煤炭工业三废资源综合利用

第一篇低热值煤资源开发与利用 第1章低热值煤发电2 1.1低热值煤的资源化2 1.1.1低热值煤2 1.1.2低热值煤的资源化5 1.2流态化基础6 1.2.1流态化6 1.2.2基本概念11 1.2.3典型流化形态17 1.3循环流化床锅炉流动特性21 1.3.1压力平衡21 1.3.2两相流动22 1.3.3物料平衡23 1.4循环流化床锅炉传热特性27 1.4.1燃烧室受热面的传热27 1.4.2其他部件传热28 1.5循环流化床燃烧过程29 1.5.1流化床燃烧技术29 1.5.2燃烧过程分析31 1.5.3燃料热量释放规律34 1.6循环流化床燃烧污染物生成与控制38 1.6.1燃烧中脱硫38 1.6.2氮氧化物生成与控制41 1.6.3汞排放与控制46 1.7低热值煤循环流化床发电技术46 1.7.1循环流化床发电技术46 1.7.2热值对循环流化床燃烧发电性能的影响51 1.7.3低热值煤循环流化床燃烧发电辅机系统58 1.8低热值煤发电技术存在的问题与挑战63 1.8.1装机容量与地区资源合理配置63 1.8.2技术发展中的问题与应对措施65 参考文献67 第二篇煤系固体废物利用与处置 第2章煤系固体废物的分选与加工70 2.1煤系固体废物中回收有用矿物70 2.1.1从煤矸石中回收煤炭70 2.1.2从煤矸石中回收硫铁矿84 2.1.3以煤矸石生产高岭土87 2.1.4富镓煤矸石中镓的提取90 2.1.5粉煤灰中回收有用元素93 2.2煤矸石生产含铝化合物101 2.2.1结晶氯化铝的生产工艺101 2.2.2聚合氯化铝的生产工艺103 2.2.3煤矸石生产氢氧化铝和氧化铝106 2.3煤系固体废物生产化工产品113 2.3.1煤系固体废物制备白炭黑113 2.3.2煤系固体废物生产沸石分子筛118 2.4粉煤灰其他利用技术127 2.4.1粉煤灰制备硅铝合金127 2.4.2粉煤灰高分子材料填充剂128 2.4.3粉煤灰制备微晶玻璃133 参考文献136 第3章粉煤灰提取氧化铝138 3.1粉煤灰提取氧化铝的战略意义138 3.1.1粉煤灰及其性质138 3.1.2高铝煤炭及高铝粉煤灰资源148 3.1.3高铝粉煤灰生产氧化铝的战略意义152 3.2粉煤灰酸法提取氧化铝技术154 3.2.1盐酸法提取氧化铝154 3.2.2硫酸法提取氧化铝157 3.2.3硫酸铝铵法提取氧化铝158 3.3粉煤灰碱法提取氧化铝技术158 3.3.1粉煤灰碱法提取氧化铝的基本理论158 3.3.2石灰石烧结法提取氧化铝159 3.3.3碱石灰烧结法提取氧化铝162 3.4粉煤灰生产氧化铝技术研发方向190 参考文献191 第4章煤系固体废物生产建筑材料194 4.1煤矸石生产建筑材料194 4.1.1煤矸石在水泥工业中的应用194 4.1.2煤矸石制砖210 4.1.3煤矸石陶粒219 4.1.4其他225 4.2煤矸石炉渣生产建材227 4.2.1煤矸石炉渣的产生及性质227 4.2.2煤矸石炉渣制混凝土砌块230 4.2.3煤矸石炉渣生产加气混凝土241 4.3粉煤灰在建筑材料方面的应用248 4.3.1粉煤灰在建材工业中的应用248 4.3.2粉煤灰在建筑工程中的应用270 参考文献276 第5章煤系固体废物回填及复垦利用278 5.1煤矸石回填利用278 5.1.1煤矸石回填利用对环境的影响278 5.1.2煤矸石工程回填方法及效果评价281 5.1.3煤矸石填筑路基285 5.1.4煤矸石矿井充填292 5.2煤矸石复垦利用297 5.2.1煤矸石复垦的适宜性297 5.2.2煤矸石塌陷地复垦311 5.2.3煤矸石山复垦314 5.2.4煤矸石改良土壤320 5.3粉煤灰回填及复垦利用324 5.3.1粉煤灰回填324 5.3.2粉煤灰改良土壤329 5.3.3覆土造田与纯灰种植338 参考文献340 第三篇煤矿生产废水处理与利用 第6章煤矿生产废水处理与利用344 6.1矿井水利用现状及发展方向344 6.1.1矿井水分类及排放344 6.1.2矿井水处理与利用现状345 6.1.3矿井水处理发展方向346 6.2含悬浮物矿井水处理利用347 6.2.1水质特征与去除原理347 6.2.2预处理351 6.2.3混凝、沉淀、过滤处理355 6.2.4澄清、过滤处理366 6.3含铁锰矿井水处理与利用371 6.3.1水质特征与基本原理371 6.3.2接触氧化法处理含铁矿井水374 6.3.3化学氧化法处理含铁锰矿井水377 6.4酸性矿井水处理与利用379 6.4.1水质特征与基本原理379 6.4.2石灰中和法和曝气除铁法384 6.4.3纯碱中和法和化学氧化法387 6.5高矿化度矿井水处理与利用390 6.5.1水质特征与基本原理390 6.5.2前处理395 6.5.3反渗透法处理402 