探析煤氣化灰渣資源化利用策略

摘 要：我國(guó)是能源大國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭資源勘探、開(kāi)采、加工與利用一直是能源管理部門和科研人員的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。本文主要介紹煤氣化灰渣資源化利用的意義，分析煤氣化灰渣在金屬回收、建筑生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用路徑，旨在為相關(guān)專業(yè)人士提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)資源回收和資源再利用，降低能源應(yīng)用壓力。

關(guān)鍵詞：煤氣化灰渣;資源化利用;建筑生產(chǎn);農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

引言：長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)致力于構(gòu)建新型能源格局，在深化能源體制改革工作的不斷推進(jìn)下，煤炭行業(yè)發(fā)展環(huán)境產(chǎn)生了翻天覆地的變化，盡管煤炭資源在我國(guó)的分布較為廣泛，然而作為不可再生能源，煤炭資源總量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖突仍舊是我國(guó)需要解決的主要問(wèn)題，基于此，實(shí)現(xiàn)煤氣化灰渣資源化利用至關(guān)重要。

一、煤氣化灰渣資源化利用意義

相關(guān)調(diào)查顯示，2014年～2019年，全國(guó)原煤產(chǎn)量分別為38.74億噸、37.47億噸、34.11億噸、35.24億噸、36.83億噸和37.5億噸，2019年，我國(guó)原煤總產(chǎn)量同比增長(zhǎng)4.2%。逐年上漲的原煤產(chǎn)量意味著我國(guó)煤炭資源總量的不斷減少以及能源應(yīng)用壓力的持續(xù)增大，資源節(jié)約利用已成可持續(xù)發(fā)展中的主要任務(wù)。以下對(duì)煤氣化灰渣資源化利用的意義進(jìn)行介紹，主要分為三個(gè)方面：

第一，目前，能源主要包括一次能源和二次能源，一次能源又包括一般能源和新能源，而二次能源主要包括煤制品、石油制品和其他能源。煤氣化灰渣資源化利用產(chǎn)生的煤制品將進(jìn)一步提高煤炭資源利用率，增加煤炭資源應(yīng)用多樣性。

第二，科學(xué)研究表明，煤氣化灰渣資源化利用路徑主要包括金屬回收、建筑生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，具有較大的應(yīng)用覆蓋面，這意味著實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)大煤氣化灰渣資源化利用效果將進(jìn)一步改善我國(guó)的能源體系，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)多元化、穩(wěn)定化發(fā)展，能源鏈條更為細(xì)化地參與到我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)和人民生活中，也將提高我國(guó)能源體系的分化效果。

第三，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料顯示，2012年～2019年，我國(guó)煤炭行業(yè)整體盈利利潤(rùn)總額分別為3555.0億元、2370.0億元、1268.0億元、441.0億元、1091.0億元、2959.0億元、2888.0億元、2830.0億元，數(shù)據(jù)表明，2012年～2015年，我國(guó)煤炭行業(yè)整體盈利不斷降低，2015年～2019年才逐漸呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這意味著我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展正處于歷史中位水平，煤氣化灰渣資源化利用將有效提高煤炭行業(yè)發(fā)展活力，增加煤炭經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出量。

二、煤氣化灰渣資源化利用路徑

（一）金屬回收

基于目前我國(guó)的技術(shù)水平、應(yīng)用水平，煤的氣化主要來(lái)源于氣化爐的壓力，煤氣化灰渣的排渣方式主要包括固態(tài)排渣和液態(tài)排渣，氣化流程為：媒及石灰石、水和添加劑進(jìn)入磨煤機(jī)進(jìn)行顆粒磨碎后，經(jīng)由煤漿槽進(jìn)入煤漿泵，通過(guò)安全泵送，氧氣與反應(yīng)物質(zhì)將在氣化爐中進(jìn)行氣化，后經(jīng)由鎖渣罐后煤氣化渣石得以排出。目前廣泛采用的氣流床氣化方式具有氣化強(qiáng)度高、原料煤種適用范圍廣、煤氣產(chǎn)品不含焦油等作用優(yōu)勢(shì)，捕收劑用量試驗(yàn)、氣泡劑用量試驗(yàn)以及礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果顯示，煤氣化灰渣中包含的石英及其變衍生物和氧化鋁含量分別為50%和25%，除此之外，煤氣化灰渣中還存在少量金屬化合物。數(shù)據(jù)資料顯示，原煤礦物中的物質(zhì)類別主要包括礦酸鹽、氧化物、硫化礦、碳酸鹽和硫酸鹽，具體礦物包括透輝石、高嶺石、伊利石、石英、赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、方解石和石膏等，可采用升溫操作方式，在蒸發(fā)礦物質(zhì)內(nèi)分子結(jié)合水的同時(shí)，加快金屬提取速度，得到鐵、鋁等金屬物質(zhì)。

（二）建筑生產(chǎn)

