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胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰
一、 技术研发背景 (1 1 )近年来我国垃圾焚烧飞灰产生量快速大幅增长,处置能力严重不足随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高,生活垃圾产生量大幅增加,年产生垃圾量约为 2.5 亿 t,占世界总量的 1/4,相当长一段时间内还将以每年8%-10%的速度增长。目前我国垃圾焚烧飞灰的处置受场地和技术的制约越来越严重,局部地区已出现不能及时安全处置或处置成本过高而不能维持运行的尴尬局面,并严重阻碍了这部分地区生活垃圾处置由传统填埋向焚烧发电的转型。 (2 2 )垃圾焚烧飞灰属于危险废物,需得到妥善处置根据《国家危险废物名录》,垃圾焚烧飞灰属于危险废物。垃圾焚烧飞灰对环境和人类生活的危害在于其重金属不能依靠水体和土壤自身的净化作用消除,只能迁移。由于重金属容易在生物体内聚积,随着时间的推移,当重金属在生物体内积聚到一定量以后就会导致生物体畸形或导致突变,甚至生物体死亡。重金属对人体的另一危害途径是通过食物链传递。例如,生活在重金属含量较高环境下的鱼、虾体内会富集重金属,一旦这些食物被人体摄入,经过一段时间的积累,就会对人体健康造成极大的危害。特别是发生在日本的由汞污染引起的“水俣病”和由镉污染引起的“骨痛病”事件、以及在欧洲陆续发现的由重金属污染导致的一系列公共卫生健康问题,都使重金属污染引起人们广泛的关注。垃圾焚烧飞灰中的二噁英是一种非常稳定的亲脂性固体化合物,可溶于大部分有机溶剂,容易在生物体内积累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄积性等特点。 未来随着垃圾焚烧飞灰产量的快速增加,如果不能妥善解决无害化处置垃圾焚烧飞灰的问题,不但会制约垃圾焚烧产业的健康发展,同时会对该地区的环境造成严重影响。 (3 3 )垃圾焚烧飞灰的处置问题已经受到了国家相关部门的高度重视2016 年 10 月,国家住建部、发改委、国土部、环保部联合发文《关于进一步加强城市生活垃圾焚烧处理工作的意见》(简称《意见》),意见提出在生活垃圾设施规划建设运行过程中,应当充分考虑垃圾焚烧飞灰处置出路,鼓励跨区域合作,提出“推进区域性垃圾焚烧飞灰配套处置工程建设”,统筹生活垃圾焚烧与垃圾焚烧飞灰处置设施建设,并开展垃圾焚烧飞灰资源化利用技术的研发与应用。 (4 4 )北京地区的垃圾焚烧飞灰处置问题十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投产 5 座垃圾焚烧厂:鲁家山垃圾焚烧厂、高安屯垃圾焚烧厂、海淀大工村垃圾焚烧厂,顺义垃圾焚烧厂,南宫生活垃圾焚烧厂,2018 年北京市正在加紧推进建设阿苏卫、通州、顺义二期、密云、怀柔 5处垃圾焚烧厂,按照规划到“十三五”末,北京市垃圾焚烧飞灰年产生量将达35 万吨以上,目前北京市的垃圾焚烧飞灰处置方式主要为水泥窑协同处置和制备陶粒资源化利用,这两种处置方式的消纳能力无法满足北京市的需求,垃圾焚烧飞灰无害化处置迫在眉睫。基于以上现状,研发团队开发出了一种可安全并大规模资源化利用垃圾焚烧飞灰的新技术¬——深部胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术。 二、技术原理 (1 1 ) 全固废充填料强度形成机理 胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术充分利用了“硅的四配位同构化效应”和“复盐效应”。