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深部不可采煤层CO_(2)可循环利用的CCCUS技术构想
1
作者 梁卫国 阎纪伟 +3 位作者 朱帝杰 郭红光 公丽 牛栋 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第1期80-93,共14页
【背景】我国深部不可采煤层资源量大,可封存的CO_(2)量十分可观,但简单地将CO_(2)封存在深部煤层,不仅需投入较高经济成本,也会造成深部煤炭资源的浪费,而利用微生物技术将深部不可采煤层封存的CO_(2)转化为CH_(4),可实现CCUS的反复循... 【背景】我国深部不可采煤层资源量大,可封存的CO_(2)量十分可观,但简单地将CO_(2)封存在深部煤层,不仅需投入较高经济成本,也会造成深部煤炭资源的浪费,而利用微生物技术将深部不可采煤层封存的CO_(2)转化为CH_(4),可实现CCUS的反复循环利用(circular carbon capture utilization and storage,CCCUS),其对资源与环境可持续发展具有十分重要的意义。【方法】深部不可采煤层中CCCUS技术思路是通过实验研究、理论分析与工程模拟等手段,揭示深部不可采煤层CO_(2)高效致裂增渗与驱替置换CH_(4)机理,研究深部不可采煤层复杂缝网建造与高效驱替CH_(4)控制机理,研发高温高压条件下深部煤层中液化秸秆高效制氢方法,提出深部煤层CO_(2)与液化秸秆生物转化CH_(4)技术路线,最终计算CO_(2)循环利用的经济性。【结果和结论】CO_(2)致裂深部煤层能够形成更加复杂的裂缝网络,增加微纳尺度孔裂隙的连通性,使甲烷的驱替效率提升,微生物能够将CO_(2)高效转化成CH_(4),提高了深部煤层中CO_(2)的转化效率。探究了CO_(2)致裂-驱替-生物转化CH_(4)作用下、煤储层孔裂隙结构演化规律,完善了深部不可采煤层CCCUS煤体结构演化与流体运移耦合作用理论,探索CCCUS对围岩稳定性和地质环境的影响规律及控制机制,丰富发展演变多孔介质传输多场耦合作用理论,获得了CO_(2)可循环利用的技术可靠性,定量表征了其经济性指标,为深部不可采煤层CCCUS创新技术实施提供重要理论基础,有力支撑我国能源革命与“双碳”目标实现。 展开更多
关键词 深部 不可采煤层 CO_(2)致裂-驱替-生物转化CH_(4) CCCUS理论 围岩稳定 地质环境
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基于煤相分析的煤炭直接液化性能评价方法:以宁东煤田鸳鸯湖矿区延安组主煤层为例
2
作者 魏迎春 董博 +5 位作者 曹代勇 贾煦 宁树正 张昀 李新 王鑫 《煤质技术》 2026年第1期1-11,共11页
为评价勘查阶段煤炭直接液化性能,采用“最差限制律”或“一票否决制”对直接液化用煤(烟煤)进行分级与评价。以显微煤岩组分为主线,结合煤质及地球化学特征,阐明煤岩煤质-煤相-直接液化行为之间的关系,提出基于煤相分析的煤炭直接液化... 为评价勘查阶段煤炭直接液化性能,采用“最差限制律”或“一票否决制”对直接液化用煤(烟煤)进行分级与评价。以显微煤岩组分为主线,结合煤质及地球化学特征,阐明煤岩煤质-煤相-直接液化行为之间的关系,提出基于煤相分析的煤炭直接液化性能评价方法,以宁东煤田鸳鸯湖矿区侏罗系延安组主采煤层为例,评价其直接液化性能。结果表明:不同沉积相控制下,单煤层煤相序列不同,河流相的2号煤层发育4个煤相旋回,湖泊三角洲相的6号煤层发育2个旋回;同一煤相旋回,不同煤层的煤岩和煤相参数变化基本一致,从下至上煤岩类型由亮煤或半亮煤变为半暗煤或暗淡煤,镜质组含量减少,惰质组含量增加,成煤植物由草本向木本过渡,沼泽水动力由弱到强,水介质总体上由还原转为偏氧化条件。潮湿草本沼泽相形成的煤适宜作为直接液化用煤;潮湿森林沼泽相形成的煤可作为加氢液化用煤;干燥森林沼泽相形成的煤不适宜作为液化用煤。基于煤相分析的煤炭直接液化性能评价方法,指出研究区2号煤层洗选后可作为液化用煤,而6号煤层不适宜作直接液化用煤。 展开更多
关键词 宁东煤田 鸳鸯湖矿区 煤相 煤炭液化 评价方法 液化性能
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煤矸石固废的前世新生(一)——煤矸石的产生
3
作者 姜可 贺闪闪 +4 位作者 王莹 陈虹羽 兰树伟 周雅静 赵迪斐 《智能矿山》 2026年第2期33-36,共4页
