强、具有一定经济效益的煤气化渣综合利用技术路线,是目前煤气化渣利用的有效途径和迫切需求。     

碱性工业固废矿化封存二氧化碳研究进展

温室效应引起的全球变暖已经影响到人类的生存和发展，CO₂减排刻不容缓。CO₂矿物碳酸化作为一种CO₂减排技术，受到越来越多的关注。相对于传统天然矿化原料，碱性工业固废具有反应速率快、碳酸化效率更高、能耗低等特点，并且利用碱性工业固废进行CO₂矿化还可以产出高附加值产物用于化工、建筑等领域。本文主要综述了碱性工业固废的矿化机理，利用碱性工业固废(粉煤灰、钢渣、电石渣)进行CO₂碳酸化的研究进展及吸收-矿化一体化(IAM)技术。对于以碱性工业固废为原料的碳酸化技术，未来应进一步加强机理和生命周期影响评价的研究并优化工艺流程；针对IAM工艺今后应开发出高效、经济的吸收剂和封存能力更好的矿化原料，并加强对IAM工艺反应机理的研究。     

煤气化细渣及其分离后富碳组分的气化反应性

随着气流床煤气化技术在我国煤化工产业的广泛应用,煤气化后生成的气化细渣排放量逐年增加,目前气化细渣的资源化利用已成为煤化工固废治理的难题之一。选取不同碳含量的气化细渣及其分离后富碳组分为研究对象,解析了其组成、孔隙结构和微观形貌等结构参数,基于热重分析仪探究了其在CO₂气氛下的气化反应性,并采用等转化率法分析了气化反应动力学,揭示了煤气化细渣及其富碳组分结构特性与其气化反应性的内在关联。结果表明：孔隙结构是影响气化细渣及其富碳组分气化反应性的关键因素,孔结构发达的样品具有更高的气化反应性。随气化过程升温速率升高,气化细渣及其富碳组分的气化反应区间均向高温偏移。此外,具有相对较高固定碳含量的气化细渣、富碳组分气化反应活化能随转化率升高而降低,而样品本身高灰分气化细渣、富碳组分的气化反应活化能随转化率的增大而升高。研究结果为气化细渣及其分离后富碳组分的资源化利用提供理论指导。     

碳基载体石油馏分加氢脱硫催化剂研究进展

总结了以活性炭、碳纳米管、介孔碳、石墨烯等碳基材料为载体的加氢脱硫催化剂的研究进展。与常规Al₂O₃基载体催化剂相比,碳基载体催化剂比表面积大,活性金属的分散性好,活性金属-碳表面间的相互作用弱,有利于形成高活性的Ⅱ类活性相。以二苯并噻吩及4,6-二甲基二苯并噻吩等含硫有机物为处理对象,碳基载体加氢脱硫催化剂总体上具有比Al₂O₃基载体催化剂更高的加氢脱硫催化活性。为满足碳基载体加氢脱硫催化剂的工业应用要求,需要降低制备成本,并针对催化体系的特点进行孔结构优化及表面改性,同时,还需要加强对碳基加氢催化剂加氢脱硫反应机理和动力学方面的研究,以促进催化剂与工艺技术的进步。     

煤气化废渣高值化利用途径

近年来随着煤化工行业规模的不断扩大，产生了大量的煤气化废渣，如何提高煤气化渣的附加值已成为亟待解决的问题。基于此，主要对目前煤气化废渣高值化利用研究现状进行了分析，并深入论述了煤气化废渣在建工建材制备、残碳利用、土壤、水体恢复和高附加值材料制备等方面的应用现状。     

疏水性介孔TiO2/碳质复合材料的制备及其高效催化合成生物润滑油的研究

以糠醛和羟乙基磺酸为碳源，通过水热法将含有磺酸基团的碳质与介孔二氧化钛复合制备TiO₂/C-SO₃H固体酸催化剂；利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对其进行表面改性，得到具有疏水性的TiO₂/C-SO₃H-NH₂。利用SEM、TEM、BET、XRD、FT-IR等对TiO₂/C-SO₃H-NH₂进行表征，结果表明，TiO₂/C-SO₃H-NH₂保持了TiO₂的介孔结构和富含磺酸基的碳质结构，3-氨基丙基三乙氧基硅烷的改性带来疏水性和弱碱性。氨基与表面磺酸基形成稳定的内盐结构，有效防止了磺酸基在反应过程中的流失，同时降低了酯化产品的酸值，增加了稳定性。通过正戊酸与三羟甲基丙烷酯化反应测试TiO₂/C-SO₃H-NH₂的催化活性，当反应温度为180℃时，三羟甲基丙烷的转化率...     