钙矾石(Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O)是普通水泥混凝土中最常见的复盐矿物,也是大部分地下采矿胶结充填硬化体中最常见的复盐矿物。钙矾石的溶度积常数为 1.1*10-40 。本项目组的前期研究结果表明,钙矾石在水中的饱和铝离子浓度比水淬高炉矿渣微粉在水中的饱和铝离子浓度低10 倍以上。因此在有足够 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 离子供给的体系中,钙矾石的结晶将能持续促进水淬高炉矿渣微粉中的铝氧四面体从矿渣的玻璃体网络中体解出来,从而促进矿渣中较高聚合度的硅-铝氧四面体的链接被破坏,形成大量的活性硅氧四面体或硅氧四面体团,为发生硅的四配位同构化效应或形成 C-S-H 凝胶奠定基础。其中钢渣主要为胶凝体系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面体。而钢渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在胶凝体系中起到与 Ca 2+ 类似的作用。较大量的脱硫石膏主要为体系提供源源不断的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚烧飞灰的主要成分为垃圾焚烧后产生的无机物和重金属等,当烟气净化采用干式或半干式反应法时,另含有一些反应生成物(如 CaCl 2 、CaSO 4 )和部分未完全反应的 Ca(OH) 2 等物质。可为胶凝体系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同时垃圾焚烧飞灰中有含量较高的 Cl- ,在矿渣水化过程中会形成含氯水化产物水化氯铝酸钙,氯盐在矿渣水化过程中会形成 NaOH 等碱性物质,提高液相碱度,促进矿渣水化的进一步进行。 (2 2 )重金属固化的机理 胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术在胶凝材料的水化过程中实现了对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化,胶凝材料的主要水化产物为钙矾石、C-S-H 凝胶和类沸石矿物等,几种产物对该体系固化重金属均有贡献。重金属元素能够以类质同象的方式进入钙矾石的晶格而被固化,而 C-S-H凝胶具有很强的吸附重金属的能力。另一方面,以砷菱铅矾-砷铅铁矾类复盐矿物((Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 )为代表的含砷铅矾类复盐矿物也可以在砷、铅化合物的参与下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等离子,因此也能促进体系中矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏的消耗,这类复盐在水中的溶解度极低。在较高 pH 值条件下,这类复盐的结晶可以使砷和铅在水中的浓度都达到饮用水的标准。近些年的研究结果还表明,砷和铅可以进入类沸石相的水化硅铝网络体中平衡电荷,或作为网络体骨干的一部分而被高度固化。 (3 3 )二噁英固化的机理 二噁英(dioxin,DXN),化学名为二氧杂环乙烷,标准状态下一般呈白色固体,无色无味;熔点约为 303~305℃,当温度达到 705℃以上时开始分解;难溶于水,美国环保局(US EPA,1900)推荐 2,3,7,8—TCDD 的水溶解度为 19.3ng/L,易溶于有机溶剂和脂肪;二噁英的蒸气压很低,大致为 8.3×10-13 ~4.8×10 -8 mmHg,一般随取代氯原子数目的增加而降低,在大气环境中超过 80%的二噁英分布在大气颗粒物中。大部分的二噁英在生物体内不易被代谢,具有生物蓄积与生物放大作用。现行的垃圾焚烧技术的炉内温度可以达到 850℃~900℃,绝大部分二噁英已经被分解,加之二噁英具有极低的溶解度和饱和蒸汽压和极高的脂溶性,所以垃圾焚烧飞灰中二噁英通过溶解于水中和挥发传播的比例很小,只可能通过随垃圾焚烧飞灰颗粒进入土壤和水环境以造成污染,本技术通过物理包裹的方法断绝了其污染传播途径,具体为矿渣基胶凝材料-垃圾焚烧飞灰水化反应所形成的固化体系中含有大量的 C-S-H 凝胶,其紧致的结构可降低整体固化体的渗透性,把含二噁英颗粒包裹固定其中。
