煤气化炉渣研究现状及利用技术展望

煤气化技术的应用是我国能源战略的重要一环,但同时也会产生大量的煤气化炉渣,亟需研究可批量消纳的资源化利用技术。煤炭灰分中各种矿物相在气化炉内会随温度发生变化,通过对该变化的研究和总结,描述了煤炭灰分中各种矿物相在气化炉内的物化反应过程,并指出煤炭灰分对煤气化炉渣的最终形态特点具有决定性的影响;对煤气化炉渣中残碳的组成及其变化特点的研究表明,残碳对煤气化炉渣的最终利用途径具有重要影响;此外,通过分析煤气化炉渣利用技术研究现状,指出建材化利用技术和掺烧循环流化床原料技术是目前的主流途径;最后,展望了煤气化炉渣利用技术的发展方向,并提出了煤气化炉渣用于混凝土和水泥原料以及井下回填的技术途径。     

改性电炉钢渣-多元LDHs对亚甲基蓝染的料脱色性能

研究了电炉钢渣改性材料——多元层状双金属氢氧化物(multivariate layered double hydroxide,多元LDHs)对亚甲基蓝染料的脱色性能。考察了亚甲基蓝染料初始质量浓度、吸附时间、吸附温度、pH和吸附剂投加量对吸附亚甲基蓝效果的影响。结果表明,当亚甲基蓝质量浓度为10 mg·L⁻¹、pH为5.0、多元LDHs投加量为40 g·L⁻¹时,多元LDHs对亚甲基蓝的吸附效果最佳,45 min内的去除率可达98.00%,120 min内基本完全去除。X射线衍射(XRD)表征结果表明,利用电炉原钢渣成功制备了多元LDHs;BET测试结果表明,多元LDHs的比表面积及孔容显著优于原钢渣。采用扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)技术对多元LDHs吸附亚甲基蓝前后形态特征以及关键官能团信息进行系统表征,结果表明,亚甲基蓝已成功吸附到多元LDHs上。吸附动力学研究表明,多元LDHs对亚甲基蓝的吸附过程中膜扩散和颗粒内扩散同时发生;吸附等温线拟合结果表明,该吸附过程符合Langmuir吸附等温模型;由热力学参数可知,多元LDHs对亚甲基蓝的去除为自发进行的、放热、以化学吸附为主的过程。以上研究结果可为电炉钢渣的资源化及其在亚甲基蓝废水处理中的应用提供参考。     

铁路隧道弃渣的本地资源化利用

针对某大型铁路建设过程中产生大量弃渣以及建设过程中建材短缺的问题,以其典型段为例,对沿线弃渣的数量、性态等方面进行了分析,并进行了针对性规划,给出了具体的隧道弃渣利用方向和调配规划。结果表明,该段隧道产生的弃渣绝大部分都可符合相关工程的利用要求,在对典型段隧道所产生的弃渣经过合理规划后,该段弃渣的利用率理论上可达100.00%。在国内目前常规的隧道弃渣利用方式基础上,针对铁路工程,基于工程建筑材料、地方产业对隧道弃渣资源化利用进行统筹分析,提出了以隧道利用为主、其他工程利用为辅,兼顾地方产业利用的多层级隧道弃渣利用模式。本研究可为保障该大型铁路绿色环保工程提供参考。     

飞灰基胶凝固砷体长期稳定性风险评价

为明确酸雨条件下飞灰基胶凝固砷体的长期稳定性,模拟2种酸度的酸雨对3种粒径状态下的固砷体进行动态淋溶实验,并运用改进多级连续提取法(Sequential Extraction Procedure, SEP)和潜在风险评估指数对固砷体进行长期稳定性风险评价。结果表明,随着浸出时间的增加,固砷体中的Al³⁺溶出并与溶液中的OH⁻反应生成Al(OH)₃胶体,且废渣中的硫化矿物氧化生成H₂SO₄、Fe₂(SO₄)₃等氧化剂,进一步加剧硫化物的氧化溶解,使得浸出液pH呈下降趋势;而且,由于飞灰固砷体粒径大小不同,表面积大小和吸附位点变化,使砷浸出过程呈现出初始、快速释放和慢速释放3个阶段的浸出特征,最高浸出质量浓度为2.42 mg·L⁻¹,累计释放量达133.78 mg·kg⁻¹,累计释放率为2.32%。SEP实验发现,原渣中的还原态砷大幅度降低,酸可提取态砷和残渣态砷增加,有利于降低固砷体的风险。潜在生态风险评价表明,在Ⅰ类和Ⅱ类建设用地筛选值为背景时,潜在生态危害程度由中等危害转为轻微危害。本研究结果可为飞灰固砷体在不同侵蚀作用下的安全处置提供参考。     

