基本信息
- 项目名称：
- 煤矸石的综合利用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 煤矸石的露天堆放带来了严重的环境污染，是矿区生态环境的主要污染源之一。面对大量的煤矸石资源，进行全面的矸石成份分析，选出合理的工艺流程进行化工生产，不但可以安置下岗职工，而且为国家回收能源创造经济效益。
- 详细介绍：
- 本工艺介绍了工业固体废物——煤矸石的现状以及综合利用情况，研究了一种新的利用煤矸石生产化工产品的技术。本方法成本低、能耗低，副产物价值高，无废气、废水、废渣产生，煤矸石的分解率高，原料价钱低，并回收催化剂反复使用，为煤矸石的高价值利用开辟了一条新的途径。使煤矸石达到废物无害化、减量化、资源化利用，保护生态环境，实现可持续发展的目标，具有较好的社会效益、经济效益和环保效益。本方法的主要产物是白炭黑和氢氧化铝，因此本文还介绍了白炭黑和氢氧化铝的基础知识，生产工艺，制备方法。通过一系列重要条件（温度、pH值、烘干速率、中和、陈化时间、吸收液体积等）的试验，得到了吸收法制备白炭黑的最佳工艺条件和范围。试验分为两个阶段。第一阶段是分解率的研究阶段，第二阶段是进行生产时产品检验阶段。第一阶段是第二阶段的基础，第二阶段是第一阶段的延伸。将制得的白炭黑进行质量检测，得到满意的效果，具有良好的市场前景。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的是为煤矸石的高价值利用开辟一条新的途径，使煤矸石达到废物无害化、减量化、资源化利用，保护生态环境，实现可持续发展的目标。基本思路：（1）首先对煤矸石的化学组成进行分析测定; （2）通过条件实验，得到提高煤矸石分解率的条件，以及氟硅酸溶解煤矸石的最佳条件。（3）进行基础性实验研究，对煤矸石制备白炭黑，氢氧化铝的工艺原理、最佳反应条件作细致的分析。（4）进行环境、经济、社会效益分析。
科学性、先进性及独特之处
- 本文研究了一项利用煤矸石生产化工产品的新技术，该技术成本低、能耗低、副产物价值高。煤矸石的分解率高，原料价格低廉，来源广。催化剂可反复使用。本工艺产品全部回收，没有废渣。
应用价值和现实意义
- 该工艺解决了煤矸石大量露天堆放带来的环境污染及占用大量土地的问题，并从中生产出多种化工产品，使煤矸石达到废物无害化、减量化、资源化利用，实现可持续发展的目标，具有较好的社会效益、经济效益和生态效益。
学术论文摘要
- 煤矸石的露天堆放带来了严重的环境污染，是矿区生态环境的主要污染源之一。面对大量的煤矸石资源，进行全面的矸石成份分析，选出合理的工艺流程进行化工生产，不但可以安置下岗职工，而且为国家回收能源创造经济效益。 本工艺介绍了煤矸石的现状以及综合利用情况，用煤矸石制取白炭黑、五水偏硅酸钠、氢氧化铝、聚合硫酸铝等多项化工产品。本工艺成本低、能耗低、副产物价值高，无废气、废水、废渣产生，煤矸石的分解率高，催化剂可反复使用。主要产物是白炭黑，因此本文还介绍了白炭黑的基础知识，国内外生产应用现状，生产工艺，制备方法。通过一系列重要条件（温度、pH值、烘干速率、中和、陈化时间等）的试验，得到了吸收法制备白炭黑的最佳工艺条件和范围。试验分为两个阶段。第一阶段是分解率的研究阶段，第二阶段是进行生产时产品检验阶段。第一阶段是第二阶段的基础，第二阶段是第一阶段的延伸。将制得的白炭黑进行质量检测，得到满意的效果，具有良好的市场前景。
获奖情况
- “挑战杯”山东科技大学第六届学生课外学术科技作品竞赛三等奖
鉴定结果
- 经青岛科技大学检测中心鉴定 —产品为白炭 经山东省分析测试中心鉴定—产品达到了国家标准经国家有色金属及电子材料分析测试中心鉴定 —产品为纳米材料
参考文献
- [1] 边炳鑫，解强，赵由才． 煤系固体废物资源化技术． 北京：化学工业出版社. 2004：30-45 [2] 杨慧芬，张强． 固体废物资源化． 北京：化学工业出版社，2003：30-36 [3] 方军良． 粉煤灰的活性激发技术与机理研究进展． 上海大学学报（自然科学版），2002(3)：256-257 [4] 王景田． 谈白炭黑（沉淀二氧化硅）标准的修订． 化工标准化与质量监督,2000(1)：1-5 [5] 卢芳仪,卢爱军． 高纯二氧化硅的研制． 上海化工,2000,(6)：18-19. [6]陈寿椿,唐春元,于肇德． 重要无机化学反应． 第三版. 上海:上海科技出版社.1994(3)：1706-1708
同类课题研究水平概述
- 在国外，自20世纪60年代开始，煤矸石的综合利用就已经引起很多国家的重视，到70年代，法国、德国等国的煤矸石利用率已达30%～50%。英国将煤矸石的综合利用，特别是对将热电转换引入到过程集成节能技术及其应用进行了系统研究，其他产煤大国也有不少技术人员介入这一领域，开展专项研究工作。英国煤管局在1970 年成立了煤矸石管理处；波兰和匈牙利联合成立了海尔德克斯矸石利用公司，这些机构专门从事煤矸石的处理和利用。美国矿业局从20世纪70年代开始，对所有的矸石山进行采样分析，并做出煤矸石综合利用规划。美国利用“红矸石”作建筑材料，是目前煤矸石用量里最大的一种途径。在宾夕法尼亚州“红矸石”被用于修整道路面。国外还报道了英、波、法、俄、日等国用煤矸石代替部分黏土颗粒生产水泥，取得了节煤、降低成本等效果。 我国综合利用煤矸石已有几十年的历史，但到目前为止，我国的煤矸石综合利用水平还不高，主要表现在技术装备落后，企业规模小，发展后劲不足等方面，目前主要用于生产建筑材料、发电，或直接回填等。我国对煤矸石的总体利用率很低，一些技术含量高的煤矸石综合利用技术还未得到广泛应用，竞争能力较差。 尽管煤矸石综合利用已经有了几十年的历史，国内外对煤矸石综合利用也进行了许多基础性工作，但是迄今为止，有关煤矸石综合利用的标准却几乎一个也未见到，更何况相对完整的标准体系了。 由此看来，对于煤矸石综合利用的研究，是一个机会，也是一个挑战。
