煤化工气化炉渣资源化技术的应用

安定强

摘  要：随着煤化工企业的不断发展，煤化工气化炉渣的产生量也逐年提升，已经成了制约我国经济可持续发展的重要因素。相关部门应该全面了解化工项目的固体废弃物主要分类、气化炉渣排放分析和基本性能，掌握煤化工气化炉渣发展趋势和资源化利用的有效途径，仔细做好煤渣处理工作，给人们打造一个适宜居住的生态环境。

关键词：煤化工;气化炉渣;资源化技术;应用

煤化工气化渣资源化利用技术的应用是减少煤化工气化渣对环境和资源不利影响的重要途径。如果不积极处理煤化工气化渣，将占用大量土地资源，破坏生态环境。煤化工气化渣可作为铝再生技术的材料，用于建筑工程的回填施工，用于农业和改善土壤性能。中国应积极支持煤化工气化渣综合利用技术的应用和研究，不断提高其价值。

1气化炉排渣分析

煤气化化工技术主要是指焦煤在一定温度下气化生成合成气的工艺过程，也是我国煤层气化工的技术基础。煤化工项目废渣主要由灰渣、污水厂三级污泥、废渣、催化剂、杂盐等组成。气化灰产量占本项目废渣总产量的比重一般超过90%。

气化煤的渣产物是控制煤在控制气化炉内加热燃烧气化后的固体渣渣。它是控制煤中主要矿物组分在煤气化和燃烧过程中，经过一系列有机分解和组合反应分解生成的有机产物。气化煅烧炉渣的物理组成主要受原炉煤的结构组成、灰分和硫含量以及原煤气化煅烧工艺的影响。主要由气化SiO、alo3、Cao和气化残炭组成。属于一般固体废物。

煤气化处理厂产生的固体炉渣排放总量很大。目前，与工业废水和废气相比，煤化工企业固体废物的利用和管理相对滞后。目前，由于应用领域单一，垃圾处理技术的有效程度较低，气化煤渣的垃圾处理不仅会增加垃圾运输成本，而且会直接导致垃圾占用矿区土地的严重问题。

2气化细渣的资源化利用

與气化粗渣相比，气化细渣在炉内停留的时间更短，具有较高的残碳含量，并且残碳含量较高会导致烧失量较大。烧失量是目前评估细渣是否能够应用于水泥和混凝土等建筑材料的一项主要指标。

残碳主要为多孔惰性物质，如果存在残碳将会导致新拌混凝土的需水量增加，导致混凝土的强度和耐久度下降，同时能够在颗粒的表面形成一层憎水膜，对水化物胶凝体和结晶体的生长进行抑制，进而导致混凝土内部结构受到破坏，使其性能明显下降，尤其是体现在抗冻性的弱化。

目前，使用细渣的主要方法是将细渣掺入燃料煤中，将其放入循环流化床锅炉燃烧，得到的炉渣和锅炉炉渣共同应用，得到的飞灰并入至锅炉粉煤灰的资源化利用过程中。

3气化粗渣的资源化利用

目前对气化粗渣的优化处理程度较低，多通过堆放或者填埋方法进行处理，土地占用面积较大，同时会对周围环境造成污染。首先，可以用于建材原料。因为气化粗渣和水泥、混凝土等材料的成分与特性相似，并且用于建材原料的经济性较好，所以可作为建材的原料。例如将其作为水泥原料，普通水泥通过石灰石、黏土、铁矿粉按照相应的比例磨细混合，之后在相应温度进行煅烧得到熟料，将熟料和石膏共同磨细，根据相应的比例混合制成水泥。其次，可以用于吸附材料处理废水。气化炉渣结构具有疏松多孔的特点，残碳的存在使炉渣具有与活性炭相似的性质，所以气化炉渣具有较强的吸附作用。通过炉渣处理煤气废水具有较高的去除率，效果理想。另外对气化炉渣进行酸性、碱性改性，能够增加其比表面积，促进水中胶体形成，进而强化炉渣的吸附性能。