碳酸锶生产中锶盐废渣的危险特性分析

采集西南某碳酸锶生产企业不同年份下碳酸锶生产过程中产生的锶盐废渣(下称“锶渣”),分析其重金属浓度、浸出浓度及遇酸反应生成的H₂S浓度,研究锶渣的危险特性。结果表明:锶渣中Sr浓度最高,最大值为175 000 mg/kg,均值为112 000 mg/kg;其次是Ba浓度,最大值和均值分别为6 020和3 420 mg/kg;其他重金属如As、Cr、Cu、Ni、Pb、Be和Cd浓度均低于100 mg/kg;锶渣中Sr的浸出浓度最高,其最大值和均值分别为360和180 mg/L,Ba、Pb和As的浸出浓度均较低;锶渣中的硫化物遇酸反应生成H₂S,其浓度均值为0.23 mg/kg,最大值为0.45 mg/kg;锶渣中重金属的浸出浓度和遇酸生成H₂S的浓度总体上随着堆存时间延长而降低。     

用镍矿渣生产建筑砌块研究

以碱激发磨细镍矿渣作为胶结材料，用破碎后的镍矿渣作为集料，研究了镍矿渣含量为９４％，抗压强度达２８９ＭＰａ的镍矿渣建筑砌块。该种建筑砌块的研制成功，为镍矿渣的处理，开辟了一条途径。     

镁渣配料煅烧硅酸盐水泥熟料的研究

研究了镁渣矿物组成和镁渣配料煅烧硅酸盐水泥熟料的反应动力在数和物理性能。结果表明：镁渣的主要矿物组成为γ－Ｃ２Ｓ、β－Ｃ２Ｓ、ＭｇＯ、ＣＦ、Ｃ２Ｆ、ＦｅＯ、ＣａＦ２等，并且镁渣可降低熟料形成反应表观活化能，加速熟料矿物的形成，提高熟料的强度。     

鞍山市电厂燃煤锅炉灰渣的资源化利用途径

在简要介绍机电厂产生灰渣的机理、旋风锅炉除尘固硫工艺流程以及国内锅炉灰渣的利用现状的基础上，以鞍山热电新材股份有限公司灰渣利用现状为例介绍河分析了燃煤锅炉灰渣的资源化利用情况。按该厂炉渣产生量3．5t/a估算循环利用年均获利可达62．5万元，其经济效益显著。     

铬渣的细菌解毒实验研究

采用从铬渣堆埋场附近的污泥中分离到的高效还原Cr(Ⅵ)的Ch-1菌进行细菌浸出的摇瓶实验,分别考察了不同液固比,温度,初始pH值情况下浸出液的pH值变化,Cr(Ⅵ)浓度变化及浸出过程铬渣中六价铬的浸出率变化和最终渣浸出毒性.实验结果表明,在细菌的作用下,浸出液Cr(Ⅵ)浓度均能解毒为0ppm,同时,浸出液pH值降低到8～9之间, 细菌浸出渣毒性降低到0.05ppm以下,远低于GB5085.3-1996危险废物浸出毒性鉴别标准1.5ppm.同时,渣中的Cr(Ⅵ)也大部分被有效浸出后还原为Cr(Ⅲ) 沉淀.特别是在液固比10:1,温度28℃,初始pH＝10.0的条件下,铬渣中六价铬浸出率达到了95.43%,同时浸出液pH值＝8.20,Cr(Ⅵ)浓度为0ppm,浸出渣浸出毒性0.007 ppm,均达到国家排放标准,取得了较好的解毒效果.     

磷渣电炉还原渣白水泥的研究

本文系统地分析了磷渣及电炉还原渣的特性,并将两者科学地调配,研制出一种凝结正常,早期强度高、后期强度不倒缩、压蒸安定性合格的无熟料磷渣电炉还原渣白水泥.