煤矸石是煤炭开采过程中不可避免产生的一种固体废弃物,可以理解为“挖煤时顺带出来的但本身不全是煤的岩石”。在煤层形成的过程中,煤并不是单独存在的,而是与砂岩、泥岩、页岩等岩层相互交错。采掘煤炭时,必须先剥离煤层上下的围岩,... 煤矸石是煤炭开采过程中不可避免产生的一种固体废弃物,可以理解为“挖煤时顺带出来的但本身不全是煤的岩石”。在煤层形成的过程中,煤并不是单独存在的,而是与砂岩、泥岩、页岩等岩层相互交错。采掘煤炭时,必须先剥离煤层上下的围岩,或清除夹在煤层中的杂质,这些被一同挖出的岩石就是煤矸石。因此,只要存在煤炭开采,煤矸石的产生就无法避免。 展开更多
关键词 围岩 固体废弃物 煤矸石 煤炭开采
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不同岩性煤矸石离层注浆浆液性能研究
4
作者 李林哲 朱昌淮 +4 位作者 余国锋 韩云春 王启庆 王思翔 刘雨初 《采矿技术》 2026年第1期202-206,共5页
通过试验测试分析了泥岩型及砂岩型煤矸石浆液的性能指标,煤矸石浆液属于非牛顿宾汉流体,浆液流变参数为塑性黏度η_(p)及屈服应力τ_(0)。岩性对煤矸石浆液的流变性质影响较大,其中泥岩型煤矸石浆液的η_(p)与τ_(0)整体小于砂岩型煤... 通过试验测试分析了泥岩型及砂岩型煤矸石浆液的性能指标,煤矸石浆液属于非牛顿宾汉流体,浆液流变参数为塑性黏度η_(p)及屈服应力τ_(0)。岩性对煤矸石浆液的流变性质影响较大,其中泥岩型煤矸石浆液的η_(p)与τ_(0)整体小于砂岩型煤矸石浆液,并且砂岩型煤矸石浆液的η_(p)与τ_(0)会随着水灰比的减小出现跳跃式增长;由浆液2 h析水率可知,受煤矸石中高岭石的影响,泥岩型煤矸石浆液更为稳定,析水沉降速度更慢;岩性对煤矸石的当量压缩系数不会产生影响,而地层压力与煤矸石当量压缩系数间存在对数关系。 展开更多
关键词 煤矸石浆液 流变性 稳定性 压缩性
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煤矸石回归“能源身份”
5
作者 郭立 《当代贵州》 2026年第6期36-36,共1页
1月22日,六盘水市盘州市大山镇高山村,盘南2×660兆瓦低热值煤资源综合利用发电项目建设现场,大型塔吊挥舞巨臂,将钢筋、钢结构等建材精准吊装到位;数百名工人分布在不同作业面,焊花四溅、机器轰鸣。2025年底,1号机组锅炉点火启动成... 1月22日,六盘水市盘州市大山镇高山村,盘南2×660兆瓦低热值煤资源综合利用发电项目建设现场,大型塔吊挥舞巨臂,将钢筋、钢结构等建材精准吊装到位;数百名工人分布在不同作业面,焊花四溅、机器轰鸣。2025年底,1号机组锅炉点火启动成功,再过两天实现并网发电。预计今年4月,2号机组并网发电。 展开更多
关键词 低热值煤资源 综合利用发电 煤矸石
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褐煤腐植酸的超临界CO_(2)萃取及增效作用机制 被引量：1
6
作者 樊玉萍 金伟 +3 位作者 马晓敏 付元鹏 董宪姝 朱本康 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2679-2691,共13页
超临界CO_(2)(ScCO_(2))萃取技术是煤炭中可溶性有机质提取的有效途径之一,其强大的溶解及萃取能力可改变煤样形貌特征及孔隙结构。以内蒙古某地褐煤及用10%过氧化氢溶液预处理后的褐煤为原料,以乙醇为共溶剂,进行褐煤的ScCO_(2)萃取腐... 超临界CO_(2)(ScCO_(2))萃取技术是煤炭中可溶性有机质提取的有效途径之一,其强大的溶解及萃取能力可改变煤样形貌特征及孔隙结构。以内蒙古某地褐煤及用10%过氧化氢溶液预处理后的褐煤为原料,以乙醇为共溶剂,进行褐煤的ScCO_(2)萃取腐植类物质实验。利用ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计等对腐植类产物进行分析;利用扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪等探究在ScCO_(2)萃取过程中煤样的形貌特征及孔隙的变化,揭示ScCO_(2)萃取技术对腐植类物质提取的作用机制。研究结果表明,过氧化氢溶液预处理后的煤样会让有乙醇共溶的ScCO_(2)更有效地渗透到褐煤的孔隙中,与黄腐酸官能团之间通过氢键等作用发生相互作用,使得黄腐酸从褐煤基质中大量溶解到超临界流体中,萃取后的煤样整体疏松孔隙更多有利于后续腐植酸的提取。萃取出的黄腐酸溶液中Mg、P、K和Fe等植物营养必需元素的离子质量浓度大幅度提高,分别为21432.77、148.83、8823.84、415.12μg/L。萃取后的煤样具有最大的总孔容为0.0179 cm^(3)/g及比表面积为3.3743 m^(2)/g,以其为原料制备出的腐植酸产率高(49.38%)、O/C高(0.74)、N/C高(0.12)、含硫量低(1.11%)、富含羰基和羧基、芳香度低、分子量较小、表面多孔粗糙。这表明ScCO_(2)萃取技术对黄腐酸及腐植酸的有效提取及品质提高具有重要启示作用。 展开更多