數(shù)據(jù)研究表明，2014年～2019年，中國(guó)煤及褐煤出口數(shù)量分別為574.0萬(wàn)噸、533.0萬(wàn)噸、879.0萬(wàn)噸、817.0萬(wàn)噸、493.0萬(wàn)噸和603.0萬(wàn)噸，2014年～2019年，中國(guó)煤及褐煤出口金額分別為695.43百萬(wàn)美元、498.75百萬(wàn)美元、698.02百萬(wàn)美元、1103.94百萬(wàn)美元、787.3百萬(wàn)美元、933.84百萬(wàn)美元。由此可知，我國(guó)目前仍舊面臨著較為嚴(yán)峻的煤炭資源形勢(shì)和經(jīng)濟(jì)形勢(shì)。平均選取煤氣化灰渣原料進(jìn)行試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，煤氣化灰渣的主要成分為二氧化硅、三氧化二鋁和氧化鈣等，其成分構(gòu)成與輔助性膠凝材料具有較大的相似比，因此，其可被用于建筑生產(chǎn)中所需的生態(tài)水泥、新型磚、骨料、覆蓋材料和建筑填料的制作、生產(chǎn)。

值得一提的是，為了滿足建筑質(zhì)量的要求，在利用煤氣化灰渣前應(yīng)對(duì)煤氣化灰渣進(jìn)行可用性檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)項(xiàng)目主要包括+0.045mmm粒徑灰渣量、燒失量、水分和硫含量。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，可將煤氣化灰渣的產(chǎn)品級(jí)別劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)，用于建材的Ⅰ級(jí)煤氣化灰渣指標(biāo)需滿足+0.045mmm粒徑灰渣量小于12%、燒失量小于5%、水分小于1%、硫含量小于3%;用于建材的Ⅱ級(jí)煤氣化灰渣產(chǎn)品指標(biāo)為+0.045mmm粒徑灰渣量小于20%、燒失量小于8%、水分小于1%、硫含量小于3%;用于建材的Ⅲ級(jí)煤氣化灰渣指標(biāo)為+0.045mmm粒徑灰渣量小于45%、燒失量小于15%、硫含量小于3%。煤氣化灰渣可與石灰石、黏土進(jìn)行混合攪拌，經(jīng)研磨后入窯制成水泥熟料，接著水泥熟料可再次與煤氣化灰渣和石膏進(jìn)行混合攪拌和研磨，最終產(chǎn)生灰渣水泥，在建筑生產(chǎn)中得以有效應(yīng)用，降低建筑施工成本[1]。

2.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

“三農(nóng)”問(wèn)題是一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重點(diǎn)問(wèn)題，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)下，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)環(huán)境逐漸改善，但仍有較大發(fā)展空間?？茖W(xué)研究表明，煤氣化灰渣可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，優(yōu)化種植環(huán)境，具體表現(xiàn)為其在土壤酸堿度改善、有機(jī)質(zhì)分解速度增加、土壤溫度提高以及土壤中營(yíng)養(yǎng)元素豐富上的積極作用。嚴(yán)重筆者在研究中科學(xué)開(kāi)展捕收劑用量試驗(yàn)、氣泡劑用量試驗(yàn)、礦漿濃度試驗(yàn)以及礦漿PH值條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，煤氣化灰渣中含有的鈣、鎂離子可用于改善有機(jī)質(zhì)分解環(huán)境，提高土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而煤氣化灰渣本身的高堿度性質(zhì)也將通過(guò)其與土壤物質(zhì)的混合，調(diào)整土壤酸堿環(huán)境，不僅可以促進(jìn)土壤改良，還能夠?yàn)檗r(nóng)作物生長(zhǎng)提供持續(xù)性養(yǎng)分支持。這種土壤環(huán)境改善方式可在不破壞原有生態(tài)結(jié)構(gòu)的情況下增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。因此，煤氣化灰渣在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是切實(shí)可行的，各地區(qū)可結(jié)合煤炭資源分布情況及農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境，合理發(fā)揮煤氣化灰渣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)積極性[2]。

結(jié)論：我國(guó)正處于新型能源格局建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，在深化能源體制改革工作的不斷推進(jìn)下，煤炭市場(chǎng)正由供需平衡向供需平衡略偏寬松過(guò)度，實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)大煤氣化灰渣資源化利用至關(guān)重要，根據(jù)煤氣化灰渣礦物組成、灰渣表面SEM分析結(jié)果和孔隙結(jié)構(gòu)可知，其在金屬回收、建筑生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有優(yōu)良應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉崇國(guó)，匡建平，羅春桃，等.煤氣化灰渣資源化利用策略研究[J].當(dāng)代化工研究，2019（17）：23-25.

[2]張藝翔，馬釗，馮敏.氣化灰渣應(yīng)用前景淺析[J].化工管理，2019（21）：13-14.

作者簡(jiǎn)介：

姓名：張穎（1987.01.02）;性別：女，民族：漢? 籍貫：河北省涿州市，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于河北聯(lián)合大學(xué);現(xiàn)有職稱：助理工程師;研究方向：煤化工;