多元复合Co3O4/g-C3N4光催化性能研究进展

Co₃O₄/g-C₃N₄材料是一种可见光复合光催化材料，但很难同时满足理想光催化剂的诸多要求，限制了其实际应用能力。本文梳理了国内外利用金属粒子、金属氧化物、金属基材料、碳材料和磁性Fe₃O₄等对Co₃O₄/g-C₃N₄复合改性的研究进展，介绍了其制备方法、应用、光催化增强机理等。本文将对后期Co₃O₄/g-C₃N₄光催化剂的改性研究提供参考，以期获得性能更优的复合材料。     

常温下碳基活性材料催化氧化NO的研究进展

针对常温、含高浓度O₂ 的NO污染气体排放控制,典型的选择性催化还原（SCR）技术已不再适用。以碳基活性材料为催化剂的NO常温催化氧化技术得到了广泛关注,该技术在常温和高浓度O₂条件下将NO氧化为NO₂,并以硝酸或硝酸盐形式加以回收利用,因此具有环保和经济双重效益,应用前景广阔。本文简要综述了碳基活性材料常温催化氧化NO的研究进展,阐述了NO催化氧化机理,介绍了碳基活性材料的表面物化特性和反应条件（O₂浓度、NO浓度、GHSV、反应温度、水蒸气和催化剂粒径等）对催化氧化NO的影响,以及活性炭、活性炭纤维、碳纳米纤维、炭干凝胶、金属负载碳基活性材料、炭化污泥等不同碳基活性材料的催化特性,总结并展望了未来碳基活性材料低温催化氧化NO的发展方向。     

TiO2改性煤气化粗渣基地质聚合物的微观结构与性能

煤气化渣可分为粗渣和细渣,其有在碱激发领域应用的潜力。本文对煤气化粗渣的理化性能进行了研究,使用煤气化粗渣制备了地质聚合物,并对其进行了TiO₂的改性研究。结果表明,在煤气化粗渣基地质聚合物中掺入一定量的TiO₂可明显改善其力学性能。当掺入质量分数为10.0%的TiO₂时,样品28 d的抗压强度可从23.4 MPa提高到42.9 MPa。此外,通过对样品进行物相分析与微观结构分析, TiO₂的掺入明显改善了地质聚合物的微观结构,促进了碱激发反应,提高了材料的力学性能。     

电石渣制备球霰石型CaCO3的影响因素研究

为了高附加值利用电石渣以及封存CO₂,以电石渣为原料，使用多种添加剂，常压制备了球状球霰石。利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪等考察了添加剂种类、反应温度、电石渣中杂质、反应体系对合成CaCO₃中球霰石的影响。结果表明，甘氨酸和丝氨酸对诱导生成球霰石的效果显著，反应温度的增加不利于球霰石的生成，电石渣中的杂质Al₂O₃和SiO₂可以诱导Ca(OH)₂矿化CO₂体系形成方解石。不同反应体系会影响所制备球霰石的晶体大小，电石渣-CO₂体系制备的晶体尺寸最小。在15℃的电石渣-CO₂反应体系中，通过添加甘氨酸可以制备单分散的表面有粗糙突起的球霰石型CaCO₃。以上研究结果为利用电石渣等碱性工业废渣制备高附加值球霰石，同时安全有效封存大量CO₂温室气体提供了一种简便方法。     

动力型磷酸铁锂正极材料改性的研究进展

针对改性磷酸铁锂(LiFePO₄)材料作为锂离子电池正极材料的近期研究进行了综述。LiFePO₄虽然以其稳定性好、安全性好、环境友好而被认为是最具有发展前景的动力锂离子电池正极材料，但固有的电子电导率和锂离子扩散系数低下导致其电化学性能较差。针对提高其电化学性能的改性研究进行综述，分析了元素掺杂、表面碳包覆、颗粒纳米化和材料复合化4种改性策略对Li Fe PO₄电化学性能的影响，讨论了这4种改性策略的优缺点。分析表明，4种改性策略有效改善了锂离子扩散动力学和电子电导率，但是表面碳包覆和颗粒纳米化会降低材料的振实密度，导致能量密度低。最后，指出解决现存问题的研究方向，即开发电池性与电容性共存的改性策略将是一个可行方法。     

