我国能源结构特点为富煤、贫油、少气,煤化工行业发展充满机遇和挑战.煤气化技术是现代煤化工的前端支柱,是实现煤炭清洁、高效、绿色、低碳利用的有效途径,具有重要的国家战略意义.煤气化技术规模化应用产生的大量固体废弃物(煤气化渣)的处置,是煤化工基地当前迫切需要解决的问题.分别从国内具代表性煤化工基地的气化灰渣粒度组成、矿物构成、微观形貌、表面性质和持水特性等理化性质入手,对比分析不同炉型、产地、气化工艺等条件下的灰渣特点.灰渣物性特点的差异化与气化工艺、炉型、煤种等因素均相关.灰渣主要组分为硅铝矿物等,其中粗渣粒度普遍偏大;细渣残炭质量分数一般在20％左右,且其表面含氧官能团丰富.此外,细渣因其孔隙率高,含水率较高.基于气化灰渣理化性质,系统归纳了目前报道的气化灰渣提质方法,提出炭-灰分离是实现气化灰渣减量化与资源化利用的重要前提.从高效回收微细粒矿物角度考虑,浮选是最合适的炭-灰分离方法,但由于残炭发达的孔隙结构与含氧亲水性基团的存在导致可浮性差,目前生产成本较高;从降低生产成本、提高处理量角度考虑,重力分选方法是首选,但存在分选下限高的问题;而磁力分选则对铁磁性矿物含量高的灰渣更具有针对性,不具有普遍适用性.综上分选分离方法特点,研制规模化分选设备、研发新型高效浮选药剂与浮选方法及开发高效低耗的气化灰渣分级分选的联合分选工艺是后续炭-灰分离领域的研究重点.此外,系统总结了气化灰渣资源化利用研究进展.建工建材等应用领域可实现气化灰渣的规模化消纳,是提高固废综合利用率的首要利用方向,但需进一步研究气化灰渣干燥脱水、重金属析出等后续问题;生态修复、锅炉掺烧、碳材料制备、吸附/催化剂制备等领域可实现气化灰渣的高值化利用,亦应充分考虑市场容量问题.以下游市场为导向,综合考虑技术现状、成本核算、市场消纳等因素,结合高效分离与分质利用理念,是实现气化灰渣资源化利用的有效途径,保证企业效益和环保效益,同时也是实现煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展的重要补充.

固体废弃物;煤气化渣;浮选;重力分选;资源化利用

范宁;张逸群;樊盼盼;樊晓婷;王婕;王建成;董连平;樊民强;鲍卫仁

山西煤炭进出口集团有限公司,山西太原 030006;太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024

洁净煤技术

[1]范宁;张逸群;樊盼盼;樊晓婷;王婕;王建成;董连平;樊民强;鲍卫仁-.煤气化渣特性分析及资源化利用研究进展)[J].洁净煤技术,2022(08):145-154

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