4煤化工气化炉渣资源化利用技术

4.1铝再生

铝再生技术是煤化工气化渣资源化利用技术的一个重要方向。目前，我国氧化铝土石方精矿原石资源有限，但消耗量较大。因此，中国不得不进口氧化铝、土石方等资源。据一些研究人员统计，近年来我国氧化铝土石方的进口量已达5000万吨，表明我国对氧化铝土石方的进口依赖程度较高。因此，应用铝再生技术是缓解资源短缺的重要途径。同时，还可以减少水污染的发生，避免气化炉渣大量占用土地，从根本上加快铝合金工业的发展和效益的产生。

大型铝矿再生技术一般采用铝合金含量大于30%的煤渣型煤作为再生原料。如山西、陕北、内蒙古中西部煤炭质量满足铝合金含量和浓度要求，可用于铝再生技术，具有很大的开发价值。近年来，通过人们的不断努力，高铝粉煤灰新工艺被应用于再生氧化铝石灰石，生产工艺技术取得了重大的技术突破。目前，浓硫酸溶解法和硫酸烧结法是氧化铝-石灰石再生生产工艺中两种比较成熟的方法。烧结法生产工艺主要分为石灰烧结、浸泡取出、脱硅碳化四个工序。烧结法主要用于大规模工业生产，具有介质综合利用率高的特点。但不可忽视的是，烧结法能耗大、成本高、排渣量大，需要相关人员不断研究和创新，以改善铝再生技术应用的不足。

4.2用于建筑物回填

建筑工程施工过程中会用到散装固体颗粒回填材料，回填材料的结构和颗粒体积对建筑工程的使用特性有一定的影响。根据分析，当回填材料的粒度分布均匀性好时，颗粒容易形成松散的整体结构。当建筑物承受动荷载和静荷载时，这种结构不利于减少孔隙度的问题。如果建筑物被严重压实，甚至会出现建筑物表面的严重沉降，阻碍建设项目的顺利进行。当回填材料的粒度分布混合时，粗颗粒形成的孔隙直接被细颗粒填充，容易形成致密结构。与松散结构相比，这种结构具有很大的优势。当没有动、静荷载时，建筑工程的质量将相对稳定。煤气化灰渣之所以能用于建筑回填过程，主要是因为渣体孔隙少、不均匀，能保证回填后结构的牢固性，应用效果好。

4.3用于农业

煤化工气化炉渣还可以应用在农业中，实现资源循环可持续的利用。煤化工气化炉渣在改善土壤、造田和覆盖沙土等方面的应用效果较好，是优化土地生态环境、提升农作物种植产量、促进当地农业和经济发展的重要手段。

煤化工气化炉渣能够改良土壤的酸碱性。在有机脱硫剂较高的土壤中使用流化床或循环床的灰渣时，在一定的条件下，灰渣中的自由水和自由氧会发生反应而形成氧化钙，此时的有机灰渣废料灰呈现出弱碱性的特性。将这种特性的有机灰渣废料用于农业中，可以在一定程度上恢复南方酸性土壤矿山用地的正常使用潜力，中和工业有机废料，具有较大的应用价值。石灰岩煤渣的碱性也较强，因此可以直接在南方土壤上施用，具有良好的保水作用。

煤化工气化炉渣还能够促进植物土壤中的各种有机质的分解，促进植物生长。灰渣中含有钙离子的量较多，且灰渣是碱性的，在分解耕地土壤中的有机质分解方面有重要意义。并且，灰渣的使用还能够促进磷肥的利用能力，促进植物增长。

煤化工气化炉渣还能够有效提升土壤温度。循环床、流化床和石化的煤渣等大型气化灰渣料都属于热性建筑材料。这些材料在接触雨水后就会释放热量，能够提升土壤温度。

结论

综上所述，由于我国炉渣应用领域范围广泛，其炉渣综合利用能力有望成为促进更多产业领域协同的发展机会。炉渣垃圾综合资源化处理技术改进迫在眉睫。实际企业利用中普遍存在炉渣利用率低、工艺不成熟以及产品单一等诸多突出问题，我国应在企业税收、技术研发等多个方面继续加以政策扶持，企业发展应当高度重视新技术的开发。

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