硅铁冶炼用兰炭的调控制备与工业应用试验

介绍了硅铁冶炼用兰炭的调控制备方法,考察了依据调控制备方法生产的兰炭在硅铁冶炼中的应用,通过对调控制备兰炭的质量检测和其入硅铁炉后的冶炼指标进行追踪分析,证实了调控制备方法的可行性。试验结果表明:以优选原煤、调整干馏工艺参数和入炉还原剂再优化为手段的调控制备方法可以稳定兰炭的质量,并有效降低硅铁冶炼电耗;通过对原煤热解兰炭的性能评估可预测其工业兰炭的性能,从而优选出可生产适宜硅铁冶炼用兰炭的原煤;通过优选原煤和调控干馏炉参数可生产出成分和性质稳定的高性能硅铁冶炼用兰炭。

煤制兰炭过程中挥发性有机污染物和臭氧协同处理机理

为探究低温等离子体联合催化剂载体协同处理煤制兰炭过程中产生的挥发性有机污染物及臭氧,以二甲苯作为目标污染物,选取γ-氧化铝小球为催化剂载体,考察功率、氧通量、二甲苯初始浓度、催化剂载体用量等因素对挥发性有机污染物和臭氧协同处理效果的影响。结果表明:低温等离子体放电功率越大,二甲苯的脱除效果越好;在放电功率为70 W、氧通量为15%、初始浓度为600×10^(-6)时,二甲苯的去除率为64.41%,此时臭氧的产生量为125.21×10^(-6),综合考量在该性能下的协同处理效率最高;在最优低温等离子体性能的条件下,γ-氧化铝载体粒径越小,二甲苯的去除效率越高,协同处理效果最佳,二甲苯总去除率最高可达73.93%,臭氧抑制率最高为66.45%。γ-氧化铝载体对低温等离子体协同处理挥发性有机污染物与臭氧具有一定的促进作用。研究成果可为协同处理挥发性有机污染物提供有效的参考。

絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水

采用絮凝-电化学氧化协同工艺处理兰炭废水,探究了反应过程中絮凝剂投加量、反应时间、初始pH值、外加电压以及NaCl添加量对化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除的影响及絮凝-电化学氧化协同作用机制.结果表明,随着絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)投加量和外加电压的增加,兰炭废水中COD和NH_(3)-N的去除率逐渐升高.当PAFC投加量为50g/L、电压6V、反应时间4h,初始pH=9,NaCl添加量30g/L时,COD和NH_(3)-N去除率分别为82.37%和100%,更换极板进行二次电解COD去除率可达100%.兰炭废水中有机污染物主要是苯酚类､醇类和酰胺类物质,处理后酚类物质含量大幅减少,酮类、醇类和酸类物质相对占比有所增加.絮凝-电化学氧化过程中,PAFC既是絮凝剂又是Cl^(-)的提供者,其水解产生的Cl^(-)与NaCl引入的Cl^(-)在电场作用下向阳极定向迁移.阳极表面发生氧化反应产生的有效氯(Cl_(2)/ClO^(-))将兰炭废水中有机污染物氧化成中间产物氯酚,与絮凝剂中Al^(3+)的水解产物Al(OH)^(2+)、Al(OH)^(+)_(2)及Al(OH)_(3)通过静电和吸附作用结合形成絮凝体被去除.废水中剩余少量的氯酚及酰胺、环己二醇等有机污染物及NH_(3)-N则在ClO^(-)的间接氧化作用下转化为N_(2)、CO_(2)和H_(2)O得以去除.

甲醛法处理兰炭废水反应条件的优化

利用甲醛将兰炭废水中的酚类物质转化为酚醛树脂,以便资源化利用兰炭废水。通过测定酚醛树脂生成过程中挥发酚、COD、氨氮和油的含量,调控反应时间、温度以及原料比例,确定制备酚醛树脂的最优反应条件。同时,应用X射线晶体衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征技术对生成的酚醛树脂进行理化分析。研究结果显示,甲醛法处理兰炭废水制备酚醛树脂的最佳条件为反应温度=90℃,反应时间=4 h,甲醛与兰炭废水的体积比=1:40。