北京科技大学 2021-04-13
山东一飞药业股份有限公司
山东一飞药业股份有限公司成立于2010年,是一研究、开发、生产精细化工、医药中间体、饲料添加剂的专业生产厂家。公司坐落在有临盘油田的资源丰富的临邑,占地100亩,属于高新技术企业。公司研发生产技术力量雄厚,在济南大学拥有独立的研发团队和研发实验室,并与山东大学、中科院等各大院校进行着深度合作,具有很强的研发能力和中试生产能力。还可以进行高精端产品的定制和技术的转让。 公司产品根据用途目前分三大部分,为饲料和食品添加剂、医药中间体和石油助剂。饲料添加剂致力于整个甜菜碱系列产品的研究与生产,主要生产高品质医药用和食品用甜菜碱系列、水产诱食剂系列、抗生素替代系列、季铵盐系列,并不断进行技术革新,技术处于领先地位。中间体和石油助剂主要生产哌啶酮系列、蒽系列和氯甘油系列等。公司产品60%用于出口。主要出口国家有日本、韩国、巴西、墨西哥、荷兰、美国、德国、东南亚等,受到国内外客户的一致好评。 公司注重品质,生产中控严谨,通过了ISO9001,ISO22000和FAMI-QS认证。严谨的态度保证了国内外高精端产品质量,通过了海内外多家大集团的验收和评审,赢得了客户的信赖和长期合作。  
山东一飞药业股份有限公司 2021-08-24
【高教前沿】重庆师范大学副校长贾韬:拥抱人工智能,但可以“让子弹飞一会儿”
在第62届中国高等教育博览会期间,重庆师范大学副校长贾韬接受了中国教育在线的专访,就高等教育的数字化转型、人工智能对教育的挑战等问题分享了观点。
中国高等教育博览会 2024-12-20
脉冲红外热像(热波)无损检测设备及技术
1、成果简介 脉冲红外热像(热波)无损检测设备以闪光灯为热激励源,以红外热成像方式检测物体的内部缺陷,具有单次检测面积大、速度快、非接触、可单面检测、不必拆下总装后的部件、可在外场使用等优点。是一种适合于大型复合材料和金属板壳结构内部缺陷检测的可视化、数字化、定量化的检测设备。主要检测对象有:航空航天复合材料结构的内部分层、脱粘、异物和撞击缺陷;蜂窝结构和夹层结构的内部分层、脱粘、积水;各类多层胶接结构的脱胶;铝蒙皮和金属板背面的腐蚀;热障涂层的内部脱粘、厚度不均;固体发动机绝热层和包覆层脱粘;壁画空鼓,等等。该设备和技术是自2001年以来4.5次国家自然科学基金、3次航空科学基金、2次航天支撑技术基金共同资助下积累的自主创新研究成果,有广阔的应用前景。 典型技术指标: 脉冲能量:3000~6000J; 图像分辨率:320*240~640*480; 检测时间:10~20s; 单次检测面积:500mm*375mm及以上。 具体指标可根据实际需要的技术、经济性能合理调整。2、应用说明 用于各类材料、结构内部缺陷的无损检测,如航空、航天复合材料结构的内部分层、脱粘、异物和撞击损伤,蜂窝结构和夹层结构的内部分层、脱粘、积水,铝蒙皮和金属板背面的腐蚀,热障涂层的内部脱粘、裂纹,固体发动机绝热层和包覆层脱粘。应用单位有航天二院201所、北京卫星制造厂,技术合作单位有航天6院389厂、北京航空材料研究院。3、效益分析 该设备和技术是自2001年以来4.5次国家自然科学基金、3次航空科学基金、2次航天支撑技术基金共同资助下积累的自主创新研究成果,具有国际先进的技术水平,有台式、移动、便携形式,有广阔的应用前景。
