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煤焦化行业在中国能源与化工领域占有重要地位。煤焦化工艺流程长、副反应众多，生产过程会产生大量种类繁多、成分复杂的煤焦化固废，这些固废大多含多环芳烃和重金属等污染物，不当的处理、利用和处置容易造成严重的环境污染。因此，开展煤焦化固废的组成与污染特性研究，对于提高煤焦化固废利用处置技术与安全管理水平具有重要意义。
本文以煤焦化固废为研究对象，系统分析了煤焦化工艺流程与产废节点，应用产生源归类解析原理构建了表征煤焦化固废共性特征的分类方法和清单，基于共性产生源分类结果对煤焦化固废的组成特性与污染特性开展了研究；同时选取焦油渣作为研究对象，探讨了焦油渣焚烧处置过程的二次污染特性。主要研究成果如下：
（1）构建了煤焦化固废共性产生源分类的方法和清单。本方法通过工业节点分析确定了煤焦化生产过程中产生的39种固体废物，应用产生源归类解析原理将产生源特征相似的煤焦化固废归类于煤气净化单元、副产物深加工单元、筛分除尘单元、废水处理单元等4个共性产生源，形成煤焦化固废共性产生源分类清单。
（2）识别了煤焦化不同共性产生源固废的组成特性。其中煤气净化单元固废挥发分、固定碳含量偏高，水分、灰分含量偏低，主要组成元素为C，物质成分以Al2O3、Fe2O3和SiO2为主；副产物深加工单元固废挥发分含量最高，固定碳含量偏高，水分、灰分含量偏低，主要组成元素为C，物质成分以Fe2O3为主；筛分除尘单元固废固定碳含量偏高，水分、灰分、挥发分含量偏低，主要组成元素为C，物质成分以SiO2和Al2O3为主；废水处理单元固废水分含量最高，灰分、挥发分含量偏高，固定碳含量最低，主要组成元素为C、O，物质成分以Fe2O3为主。
（3）识别了煤焦化不同共性产生源固废的污染物特性。其中煤气净化单元固废多环芳烃含量区间为9638~271800mg/kg，主要以2~3环的多环芳烃为主，重金属Pb、Cr、Zn、Ni含量偏高且Pb＞Cr＞Zn＞Ni＞Cu＞Cd＞As＞Hg；副产物深加工单元固废多环芳烃含量区间为59250~138190mg/kg，主要以4~6环的多环芳烃为主，重金属Pb含量偏高且Pb＞Zn＞Cr＞Ni＞Cu＞Cd＞As＞Hg；筛分除尘单元固废多环芳烃含量区间为8.17～5172.20mg/kg，主要以4~6环的多环芳烃为主，重金属Cr、Cu、Zn、Pb含量偏高且Cr＞Cu＞Zn＞Pb＞As＞Ni＞Cd＞Hg；废水处理单元固废多环芳烃含量区间为278.04～6682.90mg/kg，主要以4~6环的多环芳烃为主，重金属Zn、Cu含量偏高且Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Cd＞Hg。
（4）分析了煤、焦油渣、混合燃料（煤掺20%焦油渣）在空气氛围下的焚烧特性。煤的失重主要发生在400℃~850℃，在680℃时失重速率最大，总失重率为63.28%；焦油渣的失重分为三个阶段，第一个阶段在温度140℃时失重速率最大，第二阶段失重较为缓慢，第三阶段为主要失重阶段，在640℃时失重速率最大，总失重率为90.81%；混合燃料的失重分为三个阶段，第一阶段在120℃时失重速率最大，第二阶段失重不明显，第三阶段在700℃时失重速率最大，总失重率为80.51%。
（5）探讨了煤、焦油渣、混合燃料（煤掺20%焦油渣）在不同温度下焚烧多环芳烃与重金属的排放特性。随着焚烧温度的升高，煤焚烧烟气的多环芳烃排放因子呈先增加后减少趋势，焦油渣呈先减少后增加趋势，混合燃料呈逐渐减少趋势。烟气中主要以2~3环的多环芳烃为主，多环芳烃在烟气中的分配率远大于底渣，焚烧处置多环芳烃对大气的环境风险更高；随着焚烧温度的升高，重金属在烟气中的排放因子均呈增加趋势，500~700℃时变化不大，900~1200℃时显著增加；难挥发重金属Cu、Ni、Cr在烟气与底渣中的分配受温度影响不明显，易挥发重金属Pb、Zn、Cd、As随着温度的升高，在烟气中的分配率显著增加，对大气的环境风险提高。
