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煤氣化細渣資源化利用

桂林鴻程 2023-03-21 | 閱讀：1328

煤渣立磨

煤氣化工程是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的關鍵領域,。近年來隨著煤化工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,，煤制合成氣產(chǎn)能日益提升,，由此產(chǎn)生了大量的煤氣化渣,。如何消除廢渣污染,，實現(xiàn)科學處置,、變廢為寶,，成為煤氣化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要突破的重要課題,。桂林鴻程作為煤渣立磨生產(chǎn)廠家，我們生產(chǎn)的煤渣立磨為煤氣化細渣資源化利用提供了粉磨設備助力,，可處理80-2500目氣化渣微粉,，今天為您介紹一下煤氣化細渣資源化利用。

煤氣化渣中含有部分未被氣化的碳,、重金屬以及微小顆粒物,，如果得不到妥善處理,，就會對土壤、水體和大氣造成較重的破壞和污染,。對煤氣化渣的理化特性與礦相特征進行深入研究和分析表明,，煤氣化渣除了可用于建材建工領域，還可用于土壤修復,、道路建設和鋁硅陶瓷等領域等,，是變廢為寶的好材料。

煤氣化渣可分為粗渣和細渣,。在煤氣化過程中,，煤中的大部分碳與水蒸氣、氧氣,、二氧化碳等反應生成粗煤氣（主要成分包括一氧化碳,、甲烷等），而其它無機礦物質(zhì)在高溫條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槿墼?。一部分熔渣流入氣化爐底部,，冷卻后形成顆粒較大的粗渣，粒徑多在4～9毫米之間,，約占排渣總量的80%,；另一部分熔渣由合成氣帶出，在后續(xù)的氣體凈化過程中分離出顆粒較小的細渣,，以粉末狀存在,，粒徑多在0.5毫米以下，由于未燃碳質(zhì)量較輕,，細渣中碳含量普遍大于30%,，含水率為50%～60%。

回收利用煤氣化渣,，首先需要研判渣的化學成分及影響因素,。煤氣化渣中含有的元素依次為硅、鋁,、鈣,、鐵、鎂,、鈉,、鈦。硅,、鋁主要源于煤中的礦物質(zhì)與非礦物無機物,；鐵、鈣等雜質(zhì)部分來源于煤，部分來源于氣化工藝過程的補充,。此外,，煤氣化渣含有大量不完全燃燒的成分，包括殘?zhí)己兔航沟?。煤氣化渣的礦相主要是煤中含有的黏土礦物在高溫氣化過程中經(jīng)過復雜的物理化學變化形成的,。與其它煤基固廢相比，煤氣化渣的礦相較為簡單,，主要為晶相與非晶相兩類,。研究結(jié)果表明，煤氣化渣的晶相主要為石英相,。根據(jù)煤種,、爐型及氣化工藝的不同，煤氣化渣中還會出現(xiàn)方解石,、鈣長石等晶相,。非晶相主要為無定型殘?zhí)己弯X硅酸鹽玻璃相。

煤氣化渣粒徑受原煤粒徑,、礦相、工藝條件和氣化環(huán)境等多重因素影響,。典型的煤氣化渣細渣粒徑范圍主要在0～65微米,，粗渣粒徑大多分布在38～4000微米。粗渣有多孔不規(guī)則顆粒,、光滑密實顆粒,、光滑球形顆粒、球狀物和針棒狀物5種,。細渣呈粉末狀,，有多孔不規(guī)則顆粒、絮狀物,、粘附性球狀顆粒和獨立大球形顆粒4種,。從顆粒元素分布來看，細渣中球形顆粒主要為鋁硅酸鹽礦物,，多孔狀與絮狀顆粒為碳粒,，粘附小球形顆粒為碳與無機顆粒混合體,。而粗渣中顆粒主要為鋁硅酸鹽礦物顆?；蛘咛寂c無機顆粒結(jié)合體，含碳量顯著低于細渣,。

綜合利用煤氣化渣,，不但可減少固廢堆存量，降低對環(huán)境的損害，通過資源化的工業(yè)利用還可變廢為寶,，提高企業(yè)經(jīng)濟效益,。當前我國煤氣化渣的總體利用率偏低，應用主要集中在建材建工,、土壤修復,、道路建設和鋁硅陶瓷制備等領域。

