煤矸石钠盐焙烧增白工艺与机理

大宗固体废弃物煤矸石的堆存带来严重的环境问题,因而综合利用与高值高效利用煤矸石十分紧迫与重要。煅烧是煤矸石资源化利用的重要加工手段。针对煅烧法存在能耗高、效率低的问题,通过研究钠盐种类及煅烧工艺对煤矸石增白效果的影响,得出了煤矸石煅烧前后样品的物相组成、微观形貌、孔结构及化学键变化情况,并在此基础上采用同步热分析与红外-质谱(TG-FTIR-MS)联用系统对NaCl煅烧过程中的气相产物与除杂增白机理进行了分析。结果表明:当煅烧温度为860℃时,NaCl煅烧煤矸石样品白度由原矿的38.5%提高到86.0%;碳质全部被氧化,黄铁矿(FeS_(2))脱硫转变为赤铁矿(Fe_(2)O_(3)),赤铁矿和金红石(TiO_(2))总质量分数下降到0.27%;当煅烧温度为800~860℃时,样品孔结构特性变化较小;当升高温度到950℃时,片层状的偏高岭石转变为圆球状的莫来石,比表面积和孔体积分别由原矿的12.91 m^(2)/g和0.056 cm^(3)/g显著下降到6.58 m^(2)/g与0.031 cm^(3)/g。当煅烧时间超过30 min后,煅烧产物的白度增加幅度变小,煅烧时间超过90 min后,煅烧产物的白度基本不再增加(86.6%~86.7%)。NaCl的加入对于煅烧产物化学键的影响较小,煅烧阶段的易挥发矿物质成分质量分数较低,主要气体产物为H_(2)O、HCl、CO_(2)和H_(2)S;NaCl与H_(2)O、SiO_(2)发生作用高温分解生成HCl气体,并与Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)等杂质反应,生成气相氯化产物从料层表面逸出,实现了煤矸石除杂增白。

风化煤基催化材料的制备及其活化PMS降解苯酚

为实现低品质风化煤资源的高值高效利用和对含酚废水的清洁治理,以低品质风化煤(CCM)为原料,分别添加ZnCl2,KOH和H3PO4等活性剂,采用浸渍混合-氮气焙烧工艺制备了3种煤基过硫酸盐催化材料,利用XRD,SEM,BET,FT-IR和XPS等手段对其进行了表征,并研究了其用于活化过一硫酸盐(PMS)催化降解水中苯酚的性能。结果表明:以ZnCl2为活化剂制备的催化材料(CCM-ZnCl2)具备较高的催化活性,其反应速率常数是未添加活性剂样品的63.7倍;添加的活性剂ZnCl2与风化煤生成了硅锌矿,说明新物质的引入在热处理过程中促使了物相转变。CCM-ZnCl2对PMS的优异的活化性能可归结为以下原因:ZnCl2作为活性剂的加入使风化煤具有更大的比表面积、更高的孔体积和更小的孔径,从而获得更好的吸附性能;CCM-ZnCl2材料丰富的边缘缺陷可拉长PMS的氧氧键,促进电子由苯酚转移至活化的PMS,从而通过非自由基路径(通过产生1O2)来实现苯酚的快速降解。由自由基实验可得,CCM-ZnCl2/PMS/苯酚体系中活性物种包括SO·-4、·OH和1O2,其中1O2占主导地位;由pH和阴离子降解实验可得,pH(3.0~11.0)和阴离子(Cl-,H2PO-4,HCO-3和SO2-4)对CCM-ZnCl2/PMS体系影响不明显,表明CCM-ZnCl2催化材料在实际废水治理领域具有良好的应用前景。

泥沙资源化利用技术研究进展

泥沙堆积会导致河流淤积堵塞、防洪遇阻、水资源利用困难等问题,清淤后大量堆存不仅造成土地资源的巨大浪费,还会带来严重的生态环境和安全问题。泥沙具有资源属性,如何实现泥沙资源化综合利用,保护生态环境,已成为本领域的重要研究方向。近年来,国内外科研工作者针对流域泥沙的资源化利用进行了大量研究。系统介绍了泥沙在陶瓷、微晶玻璃、板材、砖、备防石、固化土、混凝土等建筑材料,以及在土壤修复、环境治理、采空区充填等方面的资源化利用技术研究进展,展望了泥沙资源化利用技术的发展方向。研究成果可为泥沙资源化利用技术的开发和应用提供参考。

黑龙江柳毛石墨矿石的矿物学特征研究

为查明黑龙江柳毛石墨矿石的矿物学特征,采用XRF、XRD、Raman等测试分析手段对矿石的化学成分、矿物组成、晶体结构等进行了研究。结果表明,柳毛石墨矿石的主要化学组成除C外,还含有SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、K2O、TiO2、BaO、V2O5等;脉石矿物主要有石英、云母(金云母、黑云母和绢云母),此外还含有长石(正长石和微斜长石)、蒙脱石、钙铝榴石及少量的伊利石、辉石、硅灰石等。石墨的晶胞参数a=0.244 4~0.247 3 nm,V=0.034 7~0.035 5 nm^3;石墨主要呈条带状与脉石矿物相间分布,少量石墨颗粒呈星点状分散在脉石矿物中。由提纯后石墨样品的Raman光谱得知,相同采样层位石墨样品的石墨化度差别较大,石墨晶体结构的完善程度不同,R(ID/IG)为0.07~0.21;不同采样层位,石墨样品的3R多型(Rh)的含量有所差别。