煤矸石处理存在的问题及实验设计

煤矸石处理存在的问题及实验设计【汇报人】【汇报时间1固体废物处理资源化专题报告2CONTENTS1煤矸石的来源及组成2煤矸石对环境的危害3煤矸石的资源化利用4煤矸石利用存在的问题及实验设计3煤矸石来源及组成1.1煤矸石的概念【煤矸石】夹在煤系地层中的岩石，煤矿生产过程中排放出来的固体废弃物。成煤过程中与煤层伴生含碳量较低比煤炭硬度较大黑色、灰黑色岩石4煤矸石来源及组成1.2煤矸石的主要来源【来源】露天剥离以及井筒和巷道掘进过程中开凿排出的矸石巷道掘进过程中的掘进矸石，采掘过程中从顶板、底板及夹层中采出的矸石煤炭洗选过程中排出的矸石发热量很低的劣质煤炭5煤矸石来源及组成1.3煤矸石的组成【化学组成】无机质和少量有机质的混合物主要成分是Al2O3、SiO2还含数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO质量分数30~6015~402~101~41~3化学成分Na2OK2OCTiO2P2O3质量分数1~21~220~300.5~40.05~0.36煤矸石对环境的危害2.1煤矸石对水体环境的危害【水体】物理污染：雨水冲刷矸石山中细颗粒，随水流流入河道湖泊中，污染水资源化学污染：（除含有的硅铝铁氧化物外），一些微量重金属元素（Pb，Sn，Hg，As，Cr等）通过雨水淋溶进入地表水域或渗入浅层地下水，污染水体。8煤矸石对环境的危害2.2煤矸石对土地资源的危害【土地资源】长期堆放破坏周围土地生态环境，甚至形成盐碱地。9煤矸石对环境的危害2.3煤矸石对大气环境的危害【大气】运输和堆放过程中产生大量粉尘悬浮于大气中有害元素被吸入肺部，病变长期堆放自燃崩塌自燃产生的有害气体形成硫酸或酸性水土壤、地表水及地下水污染11煤矸石对环境的危害2.4占用大量土地【矸石山】占用大量耕地、林地以及居民用地堆高的加大引起矸石山塌方13煤矸石对环境的危害2.5破坏生态环境，引发安全隐患【生态问题】采空区造成地面塌陷坡度较陡且堆积较高---诱发泥石流、山体滑坡和坍塌等地质灾害14煤矸石对环境的危害2.6我国煤矸石污染现状每年至少排放1.5亿t煤矸石，利用率约38.5%，累计积存量10亿t以上20.4%煤层含有或削下部分煤层底板产生45%露天剥离、井筒和巷道掘进开凿排出20%煤炭洗选过程排出15煤矸石的处理与资源化利用3.1煤矸石的能源化利用【矸石发电】发热量4186.8kJ/kg以上的煤矸石，掺烧部分中煤、尾煤或者煤泥，通过循环流化床燃烧发电。环境效益，绿色循环16煤矸石的处理与资源化利用3.1煤矸石的能源化利用【矸石造气】煤气炉造气原理与一般煤气发生炉基本相同燃料不需破碎、一次投煤、一次清渣、能减少烟尘、改善环境构造简单，投资小、制作容易、效益可观17煤矸石的处理与资源化利用3.1煤矸石的能源化利用【回收煤炭】选煤技术加以回收两种煤炭回收洗选工艺：水力旋流器分选和重介质分选。18煤矸石的处理与资源化利用3.2利用煤矸石生产建材【煤矸石生产水泥】低温处理---形成活性矸石渣---与生石灰、晶种按比例配合入磨机粉磨---混合料经水热合成、低温焙烧形成水泥生料---加入一定量石膏---制成低温合成煤矸石水泥。19煤矸石的处理与资源化利用3.2利用煤矸石生产建材【煤矸石制砖】利用与粘土成分相近的煤矸石制砖破碎→粉磨→搅拌→压制→成型→干燥(排湿)→焙烧→成品。20煤矸石的处理与资源化利用3.2利用煤矸石生产建材【生产微孔吸音砖】破碎后的煤矸石、晒干的锯木、白云石和半水石膏混合送入硫酸溶液中混合搅拌，白云石（碳酸盐矿物）与硫酸反应发泡，使混合料膨胀，然后浇注入模，经干燥、焙烧而制成。21煤矸石的处理与资源化利用3.2利用煤矸石生产建材【制作轻骨料】混凝土性能良好，容重轻、吸水率低、强度高建筑预制件22煤矸石的处理与资源化利用3.3煤矸石在化学工业上的应用【生产肥料】有机肥、微生物肥料携带固氨、解磷、解钾等微生物最理想的基质和载体23煤矸石的处理与资源化利用3.3煤矸石在化学工业上的应用【制备化工原料】结晶氯化铝---精密铸造的硬化剂、造纸施胶沉淀剂，净化水混凝剂、木材防腐剂、制造胶等。