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煤炭科学技术
煤炭科学技术

王金华

月刊

0253-2336

cst410@china.com

010-84262920 84262926

100013

北京和平里青年沟路5号

煤炭科学技术/Journal Coal Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>该刊为实用性的技术类刊物。辟有技术经验、实验研究、问题探讨、专家论坛、新产品、科技信息等栏目。是全国优秀期刊之一，第二届全国科技期刊评比获二等奖。读者对象为有关专业的科研生产设计教学管理等单位的工作者。
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    基于无人机影像的露天煤矿短期生产计划可视化编制

    付恩三白润才张雯慧袁杰...
    222-234页
    查看更多>>摘要：为提高露天煤矿短期(日、周)生产计划编制效率、快速分析设备计划完成情况以及可视化设计和直观性表达的效果,提出基于无人机影像数据进行短期生产计划快速编制,利用C++语言开发了基于无人机影像的露天煤矿短期生产计划可视化软件系统(Intelligent Mining Design Software Sys-tem),简称"IMDS"软件.结果表明:①采用无人机影像数据进行短期计划的编制可视化视觉效果增强;②采用无人机影像数据进行局部 1500 m×1 500 m范围的露天煤矿采场台阶线自动生成,用时为 17.392 s,而人工绘图需要 5 min;③利用软件平台编制周计划、日计划,降低采矿人员需要反复去现场查验的频率以及突破传统采矿实体、块体算量的复杂性,内部预设设备能力分析模块,直接分析出短期计划内设备完成情况信息;④基于影像数据进行斜坡道快速绘制,自动计算坡道填挖土方量,实现运输道路修筑的精准性;⑤"IMDS"软件提供十大功能模块,235个子功能,可实现对无人机影像数据短期计划编制和基于三维地质实体模块的月度、年度计划快速工程量和工程位置精准确定的编制;⑥短期生产计划编制后,可通过数据发布的方式将短期生产计划发布至露天煤矿综合管控平台,实现计划数据直观展示,实现数据一数一源,保证了数据的准确性和安全性.该系统软件的开发,有助于促进智能化采矿设计软件系统的进一步发展.

    无人机可视化露天煤矿影像数据短期计划

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    TEPA改性Cu-BTC@SiO2复合气凝胶制备及其捕集CO2特性研究

    周刚杨思奥王凯丽董晓素...
    235-247页
    查看更多>>摘要：在"碳达峰、碳中和"这一国家重大战略背景下,CO2 捕集已经成为当前重大科技发展方向.固体吸附剂吸附法在CO2 的捕集过程中应用广泛,其中SiO2 气凝胶具有成本低、合成方法灵活、分离效率高、表面易修饰等优点.然而,SiO2 气凝胶材料也存在CO2/N2 吸附选择性低,CO2 吸附容量有待继续提高等缺陷.为解决上述问题,制备了一种Cu-BTC@SiO2 复合气凝胶CO2 吸附材料.首先,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和氮气吸脱附测试对材料表面化学和孔隙结构进行了系统表征.然后,通过二氧化碳吸附测试对其CO2 吸附量、选择性吸附、循环吸附进行了研究.最后,采用理论与试验研究结合的方法,对吸附剂的CO2 吸附动力学进行了研究.结果表明:Cu-BTC与SiO2 气凝胶具有结构协同作用,与Cu-BTC复合后的SiO2 气凝胶不会改变材料的Si-O-Si骨架结构,同时可以保持Cu-BTC的晶体结构不受到损坏.复合材料具有 726.431 m2/g的高比表面积,570.781 m2/g的微孔比表面积和 0.184 cm3/g的高微孔体积.负载四乙烯五胺(TEPA)后CO2吸附量高达 3.20 mmol/g,CO2/N2 选择性吸附系数为 40.8,循环 10次CO2 吸附循环,吸附容量仅下降 14%,提高了SiO2 气凝胶材料的CO2 吸附容量和吸附选择性.Avrami分数动力学模型对吸附试验结果拟合相关系数为 0.99,且Avrami指数nA为 1.9表明吸附剂对CO2 的吸附是非均质的多层吸附,既有物理吸附又有化学吸附,且以物理吸附为主.利用具有丰富微孔结构的金属有机骨架材料Cu-BTC与SiO2 气凝胶进行复合,使复合材料具有分级微/介孔结构,通过增强分子间作用力(范德华力)来增强材料对CO2 的物理吸附;使用TEPA对材料进行浸渍改性,利用有机胺和酸性气体之间的酸碱相互作用来增强材料对CO2 的化学吸附.