6.5.4电吸附法处理405 6.6特殊矿井水处理与利用408 6.6.1水质特征与基本原理408 6.6.2化学氧化法处理含硫化物矿井水409 6.6.3高温矿井水的热源利用411 6.7矿井水井下处理与利用412 6.7.1井下基本条件及要求413 6.7.2井下压力式气水相互冲洗过滤414 6.7.3井下局部用水深度处理418 6.7.4复合沉淀与二级过滤422 6.8矿井水处理的工艺控制428 6.8.1基本原理与要求429 6.8.2自动加药和自动排泥430 6.8.3工艺过程监控434 6.8.4远程网络监控438 6.8.5自动化监控系统案例440 参考文献441 第7章煤泥水澄清及循环利用444 7.1煤泥水基本性质444 7.1.1煤泥水中悬浮颗粒性质444 7.1.2煤泥水溶液化学性质447 7.1.3煤泥水硬度和自然沉降性能454 7.2煤泥水澄清处理典型方法与工艺457 7.2.1混凝法457 7.2.2气浮法459 7.2.3矿物硬度法461 7.2.4一段浓缩、一段回收477 7.2.5两段浓缩、两段回收477 7.3煤泥水澄清处理常用设备478 7.3.1耙式浓缩机478 7.3.2深锥浓缩机485 7.3.3倾斜板沉降设备485 7.3.4其他澄清设备486 7.4煤泥水澄清控制488 7.4.1常见的煤泥水澄清控制方法488 7.4.2基于硬度浓度双控的煤泥水澄清控制方法492 7.4.3基于分形维数调节的煤泥水澄清控制方法探索493 7.5煤泥水循环利用496 7.5.1煤泥水闭路循环要求标准496 7.5.2煤泥水闭路循环影响因素496 参考文献497 第四篇煤化工废水处理与利用 第8章煤化工废水处理与利用500 8.1煤化工废水分类与处理利用现状500 8.1.1分类500 8.1.2废水的共性及危害500 8.1.3处理利用现状501 8.1.4分质利用模式502 8.2煤焦化废水处理505 8.2.1煤焦化生产工艺505 8.2.2水质水量特征507 8.2.3典型处理技术509 8.3煤气化废水处理530 8.3.1煤气化生产工艺530 8.3.2水质水量特征534 8.3.3典型处理技术536 8.4煤液化废水处理540 8.4.1煤液化生产工艺540 8.4.2水质水量特征545 8.4.3典型处理技术546 8.5煤化工企业废水深度处理与回用556 8.5.1煤化工企业废水回用途径及要求556 8.5.2煤化工废水回用处理技术557 8.5.3典型煤化工企业废水深度处理案例586 参考文献588 第五篇煤矿瓦斯的开发与利用 第9章煤矿瓦斯赋存与抽采596 9.1煤矿瓦斯的来源与赋存596 9.1.1煤矿瓦斯的成分与来源596 9.1.2煤矿瓦斯的赋存特征599 9.1.3煤矿瓦斯与常规天然气的比较604 9.2煤矿瓦斯抽采技术608 9.2.1煤层瓦斯的地面抽采技术及方法608 9.2.2煤层瓦斯井下抽采技术及方法611 9.2.3低透气性煤层及煤层群强化抽采技术及方法625 参考文献632 第10章瓦斯安全输送与预处理技术634 10.1煤矿抽采瓦斯及其浓度特征634 10.1.1抽采瓦斯浓度变化特征634 10.1.2瓦斯浓度的常规分类634 10.2煤矿瓦斯安全输送技术635 10.2.1安全输送的技术要求及方法635 10.2.2安全输送系统及装备636 10.3煤矿抽采瓦斯的净化技术636 10.3.1抽采瓦斯的杂质特征636 10.3.2净化除尘636 10.3.3煤矿瓦斯混合气体脱水639 10.3.4杂质气体的脱除643 10.4我国煤矿瓦斯抽采利用现状及发展前景643 10.4.1我国煤矿瓦斯抽采利用现状概述643 10.4.2煤矿瓦斯资源化利用的发展前景647 参考文献651 第11章低浓度煤矿瓦斯富集及综合利用652 11.1低浓度煤矿瓦斯浓缩提纯技术652 11.1.1变压吸附技术652 11.1.2膜分离技术657 11.1.3低浓度瓦斯浓缩提纯工业示范661 11.2抽采低浓度瓦斯综合利用技术662 11.2.1抽采低浓度瓦斯发电技术662 11.2.2辅助燃料发电技术665 11.3矿井乏风瓦斯减排及综合利用技术665 11.3.1辅助燃料发电技术665 11.3.2主燃料发电技术667 11.3.3乏风瓦斯催化燃气轮机技术669 11.3.4煤矿乏风瓦斯氧化系统工业示范673 参考文献674 第12章高浓度煤矿瓦斯的资源化利用676 12.1高浓度煤矿瓦斯能源利用676 12.1.1直接用作燃料676 12.1.2发电技术678 12.1.3燃料电池发电技术682 12.1.4煤矿高浓度瓦斯热电冷三联产工艺685 12.2煤矿高浓度瓦斯化工利用688 12.2.1间接转化技术688 12.2.2直接转化技术697 12.2.3其他化工转化技术703 参考文献714