毕业设计高硫煤矸石综合利用处理方案.doc
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1、洛阳理工学院毕业设计(论文)毕业设计(论文)题目摘 要高硫煤矸石以粘土岩为主,呈结核状,化学分析其全硫含量达32.12%,同时利用煤矸石中碳、硅、铁、钙、镁等共存的化学特性,以适当的工艺对其进行改性,可制备出吸附性能优良的吸附材料,用于废水处理。在处理中,废水的PH值、反应时间、粒度、加入量、温度和搅拌等因素对总铬、总镍、总汞的去除率影响较大。在吸附作用的基础上,高硫煤矸石通过加入不同配比的还原性材料,如铁粉、硫酸亚铁溶液等,进行改性处理实验。结果表明高硫煤矸石与还原铁粉的比例为100:1 O时,加热温度为200。c时,对镍的去除率明显提高;铬初始质量浓度为100 rn 时,Q()与煤矸石比值
2、为5mg3 g,废水pH值控制在10,吸附接触时间为4 h,废水处理效果最佳,铬去除率可达90以上。关键词:高硫煤矸石,吸附材料,含铬、镍、汞废水,还原性成分,去除率研究了活化温度、破碎粒度、反应温度、pH 值、酸性硅溶胶的稳定性以及陈化条件等因素对制取过程的影响确定了制取工艺找出了最佳操作条件。 英文题目ABSTRACT【从这里键入英文摘要内容】High sulfur coal gangue is given priority to with clay rock, nodular, chemical analysis of the total sulfur content of 32.12%
3、, and in the use of coal gangue carbon, silicon, iron, calcium, magnesium and chemical characteristics of coexistence, with proper process on the modification, preparation of the excellent performance of absorbing and adsorption material, used in wastewater treatment. In treatment, wastewater PH val
4、ue, reaction time, particle size, addition amount, temperature and stirring on the removal rate of total chromium, nickel, total mercury. On the basis of adsorption, high sulfur coal gangue by adding different ratio of reducing materials, such as iron powder, such as ferrous sulfate solution, modifi
5、cation experiments. Results show that high sulfur coal gangue and the proportion of reduced iron powder for 100:1 O, the heating temperature is 200.C, the removal rate of nickel increased significantly;Chromium initial mass concentration for 100 rn, Q () and coal gangue ratio of 5 mg / 3 g, wastewat
6、er pH value control in 10, adsorption time is 4 h contact, wastewater treatment effect is best, chromium removal rate can reach more than 90%.KEY WORDS: High sulfur coal gangue,The adsorption material,Wastewater containing chromium, nickel, mercury,Reducing composition,Removal rate3目录前言1第1章 21.1 21.
7、1.1 21.1.2 21.1.3 2第2章 42.1 42.1.1 42.1.2 42.2 52.2.1 5第3章 63.1 63.1.1 63.1.2 63.2 6第4章 74.1 74.1.1 74.1.2 74.2 7第5章 85.1 85.1.1 85.1.2 85.2 85.2.1 85.2.2 8结论9谢 辞10参考文献11附录13外文资料翻译14前言煤矸石是我国目前最大的固体废弃物源,占全国工业固体废物的20%以上。据资料统计,全国累积堆存煤矸石已达30亿吨,形成1500座矸石山,占地12万公顷,造成煤矿周边地区或流域性环境问题。高硫煤矸石是指含硫量大于3%的煤矸石,以重庆煤矿