关键词 褐煤 ScCO_(2)萃取 黄腐酸溶液 腐植酸 作用机制
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电荷耦合频响多光谱反演网络的煤矸石检测方法 被引量：1
7
作者 赵栓峰 王力 +1 位作者 李小雨 邢志中 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期117-128,共12页
煤矸石作为煤炭开采的副产品,其处理与监测对环境保护和资源利用具有重要意义。传统的煤矸石检测方法存在效率低下、资源消耗大等问题。为解决这些问题,提出一种基于电荷耦合频响多光谱反演网络的煤矸石检测方法。该方法利用无人机搭载... 煤矸石作为煤炭开采的副产品,其处理与监测对环境保护和资源利用具有重要意义。传统的煤矸石检测方法存在效率低下、资源消耗大等问题。为解决这些问题,提出一种基于电荷耦合频响多光谱反演网络的煤矸石检测方法。该方法利用无人机搭载高分辨率相机拍摄煤矸堆图像,首先,通过构建光谱重建网络模型MST++,实现对光谱数据的高效重建,弥补了RGB图像在光谱信息上的不足;然后,利用Faster R-CNN模型处理重建后的光谱数据;最后,对矸石堆中的煤炭含量进行预测。结果表明:与原始RGB数据集相比,多光谱重建后的煤矸石与煤炭图像的检测准确率显著提升至91.2%,将真实含碳量与预测结果进行比对,两者误差控制在5%以内,为煤炭资源的回收利用提供了科学依据。该方法充分利用了无人机遥感技术与深度学习算法的优势,通过光谱重建与目标检测的有机结合,实现了煤矸石的精准识别与定量分析,为煤矸石的高效处理与资源化利用提供了新的技术路径,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 光谱重建 多光谱图像 卷积神经网络 目标检测 煤矸石
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高西沟褐煤热风-红外干燥试验及其动力学模型拟合
8
作者 薛韩玲 孙思瑶 +3 位作者 陆泽华 拓雯 杨志远 张增保 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期804-814,共11页
为探究褐煤热风-红外对流辐射干燥的水分迁移规律,以高西沟褐煤为研究对象,采用单一热风、单一红外与热风-红外串联干燥方式进行对比试验,分析了不同温度、粒度对褐煤单一热风与单一红外干燥特性影响以及不同转换时间对褐煤热风-红外串... 为探究褐煤热风-红外对流辐射干燥的水分迁移规律,以高西沟褐煤为研究对象,采用单一热风、单一红外与热风-红外串联干燥方式进行对比试验,分析了不同温度、粒度对褐煤单一热风与单一红外干燥特性影响以及不同转换时间对褐煤热风-红外串联干燥特性影响,并通过干燥动力学模型拟合,选择适用于热风段与红外段的干燥动力学模型。结果表明:单一热风干燥以降速期为主,单一红外干燥存在明显恒速期,而热风-红外串联干燥无恒速期,且转换时间越早干燥效率越高,转换时间为5 min时对应最大干燥速率为0.082 9 g·g^(-1)·min^(-1);热风段和红外段的有效水分扩散系数分别为5.90×10^(-8) m^(2)/s和1.17×10^(-7) m^(2)/s,活化能分别为29.22 kJ/mol和1.439 W/g;Logarithmic模型和Weibull模型分别适用于热风段和红外段的水分比预测,R^(2)分别为0.999 6和0.993 5。研究为褐煤干燥工艺优化提供了理论依据,对褐煤资源高效利用具有重要的科学价值和实践指导意义。 展开更多
关键词 褐煤 热风-红外联合干燥 干燥特性 工艺优化 动力学
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0~0.45 mm赤泥湿法碳化特性及储碳机理研究
9