二氧化碳转化制备固体碳材料的研究进展

概述了近年来国内外CO₂以气体形式转化制备固体碳材料的几种方法的研究进展，包括镁热还原法、无机化合物还原法、熔融盐电还原法以及新型转化技术，重点综述了不同转化方法的技术特点和对碳形貌调控的关键。总结了不同转化路线的优缺点并分析了不同技术的工业应用前景，未来可结合可再生能源驱动转化过程以实现CO₂减排与高值化利用，促进尽早实现碳中和目标。     

氮掺杂碳限域的花状SnS催化CO2电还原制甲酸

合理设计高效的电催化剂是二氧化碳电化学还原（CO₂ER）为高附加值化学品和燃料的关键。本文利用水热-煅烧法制备了氮掺杂碳限域的花状SnS催化剂（SnS@NC）并研究了其电催化CO₂的特性。基于超薄氮掺杂碳层的限域效应，SnS的层厚由原始的30nm缩减至20nm，电化学活性面积明显增强，同时氮掺杂碳层增强了对CO₂的吸附和活化。SnS@NC催化CO₂转化为甲酸的能力明显增强，在-1.3V（vs. RHE）的H型电解池中法拉第效率为81.2%，电流密度为29.5mA/cm²，本文为金属硫化物复合催化剂功能化提供了新策略。     

钙基材料捕集CO2强化煤水蒸气气化制氢研究进展

煤炭大规模燃烧产生的CO₂加剧了全球气候变暖和温室效应,钙基材料强化煤气化制氢技术能在捕集CO₂的同时获得较高浓度的H₂,工业应用前景良好。基于国内外钙基材料强化煤气化制氢技术的研究进展,论述了钙基材料强化煤气化制氢技术的系统流程,综述了钙基材料在系统中的CO₂捕集和强化制氢反应特性和活性降低机理,总结了改善钙基材料循环稳定性、CO₂捕集性能和催化制氢性能的方法,介绍了钙基材料强化煤气化过程中碱金属等微量元素的迁移路径,论述了微量元素对钙基材料在煤气化过程中脱碳/强化制氢活性的影响特性,分析了流态化和超临界气化条件下钙基材料对煤气化制氢特性的影响,介绍了基于热力学模拟的系统能量和经济性计算,归纳了钙基材料强化煤气化制氢系统和其他可再生能源系统的耦合性能及其对制氢特性的影响。基于当前钙基材料强化煤气化制氢技术的研究进展和潜在挑战,对未来可能的研究方向进行展望,认为筛选添加剂能多方位提高钙基材料的反应性能,采用解耦气化和煤/生物质共气化技术能实现更高的制氢性能和气化转化率,研究煤中...     

煤气化反应动力学及渣中残碳反应活性研究

本文主要在对煤气化反应动力学研究的基础上,针对动力学模型构建,渣中残碳反应活性进行了分析,并且通过实验分析探讨了测定方法以及数据处理和数据分析的方法。     

水泥行业CO2排放特征及治理技术研究

本文系统梳理分析了水泥不同种类和各工序的CO₂排放特征，其中，工艺、燃料直接CO₂排放占比达90%，与物料中碳酸盐的含量正相关，与燃料发热量和利用率负相关，电力间接CO₂排放占比约10%，特种水泥由于减少了碳酸盐分解造成的碳排放，总体碳排放量较低。新型干法水泥生产过程可分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个阶段，工艺和燃料CO₂排放主要发生在熟料煅烧阶段，其尾气中CO₂浓度一般在11%～29%。研究分析了碳替代/碳捕集等控碳技术、CO₂资源化利用技术。水泥厂碳替代主要是原料替代、熟料或水泥替代、燃料替代等，可分别实现减碳10%、25%～50%和30%以上；碳捕集主要有富氧燃烧和烟气CO₂捕集，水泥窑富氧燃烧技术有全氧燃烧和分解炉全氧燃烧技术两种。捕集技术主要采用化学吸收法、固体吸附法；在CO₂综合利用方面，针对水泥厂的特殊应用场景，矿化具有较好的应用效果，如采用混凝土养护技术，制备高附加值的微纳米碳酸钙等。