兰炭与生物质混合燃烧对NO_(x)、SO_(2)排放及燃烧特性的影响

生物质与兰炭掺混燃烧被认为是解决大量碳排放、NO_(x)和SO_(2)等空气污染相关问题的潜在途径。分别通过热重试验和滴管炉试验研究纯兰炭、兰炭与生物质混合物空气分级燃烧特性,分析掺混比对混合燃料着火温度、燃尽温度、结渣特性、沾污特性及燃烧特性指数的影响,确定适宜空气分级燃烧比例、最佳燃烧温度和最佳掺混比。结果表明,掺烧生物质可有效降低混合燃料着火点,其着火点由474℃降至300℃,掺烧生物质后燃尽温度略降低,兰炭掺混生物质燃烧未明显提高燃烧特性指数;兰炭粉掺混生物质燃烧有高灰分沉积倾向,结渣倾向小。相比掺烧前,不同温度掺烧生物质后出口NO_(x)和SO_(2)质量浓度均较低,1 200℃出口NO_(x)和SO_(2)质量浓度降幅均较高,分别达87.27%和80.2%。未空气分级时,综合出口NO_(x)等参数得出,适宜生物质质量分数为30%~40%,最佳燃烧温度1 200~1 300℃。分级燃烧时,生物质质量分数30%的NO_(x)初始排放随温度变化平缓,稳定性好,出口NO_(x)质量浓度最低,均低于125 mg/m^(3)。研究结论可为有机固废焚烧处置设备的运行及相关燃烧工况组织调控提供一定技术支持。

高效破乳剂混凝剂去除兰炭废水中COD的研究

考察破乳剂种类、投加量、pH值以及混凝剂种类、投加量、pH值对兰炭废水COD去除率的影响。结果表明,破乳剂采用脂肪氨聚氧乙烯醚类破乳剂,最佳投加量为3 g/L,pH值为6,COD去除率为34.2%,含油量去除率为62.3%,混凝剂为有机胺混凝剂,最佳投加量为5 mg/L,pH值为6,COD去除率为52%。

特效菌群构建及其处理兰炭废水试验研究

为了解决兰炭废水生化处理效果不理想的难题,借鉴医药废水生化处理工艺,从医药废水生化处理系统的污泥中筛选了对多酚类具有抗性的特效菌群。将驯化后的特效菌群用于处理兰炭废水,通过静态试验验证了特效菌群对兰炭废水具有较好的解毒效果,并通过动态试验模拟兰炭废水生化处理工况。静态和动态试验研究了特效菌群对降低兰炭废水毒性、COD、有机氮和总氮的效果,结果表明,特效菌群能够有效降低兰炭废水的毒性,最小抑菌浓度从3%提升至30%以上,生物毒性下降10倍,COD去除率达到62.19%,有机氮去除率达到56.9%,废水的B/C值从0.12提升至0.43,处理出水的可生化性显著提升。该特效菌群可以用于兰炭废水的解毒预处理,通过解毒预处理能够提升兰炭废水的生化处理效果。

兰炭厂污染防治设施车间土壤中多环芳烃的分布特征及风险评价

兰炭是低阶煤在密闭环境下热解干馏的固体产物。兰炭生产的低温干馏过程可能会产生一定的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs),环境风险高。研究选取10家相同生产工艺的兰炭生产企业污染防治设施车间,对其氨水池和焦油池周边土壤中PAHs进行检测,分析其分布特征并进行风险评价。结果表明,16种PAHs在研究区均被检出,场地土壤PAHs污染分布比较普遍;各土层PAHs含量的排序为表层(167.74 mg/kg)>深层(82.32 mg/kg)>中层(20.55 mg/kg),基本符合土壤的富集规律;萘和苯并[a]芘含量超出二类建设用地筛选值,经毒性当量法评价,各土层PAHs的生态风险排序为中层>表层>深层。

兰炭末吸附法在处理电脱盐废水中的应用研究

针对电脱盐废水有机物含量高,导致后端污水处理系统运行稳定性差、操作成本高等难题,采用兰炭末物理吸附预处理技术,通过静态吸附和动态吸附评价实验、扫描电镜(SEM)、比表面积测试等表征分析,研究了不同条件下兰炭末对电脱盐废水的吸附性能,尤其探讨了兰炭末的孔径分布和粒径大小对有机物的脱除影响。研究表明,中大孔兰炭末粒径筛选至15 mm以上,吸附塔填料高径比为4∶1,废液流速为0.6 L/h时,可将电脱盐废水COD值由13000 mg/L降低至1000 mg/L以下,兰炭末与废水饱和吸附质量比为1∶10,最大吸附时间为10 h。

兰炭特性及在高炉的应用研究进展

总结了兰炭的物理化学特性,论述了高炉喷吹兰炭的研究进展,提出兰炭应用在高炉喷吹工艺中的发展方向。兰炭作为二次清洁能源能满足高炉喷吹指标要求,具备高炉喷吹的可行性,在高炉生产中有极大的潜力,但需对高炉喷吹相关工艺和设备进行优化改进,以确保高炉喷吹兰炭顺利运行。