作者 白锦文 胡鑫哲 +4 位作者 冯国瑞 韩艳娜 吴凡 吴国威 成高峰 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第6期57-66,共10页
赤泥作为一种碱性固体废弃物,可通过碳化反应实现对CO_(2)的矿化封存。为探究拜耳法赤泥在不同液固比、温度及CO_(2)流量条件下的湿法碳化特性,得到各条件下赤泥的储碳性能。以碳化后赤泥的烧失量和pH变化量作为评价其储碳能力的指标,... 赤泥作为一种碱性固体废弃物,可通过碳化反应实现对CO_(2)的矿化封存。为探究拜耳法赤泥在不同液固比、温度及CO_(2)流量条件下的湿法碳化特性,得到各条件下赤泥的储碳性能。以碳化后赤泥的烧失量和pH变化量作为评价其储碳能力的指标,通过动力学拟合分析了不同变量对赤泥碳化改性的影响程度。利用XRD、FT-IR、N_(2)吸附和SEM等手段,研究了赤泥碳化产物的演化规律,并探讨了赤泥的湿法碳化机理。结果表明,在液固比2.0∶1、CO_(2)流量100 mL/min、反应温度30℃的最优条件下,赤泥储碳率可达5.68%,赤泥浆的pH值由9逐渐减小并稳定至6.45。动力学拟合结果显示,各变量对碳化改性效果的影响程度由大到小依次为液固比、CO_(2)流量、温度。对碳化产物的表征分析表明,钙霞石与CaCO_(3)含量增加,其原因在于碳化改性过程中赤泥中的水钙铝榴石和AlO(OH)参与碳化反应,溶出Ca^(2+)、Na^(+)和OH^(-);其中部分Ca^(2+)与溶于水中的CO_(2)反应生成CaCO_(3),其余Ca^(2+)、Al^(3+)、Na^(+)作为离子源,生成了钙霞石。此外,碳化反应对赤泥中的碱性矿物的侵蚀,以及碳化产物的生成,使得碳化赤泥的比表面积较未碳化赤泥有所增大。 展开更多
关键词 赤泥 湿法碳化 储碳机理 储碳性能 碳化反应
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新鲜洗选煤矸石抹灰砂浆性能优化研究
10
作者 孟文清 邓丙洋 +3 位作者 孟文芳 张亚鹏 李泽康 李岳 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期290-297,共8页
为提高煤矸石利用率、改善煤矸石砂浆的综合性能,期望通过添加外加剂的方式解决煤矸石砂浆需水量大、泌水等问题。研究以新鲜洗选煤矸石为细骨料制备抹灰砂浆,采用单因素试验方法研究了聚羧酸减水剂和羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)对新鲜洗... 为提高煤矸石利用率、改善煤矸石砂浆的综合性能,期望通过添加外加剂的方式解决煤矸石砂浆需水量大、泌水等问题。研究以新鲜洗选煤矸石为细骨料制备抹灰砂浆,采用单因素试验方法研究了聚羧酸减水剂和羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)对新鲜洗选煤矸石抹灰砂浆工作性能和不同养护龄期硬化体力学性能的影响,分析了2种外加剂对洗选煤矸石抹灰砂浆性能的影响机理,对二者最佳掺量协同作用下的硬化体进行了SEM分析。结果表明:减水剂能够提高砂浆的稠度和抗压强度,HPMC可有效改善砂浆的和易性,但会降低硬化体的抗压强度,适量范围内两种外加剂均能提升砂浆的粘结拉伸性能。聚羧酸减水剂掺量1.6%、HPMC掺量0.10%时,可明显降低洗选煤矸石砂浆需水量和2 h稠度损失率,有效改善洗选煤矸石砂浆的和易性和硬化体的力学性能。洗选煤矸石砂浆形成的水化产物主要包括Ca(OH)_(2)、C-S-H凝胶和Aft,加入适量外加剂后,砂浆微观结构整体致密,砂浆界面粘结能力增强。 展开更多
关键词 洗选煤矸石 外加剂 抹灰砂浆 性能分析
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我国煤矸石固废高附加值利用研究进展 被引量：2
11
作者 赵萌烨 宋伟 +3 位作者 何志伟 李佳容 丁自伟 李尚颖 《现代化工》 北大核心 2025年第8期62-67,73,共7页
通过总结分析近年来我国煤矸石的综合利用研究现状,重点对煤矸石在材料改性、合成地质聚合物、沸石和其他多孔硅酸盐材料、陶瓷材料等方面的高附加值利用途径和微观机理进行归纳阐述。通过这些途径,煤矸石首先被研磨、干燥处理,以提高... 通过总结分析近年来我国煤矸石的综合利用研究现状,重点对煤矸石在材料改性、合成地质聚合物、沸石和其他多孔硅酸盐材料、陶瓷材料等方面的高附加值利用途径和微观机理进行归纳阐述。通过这些途径,煤矸石首先被研磨、干燥处理,以提高反应活性,随后煤矸石粉末或与其他原料的混合物在激发剂作用下经水热或煅烧处理后被分解为硅、铝等元素单体,最后在不同温度条件下再通过重结晶作用被制备成多种高附加值材料。同时提出,可回收煤矸石高附加值利用过程中溶出的重金属元素,以减少煤矸石综合利用对环境的污染。 展开更多
