矿井水井下-地面分级分质高效利用与智能调配技术

针对目前矿井水处理后回用成本高、时空分配不均和循环利用率低等问题,通过矿井水水量平衡和回用水质数据分析,探究了大海则矿区矿井水量质耦合变化规律,采用大数据计算和嵌入式系统设计,形成了矿区矿井水井下-地面高效利用途径和智能调配技术。结果表明:大海则矿区原矿井水就地利用率低,仅为矿井总排水量的22.1%,水质为高浊和高硬度,在时间与空间上具有水量水质分配不协调的特点;基于此,重构了矿区矿井水水量平衡图,形成了矿井水井下-地面分级分质的综合利用技术,可将矿井水回用率提高到100%;同时,构建了兼具实时监测、无线传输与大数据储用的智能调配系统,为煤矿区矿井水的高效利用与多目标协同智能化控制提供了理论依据。

荞麦壳基活性炭的制备及其性能研究

为了实现固废资源化利用,以废弃荞麦壳为原料采用化学活化法制备了一种新型吸附剂——荞麦壳基活性炭。采用单因素方法对制备过程中的活化温度、活化时间、活化剂种类和荞麦壳与活化剂的质量比进行了优化,通过碘值和亚甲蓝值考察了优化后荞麦壳基活性炭的吸附效能,并采用气体吸附仪、X射线衍射法和扫描电镜分析表征了活性炭的孔结构、微晶结构及微观表面形貌。结果表明:当采用磷酸活化剂、活化时间90 min、活化温度500℃、荞麦壳与活化剂的质量比为1∶3时,获得的荞麦壳基活性炭碘值和亚甲蓝值分别为765.8 mg/g和222.2 mg/g,其亚甲蓝值高于市售的三种活性炭(煤基、木质、椰壳活性炭);同时,优化后的荞麦壳基活性炭的中孔孔隙率最大为96.8%,总孔容量(0.666 cm^3/g)高于煤基活性炭和椰壳活性炭,比表面积(785.3 m^2/g)与市售活性炭相当,说明以荞麦壳为原料采用磷酸活化可制备出中孔发达、吸附性能好的活性炭。

“水量平衡分析”的露天煤矿水资源综合利用途径

为有效解决我国北方矿区煤-水资源逆向分布和矿井水回用率低等问题,以国家能源集团某露天煤矿为例,基于"水量平衡分析"的方法,提出了水资源综合利用途径。通过分析矿区水资源利用现状与存在问题,重点探讨矿坑污水处理厂水量变化规律,重构矿区水量平衡图,最终确定矿区水资源综合利用途径。结果表明:(1)近3年矿坑涌水量、污水厂处理水量和回用水量均逐年降低,水资源利用率低;(2)基于矿区污水处理厂处理水量变化分析,发现该矿区2016—2018年的矿坑污水量受季节的影响较大;(3)该矿区水资源在不同季节的回用方向和回用量也不同;(4)综合考虑了时间和空间因素,确定了水资源综合利用技术,结合矿区实际用水需求,重构了水量平衡图,将采暖季与非采暖季的矿坑水资源利用率分别提高到89.9%与70.1%,促进了矿区的可持续发展,最终可实现煤-水资源的和谐共生。