兰炭基型炭燃烧逸出物与炭培茶叶评价

为研究兰炭基型炭燃烧逸出物对炭焙茶叶的安全性与品质的影响,采用热重-质谱联用技术观察了型炭与木炭燃烧的逸出特征,研究发现,除氰化氢外,型炭燃烧还会释放氨硫化物。通过原料兰炭的低温炭化可减少型炭燃烧释放氨与硫化物,高温燃烧有助于型炭中的硫化物以无机小分子的形式释放,低温炭化利于型炭中有机硫化物的逸出。研究还发现,兰炭基型炭炭焙的茶叶未吸附氰化物、硫化物,炭焙茶中的多环芳烃与重金属含量均低于食品的阈值要求,并且该型炭比果木炭炭焙茶中的茶多酚、儿茶素与茶氨酸含量高。结果表明,低温炭化兰炭基型炭能促进半发酵茶内含物的热化与构香,增进和固化茶叶品质。

K_(2)CO_(3)-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K_(2)CO_(3)为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N_(2)等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K_(2)CO_(3)催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^(-1),亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^(-1)。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m^(2)·g^(-1)和0.309cm3·g^(-1),材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有规整且丰富孔隙形态,表面不再平整,整体杂乱无序,刻蚀痕迹明显。

响应曲面优化兰炭基活性炭吸附亚甲基蓝的研究

采用单因素和响应曲面法对兰炭基活性炭制备工艺条件进行优化,分别讨论活化温度、活化时间和浸渍比对活性炭亚甲基蓝吸附值和收率的影响。实验得出活化影响因素由大到小顺序为:活化温度、活化时间、浸渍比。最佳工艺条件为:活化温度850℃、活化时间12h、浸渍比3∶1。最佳条件下亚甲基蓝吸附值1 224.9 mg·g^(-1),收率65.89%。

硅铁冶炼用兰炭性能指标的新认识与测定方法(Ⅱ)

兰炭已成为我国硅铁冶炼用主要碳质还原剂。文章对硅铁冶炼所需兰炭的理化性质指标产生的历史与内在原因进行总结分析,对兰炭的电阻率、粒度、机械强度和反应性等性能提出了新的认识,不同兰炭之间的高温电阻率和反应性接近且高于传统还原剂;入炉兰炭粒度区间应缩小并与炉容匹配;认为兰炭机械强度、烧损程度及粉化率应作为评价体系的重要组成指标。提出了上述指标的测定方法及装置,并初步验证了使用效果。

兰炭与秸秆混合燃料燃烧污染物排放和灰熔融性试验

兰炭具有热值高、灰分低、硫分低等优点,但挥发分含量低、着火温度高;秸秆热值低、挥发分含量高,着火温度低;二者着火特性具有互补性。为考察兰炭与生物质混合燃料燃烧的硫氧化物、氮氧化物排放和灰熔融性能,利用固定床试验系统研究了3种兰炭、麦秆和玉米秆单独及混合燃料污染物排放特性及掺混比例和燃烧温度对污染物析出的影响,并通过灰熔融测定仪分析灰样熔融性能。结果表明:混合燃料的硫氧化物、氮氧化物析出与掺混条件相关,原料组成和燃烧过程影响污染物析出特性。在燃料中掺混20%~30%玉米秆时,混合燃料固硫效果较好,氮析出率在0.04%左右。提高燃烧温度明显促进硫析出,而低于1 000℃时,府谷兰炭和玉米秆的掺混样具备良好的自固硫特性,氮析出率低于0.02%。另外,混合燃料的灰熔融温度介于两原样间,与混合比例存在一定相关性,兰炭的抗结渣特性明显优于玉米秆,掺混有助于改善秸秆的结渣特性。本研究为兰炭和生物质的清洁利用提供理论参考。

Fe(NO_(3))_(3)-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭及吸附焦化废水的应用研究