关键词 煤矸石 高附加值利用 改性材料 地质聚合物 沸石 陶瓷材料
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中国煤矸石土壤修复资源化利用研究进展与展望 被引量：1
12
作者 刘成勇 古文哲 +6 位作者 崔峰 张云 杨彦斌 秋丰岐 袁超峰 程海星 李明 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期125-140,共16页
煤炭开发产生的矸石固废呈现出集中化、高产化和规模化发展趋势,严重制约了煤炭绿色开发与生态环境协调发展。在此背景下,煤矸石固体废弃物生态修复资源化利用,不仅是推动循环经济发展的重要依托,更是实现减污降碳协同增效目标的必经之... 煤炭开发产生的矸石固废呈现出集中化、高产化和规模化发展趋势,严重制约了煤炭绿色开发与生态环境协调发展。在此背景下,煤矸石固体废弃物生态修复资源化利用,不仅是推动循环经济发展的重要依托,更是实现减污降碳协同增效目标的必经之路。在分析煤矸石固废土壤化利用的可行性、有价有害成分多态分离方法和技术、煤矸石土壤化利用技术路径的基础上,梳理了煤炭企业煤矸石固废资源化利用基本进展,凝练了煤矸石固废有价有害成分多态分离关键技术,探讨了煤矸石土壤化利用的工程化应用模式及对土壤生态功能的影响机制。研究表明:煤矸石经过合理的改性与活化处理,可优化土壤理化结构,提高保水保肥能力,促进有益微生物群落的稳定,并在增强土壤碳汇、降低温室气体排放方面展现出重要生态价值。煤矸石中部分有害元素通过矿物钝化、微生物固定及物理分离等技术手段可实现煤矸石有益部分的资源化利用,从而降低环境污染风险,为农业土壤改良及矿区生态修复提供可行路径。然而,煤矸石土壤化利用仍面临改性成本高、重金属长期稳定性不足、区域适配性受限等技术瓶颈,制约了其大规模推广应用。未来应围绕煤矸石土壤化利用的技术瓶颈,重点突破集成化应用、低成本改性、跨区域协同、动态监测修复效果等关键环节。构建“分级分质—定向转化—协同增效”的全链条利用模式。同时,应加强政策引导与标准体系建设,推动煤矸石土壤化利用的规模化、产业化发展,为固废资源化、土壤生态修复及“双碳”目标实现提供科学支撑。 展开更多
关键词 煤矸石 土壤修复 生态利用 活化改性 土壤改良
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基于响应面法的煤气化渣火山灰活性复合激发优化 被引量：1
13
作者 白晨阳 郭育霞 +2 位作者 胡维扬 史昀辑 万颖 《矿业研究与开发》 北大核心 2025年第9期275-286,共12页
为促进煤气化渣(CGS)的资源化利用,采用响应面法研究了4种激发剂复合激发对CGS火山灰活性的影响,分别测量所制试样不同龄期的抗压强度,再计算出相应的活性指数以评估火山灰活性。同时建立了4种激发剂掺量对活性指数的四元二次多项式回... 为促进煤气化渣(CGS)的资源化利用,采用响应面法研究了4种激发剂复合激发对CGS火山灰活性的影响,分别测量所制试样不同龄期的抗压强度,再计算出相应的活性指数以评估火山灰活性。同时建立了4种激发剂掺量对活性指数的四元二次多项式回归模型,并通过多目标优化获得CGS的最佳复合激发配比。结果表明,在复合化学激发过程中,水玻璃对CGS的3 d和7 d活性指数影响最大,电石渣对CGS的28 d活性指数影响最大。3个回归方程模型的多元相关系数接近于1,证明模型具有良好的拟合效果。利用Design-Expert软件的Numerical功能对多目标进行优化,获得复合化学激发的最优配比:电石渣、脱硫石膏、元明粉和水玻璃的掺量分别为0.97%、1.61%、2.55%和10%,3 d、7 d和28 d活性指数的实测值与预测值的绝对误差均未超过14%,相对误差均未超过7%,说明回归模型具有可靠性。 展开更多
关键词 煤气化渣 抗压强度 响应面法 复合激发
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国内外煤矸石综合利用新进展与新趋势 被引量：1
14
作者 崔海伟 袁志丹 +1 位作者 杨宗喜 张万益 《中外能源》 2025年第10期96-102,共7页