    SiO2气凝胶Cu-BTCCO2吸附吸附动力学碳中和

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    气化渣残炭粒子电极的制备及电催化性能研究

    闫琪李健朱菊芬温家乐...
    248-256页
    查看更多>>摘要：煤化工产业是我国的经济支柱之一,煤气化渣和气化废水是煤气化过程中产生的废弃物,目前处理方式过于简单,对环境造成很大污染.以微乳液作为捕收剂对煤气化细渣进行浮选,采用工业分析仪、FTIR(傅里叶红外光谱仪)、BET(比表面积测试)、SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射分析)、Raman(拉曼光谱)、XPS(X射线光电子能谱)等表征手段对残炭进行了理化性质分析,采用CV(循环伏安法)、EIS(电化学交流阻抗谱)测试分析残炭电化学性质,并考察残炭作为粒子电极在三维电化学体系的电化学性能和稳定性,研究了其作为粒子电极的可行性,提出残炭粒子电极去除氨氮机理分析.结果表明:浮选残炭具有较高的比表面积,孔结构以介孔为主,此外,残炭中部分碳因石墨化而展现出一定的导电性,为其在电化学应用方面提供了基础.另外,残炭粒子电催化体系电阻较小,有利于加快电荷转移速率.在相同条件下降解氨氮废水,残炭粒子三维电催化体系比二维电催化体系氨氮去除率高 19.82%,其具有一定的催化能力.在残炭粒子电极循环试验中,残炭粒子重复使用 5次,氨氮的去除率仅下降了 5.3%,这一结果表明残炭粒子电极具有良好的稳定性.开发出一种新型的三维电催化体系中的粒子电极材料,通过系统的表征和性能评估,证明了气化渣残炭粒子电极在提高废水处理效率方面有巨大潜力.残炭粒子电极的开发为气化渣的资源化利用提供了新思路,同时也为废水降解处理技术提供了新方法.

    煤气化渣浮选残炭残炭粒子电催化氨氮废水

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    矿区复垦地人工生态系统碳汇能力与生物多样性功能协同效益解析

    张小平李梓琛王瑜武志瑶...
    257-266页
    查看更多>>摘要：矿区土地复垦是加快生物多样性恢复,推动矿区转型发展,实现碳源向碳汇转化的必然措施.当前关于复垦地人工生态系统碳汇能力和生物多样性恢复的定量评估以及二者协同增效作用的研究仍较少.以准格尔旗黑岱沟露天矿区的各排土场为研究区域,结合样地调查与遥感数据,计算复垦土地植被与土壤的碳汇量,对不同恢复模式下各区域进行灰色关联分析,评估复垦地人工生态系统生物多样性维护功能与碳汇能力协同效益的规律.研究结果表明:①研究区域生物多样性极重要、高度重要、重要、一般和不重要区域的面积占比分别为 2.28%、8.29%、15.67%、25.27%、48.50%.复垦区人工生态系统中,乔木+灌木+草本配级的生物多样性指数高于其他恢复模式,主要位于内排土场、北排土场中部,以及东沿帮排土场中部和南部.人工生态系统有林地的生物多样性维护功能的重要值较高,多数区域位于边坡或平台边缘.②植被碳汇量排名前 9位的区域均为乔木+灌木+草本的植被类型,且该种植被恢复模式的平均碳汇量(32.224 g/(m2·a))高于其他植被恢复模式.乔木+草本植被恢复模式的平均土壤碳汇量最高(18.164 g/(m2·a)),其次为乔木+灌木+草本恢复模式(16.909 g/(m2·a)).草本植被恢复模式下(主要位于东排土场和北排土场)的植被碳汇量(5.897 g/(m2·a))和土壤碳汇量(6.237 g/(m2·a))均是所有恢复模式中最低的.复垦地碳汇能力整体上呈现出森林生态系统＞农田生态系统＞草地生态系统的规律.③植被、土壤碳汇量与生物多样性维护功能评估结果的灰色关联指数分别为 0.735和 0.710,均显著相关.影响因子分析结果表明,随着物种丰富度指数和多样性指数值的增加,植被碳汇量也逐渐增加;随着海拔的升高和复垦年限的增加,土壤碳汇量呈上升趋势.

    矿区复垦地植被碳汇量土壤碳汇量生物多样性灰色关联分析

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    神东矿区煤炭开采对植被净初级生产力的影响

    牛鸿波田少国祖鹏举曹满红...
    267-277页
    查看更多>>摘要：神东矿区煤炭开采对当地生态环境,特别是植被生长,产生了重要影响.为了定量描述这种影响,该研究利用区域蒸散模型,计算神东矿区潜在净初级生产力(Potential Net Primary Productivity,PNP,p),并利用MODIS17A3数据集(2001-2022年)表征实际净初级生产力(Actual Net Primary Pro-ductivity,PNP,a),同时结合中国陆地生态系统逐月净初级生产力栅格数据集(PNP,al,1988-2015年),采用地理加权回归(Geographically weighted regression,GWR)模型构建校正方法,对PNP,al进行校正获取 1988-2000年的PNP,a数据,以二者之差(Human Net Primary Productivity)PNP,h表征煤炭开采的影响,评估了神东矿区煤炭开采对植被PNP的影响.结果表明:①利用GWR模型校正的PNP,al数据精度约为 0.76,校正后的PNP,al数据与MODIS17A3数据集具有较强的空间相关性,说明了校正模型精度的可靠性;②神东矿区的整体上PNP,a和PNP,h表现为先下降后逐渐恢复的趋势,但植被净初级生产力(Net Primary Productivity,PNP)并未恢复至采矿前水平.采矿前PNP,h均值和采矿后PNP,h均值分别为 21.50 g/m2、-60.20 g/m2,PNP,h<0表明矿区PNP植被生长受到采矿活动的干扰,发生退化的矿井主要分布在高强度开采区域(以C计,下同);③1996-2022年神东矿区PNP值的变化主要受气候变化和人类活动的共同影响,人类活动和气候变化对生态退化的占比分别为 35.7%、8.2%,1996-2015年人类活动贡献率指数(Relative Contribution Index,IRC)主要集中在 0.5左右,表明煤炭开采对植被退化占主导作用,2016年后光伏电站建设对PNP的影响表现出促进作用.该研究有助于理解煤炭开采对植被净初级生产力动态变化的影响,并为神东矿区的植被恢复和高质量发展提供科学依据.

    矿区生态环境净初级生产力煤炭开采光伏环境效应贡献率指数地理加权回归模型

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