机械活化煤气化细渣资源化利用及残碳燃烧反应动力学探究

随着我国煤气化技术的快速发展，气化渣的产生和排放量逐年增加.煤气化细渣的大量堆存，给当地的环境保护造成了巨大的压力，已经成为限制煤化工产业基地可持续发展急需解决的重大问题.本文针对气化细渣中残碳反应活性低和转化难度大的问题，研究了机械活化法对气化渣残碳反应动力学的影响.采用Coats-Redfern法分析了机械活化对残碳反应活化能的作用规律.结果表明，机械活化8 h，残碳燃烧反应活性显著提高，650℃下的活化能由63.2 k J·mol^-1降到28.4 k J·mol^-1.不添加其他化学试剂，1000℃烧制高强度轻质陶粒，其堆积密度为0.867 g·cm^-3，筒压强度为7.67 MPa.相关研究可以为我国气化细渣的资源化利用提供一定的数据和技术基础.     

污泥与建筑垃圾配合合成沸石基多孔吸附材料

根据湿污泥与建筑垃圾的组成成分和形态特征,将二者结合合成多孔质陶粒,在陶粒基础上通过水热反应使陶粒沸石化,生成功能性吸附材料。沸石化处理的最佳条件为:Na OH浓度4 mol/L,反应温度160℃,反应时间12 h。水热反应产物为八面沸石,是单一晶相的沸石化陶粒。在沸石化陶粒表面八面沸石晶体以柱状晶体堆积形成球形凸起,在孔壁上柱状晶体呈簇状分布。沸石化陶粒比表面积约50 m2/g,较沸石化处理前的污泥-建筑垃圾陶粒提高了近20倍。浸出实验结果显示,沸石化陶粒实现了有害重金属的有效固定,满足危险废物鉴别标准(GB 5085.3-2007)的要求。吸附实验结果表明,沸石化陶粒对Ni2+的吸附等温曲线与Langmuir吸附模型拟合较好,说明吸附过程属于单分子层吸附,其中化学吸附占支配地位。该沸石化陶粒廉价易生产,适合用于环境污染治理。     

水泥窑协同处置过程中重金属挥发流向规律模拟

采用自主研发的静态实验设备和小型水泥回转窑模拟装置,分别模拟静态和动态条件下生料中不同类型重金属在不同温度、反应时间下的挥发特性及流向规律。重金属Pb、Zn、Cd的挥发率均随着温度升高而逐渐升高,同温度下窑煅烧气氛下生料中Pb、Zn、Cd及As的挥发率均低于空气气氛下的挥发率;As挥发率随温度升高先逐渐升高后逐渐减少,重金属氯化物挥发率较高。添加重金属的生料粉在800℃以下的温度煅烧后,物料中主要的晶相为CaCO_3、SiO_2及金属氧化物,CaMg(CO_3)_2的衍射峰主要存在600℃以下。由800℃开始,CaCO_3发生分解,并出现CaO衍射峰;从1 000～1 400℃下,生料粉在重金属作用下逐渐生成较为复杂的化合物。在动态模拟条件下,熟料中As、Cd、Pb及Zn的平均固化率分别为85.48%、83.19%、84.49%、85.20%。绝大部分重金属均存在于熟料中,而挥发到大气中的重金属仅为0.002%～0.2%。     

钢铁场地有机污染修复后土壤制备免烧陶粒

对修复后的钢铁场地污染土壤(修复土)进行资源化再利用,以修复土、水泥、粉煤灰、尾矿砂为基体原料,研究水泥/粉煤灰质量比、尾矿砂/修复土质量比、Ca O、钠基激发剂和发泡剂对所制免烧陶粒性能的影响。结果表明:陶粒基体原料适宜配比为m(水泥)/m(粉煤灰)=3/2,m(尾矿砂)/m(修复土)=1/1,m(胶材)/m(集料)=2/3,滚动造球方式较为合适。当掺加Ca O和钠基激发剂后,胶材活性得到激发,促进了水化反应,陶粒得到固结硬化,各项性能指标良好。     

碳中和下水泥行业低碳发展技术路径及预测研究

为探究水泥行业的碳中和实现路径,从我国的国情出发,结合水泥行业生产特点,对水泥行业未来低碳发展进行了预测. 结果表明:①在碳中和背景下,水泥行业仍会存在约2×108~3×108 t的CO₂排放,产能减量是主要的CO₂减排手段,结合现阶段我国较低的水泥集约化程度和较短的熟料生产线服役年限,产能减量政策的推荐和实施应在合理的规划和政策下推进,低碳技术的发展仍是实现碳中和的关键. ②通过能效提升节能技术可实现CO₂减排约1.19×108 t/a. ③未来在替代原燃料来源、种类及替代率得到全面提升的情况下,原燃料替代技术可基本实现行业10%的CO₂减排量. ④目前,低碳水泥每年产量不足水泥总产量的5%,未来仍需通过产品技术创新,提高其生产及使用占比. ⑤CCUS (CO₂捕集、利用与封存)技术是水泥行业实现碳中和的必要路径,混凝土固碳、钙循环等在水泥行业具有典型行业优势的技术可与生产工艺紧密结合,成为未来水泥行业CCUS技术的重要发力点. 研究显示:结合水泥行业CO₂减排预测及技术路径分析,短期内我国水泥行业降碳主要思路为控制源头排放,包括流程智能化、余热利用、原燃料替代和产业结构调整等路径,实现碳达峰及CO₂减排;中期随着生产线服役年限临近及低碳水泥制备技术的发展,支撑行业碳的大幅削减;后期通过CCUS、富氧燃烧、可再生能源利用等技术来实现水泥行业碳中和的目标.