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超微纳米气泡特性及其对粉煤灰矿化反应强化机制
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作者 尹希文 于秋鸽 +4 位作者 孙晓冬 甘志超 崔勇 岳海荣 王志会 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期141-152,共12页
利用粉煤灰与烟气CO_(2)发生矿化反应制备矿井注浆充填材料不仅可解决煤基固废利用问题,还可降低燃煤电厂碳排放,是实现煤电企业绿色低碳发展的有效技术途径。针对粉煤灰矿化反应过程中反应效率低、CO_(2)转化利用率低的问题,利用榆林... 利用粉煤灰与烟气CO_(2)发生矿化反应制备矿井注浆充填材料不仅可解决煤基固废利用问题,还可降低燃煤电厂碳排放,是实现煤电企业绿色低碳发展的有效技术途径。针对粉煤灰矿化反应过程中反应效率低、CO_(2)转化利用率低的问题,利用榆林府谷电厂粉煤灰开展毫米曝气矿化反应试验,结合反应动力学分析对矿化反应过程进行阶段划分,识别了各阶段影响粉煤灰矿化反应效率的主要因素,提出超微纳米曝气提高粉煤灰矿化反应效率新思路。同时,采用纳米粒径追踪仪、Zeta电位仪定量表征了超微纳米气泡物化特性,开展了超微纳米曝气矿化反应试验,揭示了超微纳米气泡对粉煤灰矿化反应的强化机制。研究结果表明:①粉煤灰与CO_(2)发生矿化反应过程按降pH速率不同分为慢速(Ⅰ)、快速(Ⅱ)、慢速(Ⅲ)三个阶段,第Ⅰ阶段起主导作用的是CO_(2)气体在浆液中的扩散、溶解速率,第Ⅱ、Ⅲ阶段主要影响因素为粉煤灰中Ca^(2+)、Mg^(2+)浸出速率;②超微纳米气泡平均粒径D_(90)=207.55 nm、D_(50)=122.15 nm、D_(10)=81.9 nm,在水中停留时间超660 min,具有粒径小、浓度大、在水中停留时间长、比表面积大特点,可强化传质效率;③超微纳米气泡Zeta电位为-14.63~-18.05 mV,粉煤灰浆液Zeta电位为+3.34~+3.56 mV,2者相互吸附,可进一步强化传质效率;④相比毫米曝气,超微纳米曝气条件下粉煤灰矿化反应效率提高38.78%,CO_(2)转化利用率提高67.60%。研究成果可指导矿化反应器研制与工艺流程设计,促进粉煤灰无害化、规模化、资源化利用,助力实现“双碳”战略目标。 展开更多
关键词 粉煤灰 超微纳米气泡 矿化反应 CO_(2)转化利用率 强化机制
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