8、为例,全市煤炭量在1600t以上,高硫煤矸石产量占全市煤炭产量的85%以上,可见伴随产生的高硫煤矸石产量很大。为推动煤矸石资源利用化,广开煤矸石资源化利用途径,加强对煤矸石的基础及应用研究,对煤矸石的主要成分组成、基本特性、综合利用及合理分类等方面,进行更深入的研究具有十分重要的理论和实际意义。研究发现,通过煅烧活化法对煤矸石进行改性处理制备出吸附性能优良的吸附材料,利用含硫成分及外加铁粉等还原剂利用化学法处理废水具有很高的操作性。实验中的处理顺序、处理工艺及废水 PH值、反应时间、煤矸石粒度、加入量、温度和搅拌等因素是研究的重点,通过反复试验论证来确定其最佳值,是研究的重点。文章结合国内外高
9、硫煤矸石综合利用的研究性成果,通过分析高硫煤矸石的形成过程、组成成分、物理化学特性及废水检测处理的常见工艺对含铬、镍、汞废水处理进行研究总结,并结合实验,力求探索出更有效的处理方案。 第1章 高硫煤矸石历史成因1.1 煤矸石的产生煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采和加工过程中排放出的废弃岩石,主要有掘进开巷时排出的煤矸石,选煤排出的煤矸石和露天采煤产生的剥离矸石,一般认为,煤矸石综合排放量占原煤产量的15%20%,全国每年除综合利用约60000t外,其余部分作为工业固体废弃物堆积。煤矸石是夹在煤层中,与煤伴生的岩石,是采煤和选煤过程中排出的废废弃物。其产生的途径有以下四种:a在井简与巷道掘进过程中
10、,开凿排出的计石。b在采煤和煤巷掘进过程中,由于媒层中夹有矸石或削下部分煤层顶底板,使运到地面中煤炭含有的原矸。c洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸。煤研石的来源及产生情况表煤矸石的来源及产生情况采煤巷道掘进排出的灰矸采煤过程中选出的普矸选煤过程产生的选矸所占比例()4535201.1.1 高硫煤矸石资源的形成高硫煤资源主要形成于晚碳世早二迭世(北方)和晚二迭世(南方)两个成煤期内,赋藏的煤炭资源量分别占全国煤炭资源总量的26%和5%。高硫煤矸石分布与成煤沉积环境密切相关。像广泛分布在北方的晚碳世太原统煤为海陆交替相沉积的煤,硫分一般为2%5%,如果估算晚碳世早二迭世赋存的煤炭资源量中有三分
11、之一为太原统形成的煤,而太原统煤中有一半煤硫分超过3%,那么海陆交替相沉积的高硫煤估算占全国煤炭资源总量的4.33%。属浅海相沉积的晚二迭世煤,硫分几乎都高于3%,甚至高达6%10%,这个煤期赋藏煤炭资源量为5%,如果加上硫分大于3%的海陆交替相资源量4.33%,那么高硫煤资源总量大约在9.33%左右。这与全国统配煤矿和重点煤矿硫分大于3%高硫煤占总储量7.80%相比,相差并不多。为估算方便起见,假定我国硫分高于3%高硫煤占资源总量的8%,那么按目前全国煤炭资源预测总量和探明储量匡算,高硫煤预测总量和探明储量分别是4260亿吨和620亿吨。毋庸置疑,高硫煤仍然是我国一种重要的煤炭资源。1.1.
12、2 煤炭岩性特征含煤岩系是特定的古地理环境和古气候条件的产物,是以灰色、黑灰色和灰绿色为主的沉积岩系,主要由砾岩、各种粒度的砂岩、泥岩、炭岩、粘土岩、可开采或不可开采的煤层组成,含煤系中还经常含铝土矿、耐火粘土、油页岩、菱铁盐、黄铁矿等。含煤岩系在垂直剖面上,是有不同岩性交替出现的各种岩层组合而成的,大致分为两大类型:(1) 陆相含煤岩系。主要由砾岩-各种砂岩-泥岩-灰质泥岩-煤层以及高岭石粘土、油页岩、菱铁矿等组成。(2) 海陆交替相含煤岩系。主要由石灰岩-粉砂岩-硅、钙质泥岩-炭质页岩-煤层以及铝土矿、水云母胶岭石粘土、硫铁矿、菱铁矿等组成。1.1.3 排矸方式煤矿分露天和地下两种,露天煤
13、矿剥离和煤层顶板及上覆岩层的岩性主要是砾岩、砂岩、泥岩。回采过程中排出煤中夹石层,一般含炭砂岩、炭质泥岩,煤矸石含有一定热值。选煤矿排矸是混入原煤中的伪顶和夹矸层,岩性主要是炭质泥岩、粘土岩、粉砂岩和伴生硫铁矿等,有一定块度、粒度,含炭、硫、铁、铝等,具有一定热值;地下采煤矸以掘进矸石为主,一般将井巷分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。开拓巷道和各种硐室的掘进排矸是岩石矸;准备巷道根据采煤层数、煤层层间距不同,掘进排矸有所不同。单一煤层时,排出主要是煤,含部分顶底岩石,作为掘进原煤,开采多煤层,掘进排出的是底板岩石。回采巷道基本是沿各可采煤层掘进,排出物大量是煤,含有煤顶或破底的部分岩石。1.1
14、.3 煤矸石产生现状露天煤矿露采工程中的破岩工艺多采用钻孔爆破、铲斗机械装运矸石,煤层中夹层也一同装运到排土场,为混合煤矸石;地下掘进井巷总的可分为岩巷、煤巷、半煤岩巷。煤矿广泛应用钻眼爆破方法掘进破岩,井巷施工断面上的岩石分层或夹有薄煤层,在破岩时被混杂为混合煤矸石,由装岩机装入矿车,再由机车编组运出,同一矿井有多条处于不同岩层的井巷同时施工,所以一串机车拉出的是各种岩石碎块组成的混合煤矸石。第2章 煤矸石综合利用2.1 煤矸石利用途径煤矸石综合利用,不外乎是煤矸石发电、生产建材、无污染复垦、工程应用等大型宗量利用和高科技、高附加值的深加工利用。2.1.1 国外利用途径研究(1) 德国柏林大
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