煤矸石作为煤炭开采和洗选过程中产生的主要固体废弃物,其大规模堆存不仅占用土地资源,更引发了严重的环境问题。随着全球对资源循环利用和环境保护意识的增强,煤矸石的综合利用已成为矿业、环境及材料科学领域的研究热点。国内外在煤... 煤矸石作为煤炭开采和洗选过程中产生的主要固体废弃物,其大规模堆存不仅占用土地资源,更引发了严重的环境问题。随着全球对资源循环利用和环境保护意识的增强,煤矸石的综合利用已成为矿业、环境及材料科学领域的研究热点。国内外在煤矸石综合利用方面取得了一些最新研究进展,在建材、能源、化工及有价元素提取等关键领域取得了一些重要的技术突破。煤矸石综合利用也呈现出趋势性的发展动向:煤矸石的高值化与多元化利用、绿色化与低碳化生产、智能化与精细化处理、产业协同与循环经济构建、“无废”理念下的源头减量与过程控制等。煤矸石的综合利用具有较好的环境效益、经济效益和社会效益,但也面临着经济、技术、环境、运输成本和监管制度等方面的问题。因此,提出如下相关对策建议:一是对于历史遗留的煤矸石堆,应将其视为待勘探的“二次矿床”;二是构建产业共生网络;三是发展模块化处理技术。 展开更多
关键词 煤矸石 综合利用 最新进展 发展趋势 固废资源化
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利用高碳高硫煤矸石制备高强陶粒研究 被引量：1
15
作者 李晓兵 马雯卓 +7 位作者 杨肖飞 梁杰 潘建 朱德庆 杨晓曼 刘天文 兰锦辉 刘家军 《环境工程》 2025年第11期187-195,共9页
煤矸石是我国堆存量最大的固体废弃物,未经处理大量堆放会带来诸多环境问题。大宗化、高值化处理煤矸石刻不容缓。研究以高碳高硫煤矸石为原料,采用火法自热脱碳、反浮选脱碳工艺对其进行脱碳、脱硫,并采用煤矸石原矸和两种脱碳煤矸石... 煤矸石是我国堆存量最大的固体废弃物,未经处理大量堆放会带来诸多环境问题。大宗化、高值化处理煤矸石刻不容缓。研究以高碳高硫煤矸石为原料,采用火法自热脱碳、反浮选脱碳工艺对其进行脱碳、脱硫,并采用煤矸石原矸和两种脱碳煤矸石制备陶粒,通过调整原料配比、生坯制备参数和陶粒烧制参数,系统研究高强建筑陶粒的制备工艺及性能特点。研究表明:与煤矸石原矸和火法自热脱碳煤矸石相比,反浮选脱碳煤矸石更适合制备陶粒。最佳造球参数为造球时间8 min、生坯水分14.0%、原料粒径<0.074 mm的颗粒占比为70%,此时生坯的落下强度、抗压强度、爆裂温度分别为>20次/0.5 m、20 N/个、335℃,干坯抗压强度为68 N/个。干坯在1125℃下焙烧25 min得到高强陶粒,其堆积密度、表观密度、吸水率、筒压强度和抗压强度分别为884 kg/m^(3)、1667 kg/m^(3)、8.24%、7.49 MPa和2541 N/个,符合GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》中900级高强陶粒的要求。该研究可为高硫高碳煤矸石的资源化利用提供理论支持和实践依据,有助于推动固体废弃物的高值化利用。 展开更多
关键词 煤矸石 高强陶粒 脱碳脱硫 反浮选 自热脱碳
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地下气化过程中煤体孔隙结构演化的核磁共振研究
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作者 薛熠 滕腾 +3 位作者 王林潮 高峰 刘冠男 高亚楠 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3742-3759,共18页
在全球能源结构转型与“双碳”目标背景下,煤炭地下气化(UCG)被广泛视为深部难采煤资源实现原位高效转化与清洁利用的战略路径。UCG过程中,煤体结构在高温及多阶段化学反应(如干燥、热解、气化、氧化)作用下持续演变,孔隙结构的变化对... 在全球能源结构转型与“双碳”目标背景下,煤炭地下气化(UCG)被广泛视为深部难采煤资源实现原位高效转化与清洁利用的战略路径。UCG过程中,煤体结构在高温及多阶段化学反应(如干燥、热解、气化、氧化)作用下持续演变,孔隙结构的变化对气化剂渗流行为与合成气产率具有重要影响。为揭示热作用条件下煤体孔隙结构的响应机制,基于低场核磁共振(NMR)技术,系统研究了不同气氛(氮气与空气)及加热温度(200、300、400℃)对煤样孔隙率、孔径分布与孔隙连通性的影响规律。结果表明,热作用促进孔隙的扩展和连通,表现为横向弛豫时间谱峰值整体增强,尤以中孔与大孔增幅最为明显。