煤氣化技術(shù)作為重要的能源轉(zhuǎn)化手段，不僅將固體煤轉(zhuǎn)化為氣態(tài)產(chǎn)物以滿足能源需求，同時(shí)也伴隨著大量副產(chǎn)品的產(chǎn)生，其中煤氣化渣便是主要的副產(chǎn)品之一。一個(gè)百萬級(jí)規(guī)模的氣化爐，每年可以產(chǎn)生60萬噸工業(yè)固廢爐渣，這些渣料如不能有效處理，不僅會(huì)占用大量土地資源，還可能對(duì)環(huán)境造成污染。然而，通過科技創(chuàng)新與資源化利用，煤氣化渣能夠化身為寶貴的資源，在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)再利用是一個(gè)行業(yè)難題。在此過程中，鴻河科技技術(shù)人員與客戶多次深入交流，研發(fā)的一種用于微粉顆粒精細(xì)篩分的雙頻振動(dòng)篩分選技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為煤氣化渣提碳節(jié)約助劑成本約30%，高 效利用提供了有力技術(shù)支持。

一、煤氣化渣的特性

煤氣化渣是煤氣化過程中未完全轉(zhuǎn)化的固體煤質(zhì)和灰分的混合物，主要分為細(xì)渣和粗渣兩種。細(xì)渣顆粒較小，比表面積大，化學(xué)成分復(fù)雜，通常含有未反應(yīng)的煤粉、灰分、無機(jī)鹽等多種成分。粗渣則顆粒較大，主要由高溫高壓條件下煤質(zhì)和灰分的聚合物組成，結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。兩種渣料在物理性質(zhì)和化學(xué)成分上的差異，決定了它們?cè)谫Y源化應(yīng)用中的不同方向和潛力。

煤氣化渣在資源化利用前，需要經(jīng)過一系列的處理流程，包括分離收集、清洗、冷卻固化等步驟。通過有效的物理和化學(xué)方法，可以去除渣料中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，為后續(xù)的資源化利用奠定基礎(chǔ)。

二、煤氣化渣的資源化應(yīng)用

煤氣化渣經(jīng)過適當(dāng)處理后，可在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)資源化應(yīng)用。細(xì)渣由于其較小的顆粒度和較高的比表面積，常用于建材、化工原料等領(lǐng)域。例如，經(jīng)過適當(dāng)處理后的細(xì)渣可作為水泥的添加劑，提高水泥的強(qiáng)度和耐久性；或作為填料用于高分子材料的改性，改善材料的性能。粗渣則因其較大的顆粒度和良好的穩(wěn)定性，更適合用于土木工程、路基建設(shè)、填埋填料等方面。粗渣經(jīng)過適當(dāng)?shù)钠扑楹秃Y分，可以制成各種規(guī)格的骨料，用于建筑材料的生產(chǎn)。

三、振動(dòng)篩在煤氣化渣處理中的應(yīng)用

在煤氣化渣的資源化利用過程中，分選分級(jí)作為關(guān)鍵設(shè)備之一，發(fā)揮著不可替代的作用。通過機(jī)械振動(dòng)將混合物料進(jìn)行初級(jí)篩分，分離出不同粒徑的顆粒，為后續(xù)的處理和利用提供基礎(chǔ)。對(duì)于煤氣化渣而言，含水率大于25%的濕粘物料，堵孔粘接篩孔、腐蝕篩面等都是一個(gè)很棘手的技術(shù)難題。煤氣化渣作為煤氣化過程的重要副產(chǎn)品，其資源化利用不僅有助于減少環(huán)境污染和土地占用，還能為企業(yè)帶來額外的經(jīng)濟(jì)效益。鴻河科技研發(fā)的雙頻振動(dòng)篩技術(shù)，以其高 效、精細(xì)、節(jié)能 保的特點(diǎn)，為煤氣化渣等微粉顆粒的處理提供了新的解決方案。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷推廣，雙頻振動(dòng)篩必將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。

四、回收利用煤氣化渣，首先需要研判渣的化學(xué)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(jī)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(bǔ)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(fù)雜的物理化學(xué)變化形成的。與其它煤基固廢相比，煤氣化渣的礦相較為簡(jiǎn)單，主要為晶相與非晶相兩類。

五、在建材建工領(lǐng)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(qiáng)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(shù)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(qiáng)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(qiáng)度與原水泥強(qiáng)度基本相同，抗壓與抗折強(qiáng)度分別達(dá)38.6兆帕和6.8兆帕，可滿足國(guó)家《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)。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(qiáng)度可達(dá)48.8兆帕。通過抗壓強(qiáng)度、干縮性能的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在混凝土中摻入研磨后的粗渣，其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于基準(zhǔn)混凝土，且隨著齡期延長(zhǎng)后期強(qiáng)度持續(xù)上升。摻細(xì)渣的混凝土強(qiáng)度低于基準(zhǔn)混凝土，且細(xì)渣研磨后對(duì)后期強(qiáng)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(qiáng)度為普通磚強(qiáng)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?jǐn)?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(shí)，可制得抗壓強(qiáng)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(dāng)添加20%的煤氣化渣時(shí)，制備的墻體材料具有密度低于1.45克/立方厘米、導(dǎo)熱系數(shù)低于0.23瓦/（米·度）、抗壓強(qiáng)度高于300兆帕的優(yōu)異性能。

六、在鋁硅材料領(lǐng)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(jī)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(dāng)?shù)哪０鍎?，可制得比表面積高達(dá)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(fù)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(yùn)行成本。如將煤氣化渣、白泥、煤泥按一定比例混合，應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐燃燒。曾有企業(yè)按照180噸/時(shí)的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)比例，對(duì)德士古氣化細(xì)渣進(jìn)行摻燒，鍋爐正常運(yùn)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(fù)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(shù)、市場(chǎng)和運(yùn)輸?shù)确矫娴默F(xiàn)實(shí)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(duì)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(duì)不同煤種和氣化工藝的煤氣化渣進(jìn)行分類研究，結(jié)合煤氣化渣的特性開發(fā)出適用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的灰渣綜合利用技術(shù)或產(chǎn)品；建議煤化工產(chǎn)業(yè)適時(shí)啟動(dòng)煤氣化渣利用的工業(yè)化示范。