本研究构建了煤焦化固废共性产生源分类清单，分析了各共性产生源煤焦化固废的组成特性与污染特性，研究了典型煤焦化固废焦油渣焚烧处置过程的二次污染特性，为建立基于固废特性的分类方法提供参考，为煤焦化固废的利用处置和安全管理提供理论支撑与科学依据。
本文以煤焦化固废为研究对象，系统分析了煤焦化工艺流程与产废节点，应用产生源归类解析原理构建了表征煤焦化固废共性特征的分类方法和清单，基于共性产生源分类结果对煤焦化固废的组成特性与污染特性开展了研究；同时选取焦油渣作为研究对象，探讨了焦油渣焚烧处置过程的二次污染特性。主要研究成果如下：
（1）构建了煤焦化固废共性产生源分类的方法和清单。本方法通过工业节点分析确定了煤焦化生产过程中产生的39种固体废物，应用产生源归类解析原理将产生源特征相似的煤焦化固废归类于煤气净化单元、副产物深加工单元、筛分除尘单元、废水处理单元等4个共性产生源，形成煤焦化固废共性产生源分类清单。
（2）识别了煤焦化不同共性产生源固废的组成特性。其中煤气净化单元固废挥发分、固定碳含量偏高，水分、灰分含量偏低，主要组成元素为C，物质成分以Al2O3、Fe2O3和SiO2为主；副产物深加工单元固废挥发分含量最高，固定碳含量偏高，水分、灰分含量偏低，主要组成元素为C，物质成分以Fe2O3为主；筛分除尘单元固废固定碳含量偏高，水分、灰分、挥发分含量偏低，主要组成元素为C，物质成分以SiO2和Al2O3为主；废水处理单元固废水分含量最高，灰分、挥发分含量偏高，固定碳含量最低，主要组成元素为C、O，物质成分以Fe2O3为主。
（3）识别了煤焦化不同共性产生源固废的污染物特性。其中煤气净化单元固废多环芳烃含量区间为9638~271800mg/kg，主要以2~3环的多环芳烃为主，重金属Pb、Cr、Zn、Ni含量偏高且Pb＞Cr＞Zn＞Ni＞Cu＞Cd＞As＞Hg；副产物深加工单元固废多环芳烃含量区间为59250~138190mg/kg，主要以4~6环的多环芳烃为主，重金属Pb含量偏高且Pb＞Zn＞Cr＞Ni＞Cu＞Cd＞As＞Hg；筛分除尘单元固废多环芳烃含量区间为8.17～5172.20mg/kg，主要以4~6环的多环芳烃为主，重金属Cr、Cu、Zn、Pb含量偏高且Cr＞Cu＞Zn＞Pb＞As＞Ni＞Cd＞Hg；废水处理单元固废多环芳烃含量区间为278.04～6682.90mg/kg，主要以4~6环的多环芳烃为主，重金属Zn、Cu含量偏高且Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Cd＞Hg。
（4）分析了煤、焦油渣、混合燃料（煤掺20%焦油渣）在空气氛围下的焚烧特性。煤的失重主要发生在400℃~850℃，在680℃时失重速率最大，总失重率为63.28%；焦油渣的失重分为三个阶段，第一个阶段在温度140℃时失重速率最大，第二阶段失重较为缓慢，第三阶段为主要失重阶段，在640℃时失重速率最大，总失重率为90.81%；混合燃料的失重分为三个阶段，第一阶段在120℃时失重速率最大，第二阶段失重不明显，第三阶段在700℃时失重速率最大，总失重率为80.51%。
（5）探讨了煤、焦油渣、混合燃料（煤掺20%焦油渣）在不同温度下焚烧多环芳烃与重金属的排放特性。随着焚烧温度的升高，煤焚烧烟气的多环芳烃排放因子呈先增加后减少趋势，焦油渣呈先减少后增加趋势，混合燃料呈逐渐减少趋势。烟气中主要以2~3环的多环芳烃为主，多环芳烃在烟气中的分配率远大于底渣，焚烧处置多环芳烃对大气的环境风险更高；随着焚烧温度的升高，重金属在烟气中的排放因子均呈增加趋势，500~700℃时变化不大，900~1200℃时显著增加；难挥发重金属Cu、Ni、Cr在烟气与底渣中的分配受温度影响不明显，易挥发重金属Pb、Zn、Cd、As随着温度的升高，在烟气中的分配率显著增加，对大气的环境风险提高。
本研究构建了煤焦化固废共性产生源分类清单，分析了各共性产生源煤焦化固废的组成特性与污染特性，研究了典型煤焦化固废焦油渣焚烧处置过程的二次污染特性，为建立基于固废特性的分类方法提供参考，为煤焦化固废的利用处置和安全管理提供理论支撑与科学依据。