相同温度下,空气气氛下热作用效果优于氮气气氛。空气气氛下热作用提高了煤样的孔隙率,其增长率高于氮气气氛,在400℃时,空气气氛下孔隙率增长率达到90.04%,远高于氮气气氛下的65.24%。同时,随着热作用温度的升高,煤样的孔隙结构发生了显著变化,微孔的占比下降,中孔和大孔的占比增加。热作用促进了孔隙连通性的增强,有利于提升煤体渗透能力。在空气气氛下,400℃时煤样的有效孔隙率达到19.17%,占总孔隙率的75.56%,高于氮气气氛下的15.56%,占比70.53%。此外,随着热作用温度的升高,大孔和中孔的分形维数呈下降趋势,表明热作用处理使煤样的孔隙结构更加规则,连通性与渗透性同步增强。在空气气氛下的热作用处理过程中,煤样经历了干燥、气化和燃烧等多个阶段,导致其内部结构破坏更为严重。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 核磁共振 热作用 孔隙结构 分形维数 渗透性
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C_(12)H_(25)-(HG)亲水基团对无烟煤润湿影响的试验和分子模拟
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作者 张江石 贾宏福 +4 位作者 任晓锋 王亚南 张琪 佟林全 王彦辉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2175-2187,共13页
表面活性剂被广泛应用于水基降尘技术,其润湿煤尘的主控因子为亲水基团(HG)。为明确表面活性剂中HG对煤尘润湿性的影响,通过宏观润湿性能测试、量子化学计算(DFT),并结合分子模拟,探究了十二烷基型表面活性剂(C_(12)H_(25)-[HG])常见亲... 表面活性剂被广泛应用于水基降尘技术,其润湿煤尘的主控因子为亲水基团(HG)。为明确表面活性剂中HG对煤尘润湿性的影响,通过宏观润湿性能测试、量子化学计算(DFT),并结合分子模拟,探究了十二烷基型表面活性剂(C_(12)H_(25)-[HG])常见亲水基团(SO_(4)^(-)、PO_(4)H、OH、COO^(-))在无烟煤表面润湿差异及固-液界面调控机制。结果表明:亲水基团对无烟煤的润湿效果排序为:SO_(4)^(-) > COO-> PO4H > OH;HG吸附至无烟煤表面,相对增加了疏水位点C—O质量分数,易形成氢键,有助于改善无烟煤润湿性;无烟煤中大部分正负电势区域都小于水分子之间的正负电势极值是无烟煤润湿性差的内在原因,HG与水分子的极值差(ΔESP)与接触角呈线性负相关,可作为评价表面活性剂润湿性能的参考指标;表面活性剂溶液-煤微观润湿界面中,根据径向分布函数(RDF)判断含不同HG的表面活性剂在无烟煤界面的吸附能力依次为:SO_(4)^(-) > COO^(-)> OH >PO_(4)H;相比于其他亲水基团,HG(SO_(4)^(-)),煤与水的相互作用能最大,氢键数目最多,水分子扩散系数提高了46.3%,吸附量增加了27.43%;HG一方面与水分子具有较强的相互作用,易形成强氢键,另一方面其吸附于煤-水界面,增强了水分子向煤表面的扩散系数,导致水分子吸附量增大,进而强化了煤尘润湿性;筛选或设计降尘剂时,可考虑引入强极性HG(SO_(4)^(-))以提高无烟煤润湿效率。研究结果为矿井粉尘治理中表面活性剂的应用提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 无烟煤 润湿性 表面活性剂 亲水基团 分子模拟
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二叠纪煤矸石中氮素和有机质释放规律对比研究
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作者 赵丽 胡鸿博 +4 位作者 魏伦行 孔伟芳 张庆 王世东 邢明飞 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期180-185,共6页
