新疆天业汇合新材料有限公司,新疆 石河子市 832000
摘要：目前，煤气化渣产量大、利用率低、处理成本高且存在环境威胁，堆存和填埋仍是煤气化渣的主要处置方式。煤气化渣由于含碳量高而不能直接应用于水泥和混凝土，另外煤气化渣虽具有一定热值，但由于水分高、杂质多和含碳量低不满足锅炉燃烧要求，不能直接大量用于掺烧。当前煤气化渣的利用大多处于实验室研究阶段，成熟且可以借鉴的实践工程经验有限。如何将煤气化渣中的残炭及较丰富的硅铝铁等资源进行有效利用迫在眉睫。
太阳能沼气池关键词：煤气化细渣；资源化；利用；发展趋势车门限位器
1煤气化细渣的产生
煤气化技术是清洁高效利用煤炭资源的重要途径之一，是将经过处理的煤炭送入气化炉中经过一定压力和温度，使得煤炭转化氢气、甲烷、一氧化碳等一系列化工产品的过程。煤气化过程中气化炉炉内温度根据原煤种类和气化炉的类型从800~1700 ℃不等。煤炭在气
化炉内部会逐渐融化在底部形成熔融状态的粗渣，一些飞灰则跟随产物进入到净化装置中沉积下来，成为煤气化细渣。
碳的转化受到温度、压力和煤粒尺寸等因素的影响。煤在气化炉的高温高压下将会发生复杂的物理化学反应，产生的煤气化细渣由于气化炉的高温灼烧，内部化学性质较为稳定，含有超过20%（质量分数）的碳未被燃烧。
bbzs煤气化细渣粒径在50~200 μm之间的质量占比为72%，形状一般呈球形颗粒和不规则蜂窝孔形颗粒，表面氧化严重，比表面积可达258.29 m2/g，粗糙度大，燃烧特性与劣质烟煤相当，着火温度在601.6 ℃左右，由于含有较多碱金属氧化物，因此煤气化细渣pH值大多为碱性。煤气化细渣一般为灰黑粉末状，细渣成分与煤种、生产工艺以及运行工况相关，主要取决于煤中的无机、有机组分，煤气化细渣中的无机组分主要由钙铁铝硅酸盐和矿物质熔体组成，有机组分主要为未充分燃烧的残碳并且分散在无机组分中。
我国部分产煤地区煤气化细渣化学组成，煤气化细渣主要由C、SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O组成，重金属元素Zn、Cu、Mn和Cr大多集中在煤气化细渣中且含量都大于50 μg/g。尽管煤气化细渣化学组成基本相同，但由于煤气化细渣的产地、炉型不同，因而
煤气化细渣的组分含量有显著差异。
2煤气化细渣资源化利用途径及研究进展
2.1用于建筑领域
目前不同地区的煤气化细渣性质有较大差异，因此煤气化细渣在建筑领域的应用要考虑煤气化细渣性质和所需产品的要求，选择满足要求的煤气化细渣进行利用，如应用于水泥时，需选择较低含碳量的煤气化细渣。煤气化细渣可充当水泥细骨料或添加剂。
煤气化细渣比表面积较大，具有活性炭的性质，可通过改性后增大其比表面积和吸附容量制备吸附材料，改性后的煤气化细渣可用于处理废水中的染料或重金属离子，也可去除其他污染物质。一部分学者研究了以煤气化细渣作为原材料制备染料吸附剂。
2.3在水泥和混凝土填料方面的应用
煤气化渣在建筑材料方面的应用主要包括制备水泥、混凝土填料、陶粒、墙体材料以及砖
材等，其中制备水泥、混凝土是煤气化渣规模化消纳的重要途径。因为煤气化渣中包含大量的活性SiO2和Al2O3,因此可作为水泥和混凝土的骨料和掺合料，但使用时其烧失量要求低于10%(GB/T1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》。
2.4改良土壤
煤气化细渣中含有与作物生长有关的成分主要是二氧化硅和氧化钙，能够调节土壤酸碱度，促进植物生长，但煤气化细渣中含有较多重金属元素，根据国家标准GB15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》，规定了农用地土壤中镉、汞、砷、铅、铬的风险管制值，因此煤气化细渣在土壤改良中的应用受到限制。
2.5在制砖方面的应用
制砖是煤气化渣在建筑材料方面的消纳途径，由于煤气化渣与工业砖的化学成分相似，将煤气化渣、粉煤灰和煤矸石等作为主要原料，混合料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3经水化形成的硅铝型玻璃体与水化后的CaO反应后形成水化硅(铝)酸钙胶状玻璃体，再经特殊工艺可制备出可以满足国家标准的工业用砖，可实现节能环保并具有发展前景。
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外用药酒2.6分选利用
随着资源逐渐枯竭，世界各国逐渐重视煤气化细渣资源化利用。煤气化细渣主要由大量非晶态铝硅酸盐以及少量晶态矿物质组成，其化学组成主要由碳、硅、铝、钙等元素的氧化物、硫酸盐或碳酸盐组成，一些金属元素在煤气化的过程中在煤气化细渣中富集，但由于高温熔融混杂在一起，如果能够通过经济环保的方法将碳和氧化物分选出来，将大大提高煤气化细渣资源化利用的价值。
2.7在工业材料方面的应用
由于煤气化渣具有比表面积大、孔隙发达、碳硅铝含量高等特征，用于高值化利用主要包括制备催化剂载体、橡塑填料、碳硅复合材料、聚合氯化铝絮凝剂、陶瓷材料等工业材料领域，但大都处于实验室研究阶段，实现规模化利用仍需一定条件。
2.8氧化物的分选利用
煤气化细渣中富含多种金属和非金属氧化物，如果能够分选利用将极大开发煤气化细渣的利用潜力。发达国家煤气化细渣利用率较高，如荷兰已经达到98%以上，一些国家采用磁
选、筛分等技术从煤气化细渣中将Fe2O3、Fe3O4等磁性矿物质分选出来。由于我国铝土矿资源不足，国内2019年铝土矿进口量突破一亿吨，仅2020年上半年铝土矿进口量约为5830万吨，对外依存度较高。因此，可以将含铝超过30%的煤气化细渣进行铝再生，利用其中的铝元素生产聚合氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铝铁、氢氧化铝等十几种铝系产品。
3结论
在环境恶化、重视低碳、环保的背景下，如何实现对煤气化细渣资源化、高效化的利用对我国煤炭化工产业绿、可持续发展有着十分重要的意义。目前我国煤气化细渣的资源化利用还处在起步阶段，煤气化细渣的利用多用于建筑材料、掺烧或分选利用，煤气化细渣的深度开发利用的仍然存在很多问题。技术、成本、距离等因素制约了煤气化细渣资源化利用的发展，煤气化细渣的资源化利用应遵循因地制宜、量材适用、就近利用的原则，加大对煤气化细渣资源化利用研究的投入，依靠煤气化工厂建立一套煤气化细渣利用的配套设施来实现煤气化细渣从废弃物向商品的转化。
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