以兰炭末为原料,Fe(NO_(3))_(3)为催化剂,采用Fe(NO_(3))_(3)-水蒸气催化活化法制备了兰炭基活性炭(semi-coke based activated carbon,SAC),并将其应用于焦化废水的吸附研究。考察了催化剂溶液浓度(0 mol/L,0.4 mol/L,0.6 mol/L,0.8 mol/L,1 mol/L)和活化温度(600℃,700℃,800℃,900℃)对样品收率、孔隙结构和吸附性能的影响。使用最优活化条件下制备的兰炭基活性炭作为吸附剂,讨论了不同温度(298 K,308 K,318 K)、SAC投加量(1 g,2 g,3 g,4 g,5 g)、吸附时间(10 min,30 min,60 min,90 min,120 min,150 min,180 min)、转速(0 r/min,100 r/min,200 r/min)对焦化废水COD去除效果的影响。研究表明:当Fe(NO_(3))_(3)浓度为0.6 mol/L,活化温度为800℃,制备的Fe-0.6-800具有中孔-微孔分级多孔结构,其产率为69.21%、比表面积为587.21 m^(2)/g、总孔体积为0.383 m 3/g,亚甲基蓝吸附值达到最高(261.64 mg/g);在50 mL焦化废水中,Fe-0.6-800投加量为4 g,温度为318 K,转速为100 r/min,吸附时间为120 min的最佳工艺条件下,焦化废水COD的去除率最高可达91.12%;该吸附过程同时受物理吸附和化学吸附作用,符合准二级动力学模型,最大理论吸附值为60.82 mg/g,且吸附反应的自发性随温度升高而增加。

基于三维电化学反应的兰炭废水中有机物成分分析

兰炭废水具有高化学需氧量(COD)、毒性大、可生化性差、色度高、成分复杂的特点,属于较难处理的一种工业废水。三维电化学反应(3D-ER)可以有效处理兰炭废水。首先采用石墨电极片为阴阳极、活性炭为颗粒电极构建3D-ER处理兰炭废水,探讨外加电压、活性炭(AC)投加量、pH值等因素对兰炭废水COD去除率和比能耗的影响,并得出最优工艺条件;然后通过捕获试验和石墨电极片循环稳定试验,研究3D-ER过程中主要的活性基团和石墨电极片循环稳定性;最后采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和紫外光谱(UV)对3D-ER处理前后兰炭废水中有机物成分变化进行分析。结果表明:在最佳工艺条件下,即AC投加量为10 g/L、pH值为3、外加电压为4 V时,兰炭废水COD的去除率为76.2%;3D-ER过程中羟基自由基(HO·)是主要的活性基团,石墨电极片具有较好的循环稳定性;经3D-ER处理后兰炭废水中分子量较大的芳香烃和胺类物质首先被降解,但仍有部分小分子的单环苯类物质残留在废水中。

兰炭替代焦粉应用于铁矿烧结的试验研究

为了开发清洁价廉的燃料用于铁矿烧结以缓解钢铁行业控煤、减煤政策实施,同时围绕“碳中和、碳达峰”的国家战略需求,本文采用兰炭替代部分焦粉作为烧结燃料,通过优化配料和粒度优化的方法,重点研究兰炭不同替代比及粒度对烧结矿质量性能指标的影响。研究结果表明:当兰炭替代焦粉占比为60%,且控制兰炭≤0.5 mm粒级占比为10%时,烧结矿的性能指标最佳;此时烟气中CO_(2)、SO_(2)的排放量分别降低了0.98%、3.706×10-3%,但NO_(x)的排放量增加了9.49×10-4%。矿物显微结构分析表明,控制兰炭≤0.5 mm粒级占比有助于烧结矿质量的提升。

某兰炭废水酚氨回收装置改造实践

为解决某企业兰炭废水酚氨回收装置运行过程中出现的COD和总酚去除效果差、运行不稳定和副产品品质不合格等问题,分析了原有装置的运行情况和问题的产生原因,针对性地进行了循环氨水系统改造,并新增聚结过滤器+高精度油水分离器改造除油单元,新增脱酸单元及相关配套塔器改造脱氨单元,用甲基异丁基甲酮(MIBK)替代原有的萃取剂,并新增相关配套塔器改造脱酚单元。运行情况表明,改造后装置的出水水质为pH=6.68,NH_(4)^(+)-N、COD、总酚、总油分别为89、2265、490、32 mg/L,不仅有效地改善了后续生化装置的运行工况,产出合格副产品,而且显著提高了运行的经济性和稳定性,解决了企业的兰炭废水处理难题。

兰炭废水资源化预处理技术研究进展

以中低温干馏为核心工艺的低阶煤分质分级利用对我国实现煤炭清洁高效利用、锚定“双碳”目标具有重大意义。然而,兰炭废水“四高一少”的组成特征给预处理工艺中乳化油、氨和酚的综合治理带来难题,成为限制该行业发展的主要瓶颈之一。基于兰炭废水脱油除尘和酚氨回收2个工段,分类阐述了国内外对含油废水、煤化工废水的研究现状,结合工业运行现状和兰炭废水的水质特征,对比分析了各类技术应用于兰炭废水预处理时的难点,探讨了兰炭废水乳化油、氨和酚资源化处理的研究前景。