北京航空航天大学 2021-04-13
一种液电脉冲激波发生器
本发明公开了一种液电脉冲激波发生器。包括高压电极、低压 电极、绝缘结构件以及金属外筒等,高、低压电极尖端为棒-棒电极, 并进行端部表面椭球面平滑处理,保证液体中击穿电压的稳定性和烧 蚀寿命。绝缘结构件、高、低压电极配合形成旋转抛物面空腔,高、 低压电极之间的放电间隙中点位于抛物面的焦点,保证液电放电形成 的直达波和反射波定向径向辐射,有效提高液电脉冲激波的强度,同 时能减少对绝缘结构件的损坏。本发明的液电脉冲激波发生器结构简 单,通用性好,可靠性高,且聚焦腔可定向提升激波的强度,应用范 围广泛。&n
华中科技大学 2021-04-14
一种提高脉冲涡流检测信号信噪比的方法
本发明提出一种用于提高脉冲涡流检测信号信噪比的方法,通过首先从原始信号中截取某一时间区间段的一段波形,并且判断这段信号是否为不携带试件信息的纯噪声信号,如果是,则对该准周期信号进行周期延拓得到和原始信号长度相同的信号,并将原始信号与该周期延拓得到的信号相减,最后对相减后得到的信号进行中值滤波。通过采用该方法,可有效滤除脉冲涡流检测信号中各种空间电磁场干扰信号和白噪声,同时抑制信号漂移,提高仪器系统的抗干扰能力。
华中科技大学 2021-04-14
一种脉冲功率开关电路封装结构
本发明公开了一种脉冲功率开关电路封装结构。包括第一铜箔、 半导体脉冲功率开关芯片、电容、第二铜箔、铜柱、磁开关和第三铜 箔;电容的一端焊接第三铜箔,另一端焊接铜柱的一端,铜柱与电容 的中心轴垂直,铜柱的另一端穿过磁开关的中心焊接至第二铜箔的一 端,第二铜箔与电容的中心轴平行,其另一端靠近电容的一面焊接半 导体脉冲功率开关芯片的阳极,半导体脉冲功率开关芯片的阴极焊接 第一铜箔。本发明将多个外围器件与半导体脉冲功率开关封
华中科技大学 2021-04-14
一种磁约束脉冲涡流传感器
本实用新型公开了一种磁约束脉冲涡流传感器,包括底座、永磁体、激励线圈、接收线圈、航空插座和端盖,其中底座呈上端开口下端封闭的筒体,且其开口端由端盖予以封闭;永磁体呈圆环状结构,其上下端面为磁极且极性相反,同轴设置在底座的底部;接收线圈同轴设置在永磁体的内部,它的内部继续同轴设置激励线圈;航空插座设置在端盖上部,并分别用于实现激励线圈和接收线圈与外部之间的电连接。通过本实用新型,能够有效克服现有技术检测灵敏度不高的缺点,同时具备结构紧凑、便于操控和发热量低等特点。
华中科技大学 2021-04-14
电磁脉冲助推式渐进拉深成形方法及装置
本发明提供了一种电磁脉冲助推式渐进拉深成形方法,包括将 待成形板料置于凹模与凸模之间;实施预成形,使位于凸模底部的待 成形板料被压入凹模内;在待成形板料位于凸模底部的部分施加电磁 力,向下推送待成形板料;同时在待成形板料的周边均施加电磁力, 向凹模的中心推送待成形板料,使待成形板料流入凹模内;在凸模上 施加下压力,使凸模下行,使待成形板料位于凸模下部的部分被向下 拉深;反复执行冲压拉深与电磁脉冲拉深,直至完成待成形板
华中科技大学 2021-04-14
幅值、频率、脉宽可调的全固态脉冲电源
围绕功率半导体技术的发展,以体积小、重频高、易触发、可控性强、寿命 长、可靠性高等优点,逐渐取代气体开关而成为了脉冲功率源中的主导开关,脉 冲功率发生器全固态化也成为脉冲功率技术的研究热点和发展趋势。由于高功率 快脉冲源高幅值、快速上升沿下降沿,其在工业应用、环保和医疗领域中的应用 也越来越广泛。基于半导体开关的全固态脉冲电压倍增技术,及其多种拓扑的实 现方案,可以轻松实现单极性和双极性的方波高压脉冲;同时,利用半导体开关的移相控制技术和截尾技术,可实现快速下降沿和脉宽可调节的方波脉冲。
上海理工大学 2021-01-12
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