聚合氯化铝---无机高分子化合物，一种新型的混凝沉淀剂4A沸石---目前最好的无磷洗涤助剂水玻璃，白炭黑24煤矸石的处理与资源化利用3.3煤矸石在化学工业上的应用【高分子材料】塑料、橡胶等有机高分子材料产品的充填剂可应用于酚醛、尼龙等工程塑料中25煤矸石的处理与资源化利用3.4其他用途【复垦造地和筑路】充填采空区复垦造地筑路26煤矸石的处理与资源化利用3.5资源化利用新途径【制取微晶玻璃】作制备原料加热过程中晶化控制----一种微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料27煤矸石的处理与资源化利用3.5资源化利用新途径【生产聚合氯化铝】优质高分子混凝剂以煤矸石为原料用酸溶法制取28煤矸石的处理与资源化利用3.5资源化利用新途径【合成碳化硅】高硅煤矸石与烟煤作原料、反应速度快、温度低降低能耗和生产成本29煤矸石的处理与资源化利用3.5资源化利用新途径【制取聚合硅酸铝铁】酸溶法得滤液及滤渣，滤渣与NaOH按比例配成料浆---反应完毕后过滤得NaSiO3---盐酸酸化得硅酸---一定条件下聚合成聚硅酸---聚硅酸与AlCl3和FeCl3一定摩尔比混合---得到PFASS实验设计30固体废物处理资源化专题报告31煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【吸附剂的制备】制备流程：蒸汽法粉碎——焙烧——酸化回流——冲洗至中性——干燥功能：用于去除氨氮，COD，铬等重金属等32煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【存在的问题】没有对吸附机理进行深入研究只停留在煤矸石用作吸附剂效果的表征研究能吸附的物质有哪些？跟第一点联系经济效益问题和再生问题33煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验设计】深入研究改性煤矸石吸附机理与吸附质性质有关物理吸附？化学吸附？交换吸附？我们设计煤矸石吸附有机污染物，以苯酚为例。34煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验步骤】1、按照已有文献中对煤矸石进行改性。然后在扫描电镜下观察煤矸石表面是否具有大比表面积（类似活性炭，物理吸附的条件之一。）以及化学成分分析（荧光分析）。电子显微镜原子吸收分光光度计等35煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验步骤】2、对含酚废水进行吸附，调整最佳吸附环境条件探查煤矸石是如何与苯酚进行结合，是否产生了化学反应（找出反应机理）。检测废水吸附前后的污染物含量。静态吸附和动态吸附（穿透曲线）影响因素：pH，温度，煤矸石性质，粒径，投加量，吸附时间等36煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验步骤】3、探究改性煤矸石吸附苯酚的吸附类型和机理，对煤矸石的改性进行针对性的加强：增加活性位点、与其他吸附剂结合等高温高压，酸碱性条件与催化剂结合制备复合材料37煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验步骤】4、根据1推断出改性煤矸石能吸附的有机污染物有哪些？选取代表性的污染物进行吸附试验验证。尤其是该行业内的废水污染物（吸附机理和吸附最佳条件）采用正交试验来确定吸附最佳条件以有机污染物种类为水平，因素有：pH，煤矸石粒径，投加量，投加时间等38煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验步骤】5、煤矸石用作吸附剂的经济可行性。在4的前提下计算煤矸石改性的费用，因为煤矸石吸附相当于以废治废，所以可以不算煤矸石吸附用量，但要计算煤矸石用量带来的相关费用（如运费，存储，实际投入等）所以总的经济效益：总效益=废水处理效益-煤矸石的改性费用-煤矸石的使用费用-煤矸石吸附后的处置费用39煤矸石利用存在的问题4.1改性煤矸石作吸附剂【实验步骤】6、再生问题和二次污染设计如何处置吸附后的煤矸石，杜绝形成二次污染源。根据吸附机理设计经济简便的再生方法。或者对其进行二次污染处理。（后续工作）加酸再生实验THANKYOU！40固体废物处理资源化专题报告