我国大量的煤矸石产生于二叠纪煤田。为了研究不同地区二叠纪煤矸石氮素和有机质的释放规律,以保德煤矿、九里山矿为研究对象,通过恒温振荡浸泡试验对比研究中、西部地区二叠纪煤矸石中氮素和有机质的释放规律。结果表明:两个矿区氮素... 我国大量的煤矸石产生于二叠纪煤田。为了研究不同地区二叠纪煤矸石氮素和有机质的释放规律,以保德煤矿、九里山矿为研究对象,通过恒温振荡浸泡试验对比研究中、西部地区二叠纪煤矸石中氮素和有机质的释放规律。结果表明:两个矿区氮素的溶出均以氨氮为主,且呈间歇性释放特征,其中保德煤矿的“三氮”及有机质溶出量要低于九里山矿,这与煤矸石自身物质含量及矿物结构有关。两种煤矸石浸泡液pH均呈弱碱性,这可能是由于氨氮对酸碱具有缓冲作用。整体上两种煤矸石有机质的腐殖化程度都较低、不饱和芳香族化合物含量较少,且其浸泡液的UV_(254)均呈降低趋势,与DOC相关性不大。研究结果有助于科学评价煤矸石的生态环境影响,也可为煤矸石的资源化利用提供重要理论依据。 展开更多
关键词 二叠纪煤矸石 生态环境 氨氮 亚硝酸盐 溶解性有机质
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TiO_(2)对高岭岩型煤矸石微晶玻璃析晶行为与性能的影响
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作者 雷月恒 李阔 +4 位作者 李锦涛 康行健 卢浩 李晓光 刘钦甫 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第3期970-980,共11页
为促进我国华北地区高岭岩型煤矸石的大宗高值利用,发展矿区循环经济,本文以山西斜沟煤矿产出的高岭岩型煤矸石为主要原料,采用烧结法成功制备出钙长石微晶玻璃。利用X射线荧光光谱、X射线衍射、差示扫描量热法及扫描电子显微镜等分析方... 为促进我国华北地区高岭岩型煤矸石的大宗高值利用,发展矿区循环经济,本文以山西斜沟煤矿产出的高岭岩型煤矸石为主要原料,采用烧结法成功制备出钙长石微晶玻璃。利用X射线荧光光谱、X射线衍射、差示扫描量热法及扫描电子显微镜等分析方法,并结合微晶玻璃的性能测试,探究不同TiO_(2)含量对微晶玻璃制备过程中基础玻璃的析晶行为及制备出的钙长石微晶玻璃性能影响。结果表明,随着TiO_(2)添加的质量分数从1.09%增加到7.09%,基础玻璃的析晶峰温度从979.3℃下降至915.8℃,所生成的主晶相均为钙长石,说明TiO_(2)含量升高有助于降低微晶玻璃的晶化温度且不改变晶相种类。适当添加TiO_(2)可以促进晶核大量生成,晶粒数量显著增加,单个晶体颗粒变细从而增加微晶玻璃致密性,提高微晶玻璃理化性能。TiO_(2)质量分数为5.09%的基础玻璃在800℃核化2 h、1025℃晶化2 h后所获得微晶玻璃的体密度达到2.88 g·cm^(-3),耐酸度为97.93%,耐碱度为99.98%,抗弯强度达到124.5 MPa,制得的微晶玻璃性能优异,具有良好应用前景。 展开更多
关键词 钙长石微晶玻璃 煤矸石 高岭岩 二氧化钛 析晶行为
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煤矸石高温流态化制备建筑用砂试验
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作者 高佳辉 李婷 +3 位作者 付亮亮 张庆瑾 许光文 白丁荣 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第6期256-267,共12页
煤矸石是煤炭生产过程中产生的大宗固体废弃物,不妥善处置不仅对生态环境造成严重影响,也会导致大量资源浪费。基于快速和大型化的技术需求,提出一种基于高温流态化技术,通过热化学反应将煤矸石高效、低成本、可规模化的转变为优质建筑... 煤矸石是煤炭生产过程中产生的大宗固体废弃物,不妥善处置不仅对生态环境造成严重影响,也会导致大量资源浪费。基于快速和大型化的技术需求,提出一种基于高温流态化技术,通过热化学反应将煤矸石高效、低成本、可规模化的转变为优质建筑用砂石骨料的工艺方法。选用3种来自不同典型地区的煤矸石原料在直径160 mm的高温流化床装置上进行试验研究,获得了煤矸石颗粒的高温流态化特性及制得材料的强度特性,验证了新工艺方法的可行性。研究结果表明:随着温度的升高,多层次宽筛分煤矸石颗粒的最小流化速度减小,流态化稳定性提高;在稳定流态化条件(2倍最小流化速度)及适当操作温度和原料球形度条件下,煤矸石煅烧产品特性能够满足优质建筑用砂的标准要求。其中产品强度(压碎值)与煅烧温度和物料球形度有关,提高原料颗粒球形度和热转化温度能够有效提升产品的强度(降低压碎值)。 展开更多
关键词 煤矸石 建筑用砂 流化床 煤矸石利用 高温煅烧
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