在建材建工領域,，煤氣化渣可用作水泥原料,、混凝土、建筑用磚和墻體材料,。

煤氣化渣中含有大量硅鋁氧化物,，具有一定的火山灰活性，可用作水泥原料,。未燃盡的煤渣與水泥,、石子、水混合,，可制無側(cè)限抗壓強度為3.7兆帕的水泥材料,，能夠滿足《公路路面基層施工技術規(guī)范》（UT/J034-2000）的要求。將碳含量為12%的煤氣化渣與波特蘭水泥混合,，潮濕固化14天可制得壓縮強度為5兆帕的水泥塊樣,。采用煤氣化渣替代50%～70%的黏土制成水泥，全齡期強度與原水泥強度基本相同,，抗壓與抗折強度分別達38.6兆帕和6.8兆帕,，可滿足國家《通用硅酸鹽水泥》標準。粉煤灰與煤氣化渣均具有一定的火山灰活性,，將高鈣粉煤灰與煤氣化渣作為原料,，混合配制的硅酸鹽水泥比表面積為350平方米/克，抗壓強度可達48.8兆帕,。

通過抗壓強度,、干縮性能的測試發(fā)現(xiàn)，在混凝土中摻入煤渣立磨機研磨后的粗渣,，其抗壓強度遠高于基準混凝土,，且隨著齡期延長后期強度持續(xù)上升。摻細渣的混凝土強度低于基準混凝土,，且細渣研磨后對后期強度的影響不大,。摻煤氣化渣有利于減小混凝土干縮率，煤氣化渣研磨后比表面積增大,，混凝土干縮率略有增大,。

將煤矸石、鋼渣、煤氣化渣和鍋爐渣按一定質(zhì)量比加入水,、氧化鈣和硫酸鈉,，可制得強度為普通磚強度３倍的免燒磚。例如,，按水泥20%,、豆沙石30%和煤氣化粗渣50%質(zhì)量比制備出免燒磚。將煤氣化渣,、鍋爐渣,、除塵灰、石灰,、石膏,、水泥以質(zhì)量分數(shù)35.6%、32.4%,、14%,、8%、4%,、6%混合,，可制備出符合《蒸壓灰砂磚》（GB11945-1999）和《非燒結(jié)磚垃圾尾礦磚》（JC/T422-2007）要求的免燒磚。德士古煤氣化渣摻加量為70%時,，可制得抗壓強度平均值大于7.5兆帕的墻體材料,。在鐵尾礦中添加部分煤氣化渣，可制備鐵尾礦燒結(jié)墻體材料,。當添加20%的煤氣化渣時，制備的墻體材料具有密度低于1.45克/立方厘米,、導熱系數(shù)低于0.23瓦/（米·度）,、抗壓強度高于300兆帕的優(yōu)異性能。

在鋁硅材料領域,，煤氣化渣可用于制備介孔材料,、多孔陶瓷等。

煤氣化渣含有豐富的鋁硅碳資源,，可制備附加值較高的無機材料,。如采用煤氣化渣與堿性介質(zhì)低溫固相活化與稀酸浸出的方法得到富含鋁硅的溶液，加入適當?shù)哪０鍎?，可制得比表面積高達1200平方米/克的二氧化硅介孔材料,。采用煤氣化渣、高嶺土和碳酸鈣按照11:5:4的配比,，在成型壓力10兆帕,、焙燒溫度1180攝氏度條件下，可制備多孔陶瓷。采用模壓成型工藝,，可制備孔隙率為49.20%,、平均孔徑為5.96納米的多孔陶瓷。

此外,，煤氣化渣還可循環(huán)摻燒,，用作污水處理催化劑或土壤修復添加劑等。部分煤氣化渣的含碳量較高,，可用于煤氣化爐的循環(huán)摻燒,，以降低運行成本。如將煤氣化渣,、白泥,、煤泥按一定比例混合，應用于循環(huán)流化床鍋爐燃燒,。曾有企業(yè)按照180噸/時的循環(huán)流化床鍋爐設計比例,，對河南德士古氣化細渣進行摻燒，鍋爐正常運行,。

煤氣化渣的顆粒形態(tài)不規(guī)則,，顆粒比表面積較大、鋁硅含量高,，可以利用其活化特性制得水處理催化劑或土壤修復添加劑等,。比如，可將煤氣化渣用作廢水處理中的吸附劑或催化劑載體處理含酚廢水,。

限于技術,、市場和運輸?shù)确矫娴默F(xiàn)實原因，目前煤氣化渣的資源化綜合利用還面臨諸多困難,。特別是在西部地區(qū),，大量灰渣基本上以堆存或填埋的方式處理，對環(huán)境和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展非常不利,。建議企業(yè)和廣大科研人員對不同煤種和氣化工藝的煤氣化渣進行分類研究,，結(jié)合煤氣化渣的特性開發(fā)出適用性強、經(jīng)濟價值高的灰渣綜合利用技術或產(chǎn)品,；建議煤化工產(chǎn)業(yè)適時啟動煤氣化渣利用的工業(yè)化示范,。

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