煤化工氣化爐渣資源化技術(shù)的應(yīng)用

安定強(qiáng)

摘 ?要：隨著煤化工企業(yè)的不斷發(fā)展，煤化工氣化爐渣的產(chǎn)生量也逐年提升，已經(jīng)成了制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。相關(guān)部門應(yīng)該全面了解化工項(xiàng)目的固體廢棄物主要分類、氣化爐渣排放分析和基本性能，掌握煤化工氣化爐渣發(fā)展趨勢(shì)和資源化利用的有效途徑，仔細(xì)做好煤渣處理工作，給人們打造一個(gè)適宜居住的生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：煤化工;氣化爐渣;資源化技術(shù);應(yīng)用

煤化工氣化渣資源化利用技術(shù)的應(yīng)用是減少煤化工氣化渣對(duì)環(huán)境和資源不利影響的重要途徑。如果不積極處理煤化工氣化渣，將占用大量土地資源，破壞生態(tài)環(huán)境。煤化工氣化渣可作為鋁再生技術(shù)的材料，用于建筑工程的回填施工，用于農(nóng)業(yè)和改善土壤性能。中國(guó)應(yīng)積極支持煤化工氣化渣綜合利用技術(shù)的應(yīng)用和研究，不斷提高其價(jià)值。

1氣化爐排渣分析

煤氣化化工技術(shù)主要是指焦煤在一定溫度下氣化生成合成氣的工藝過(guò)程，也是我國(guó)煤層氣化工的技術(shù)基礎(chǔ)。煤化工項(xiàng)目廢渣主要由灰渣、污水廠三級(jí)污泥、廢渣、催化劑、雜鹽等組成。氣化灰產(chǎn)量占本項(xiàng)目廢渣總產(chǎn)量的比重一般超過(guò)90%。

氣化煤的渣產(chǎn)物是控制煤在控制氣化爐內(nèi)加熱燃燒氣化后的固體渣渣。它是控制煤中主要礦物組分在煤氣化和燃燒過(guò)程中，經(jīng)過(guò)一系列有機(jī)分解和組合反應(yīng)分解生成的有機(jī)產(chǎn)物。氣化煅燒爐渣的物理組成主要受原爐煤的結(jié)構(gòu)組成、灰分和硫含量以及原煤氣化煅燒工藝的影響。主要由氣化SiO、alo3、Cao和氣化殘?zhí)拷M成。屬于一般固體廢物。

煤氣化處理廠產(chǎn)生的固體爐渣排放總量很大。目前，與工業(yè)廢水和廢氣相比，煤化工企業(yè)固體廢物的利用和管理相對(duì)滯后。目前，由于應(yīng)用領(lǐng)域單一，垃圾處理技術(shù)的有效程度較低，氣化煤渣的垃圾處理不僅會(huì)增加垃圾運(yùn)輸成本，而且會(huì)直接導(dǎo)致垃圾占用礦區(qū)土地的嚴(yán)重問(wèn)題。

2氣化細(xì)渣的資源化利用

與氣化粗渣相比，氣化細(xì)渣在爐內(nèi)停留的時(shí)間更短，具有較高的殘?zhí)己?，并且殘?zhí)己枯^高會(huì)導(dǎo)致燒失量較大。燒失量是目前評(píng)估細(xì)渣是否能夠應(yīng)用于水泥和混凝土等建筑材料的一項(xiàng)主要指標(biāo)。

殘?zhí)贾饕獮槎嗫锥栊晕镔|(zhì)，如果存在殘?zhí)紝?huì)導(dǎo)致新拌混凝土的需水量增加，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度和耐久度下降，同時(shí)能夠在顆粒的表面形成一層憎水膜，對(duì)水化物膠凝體和結(jié)晶體的生長(zhǎng)進(jìn)行抑制，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，使其性能明顯下降，尤其是體現(xiàn)在抗凍性的弱化。

目前，使用細(xì)渣的主要方法是將細(xì)渣摻入燃料煤中，將其放入循環(huán)流化床鍋爐燃燒，得到的爐渣和鍋爐爐渣共同應(yīng)用，得到的飛灰并入至鍋爐粉煤灰的資源化利用過(guò)程中。

3氣化粗渣的資源化利用

目前對(duì)氣化粗渣的優(yōu)化處理程度較低，多通過(guò)堆放或者填埋方法進(jìn)行處理，土地占用面積較大，同時(shí)會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。首先，可以用于建材原料。因?yàn)闅饣衷退?、混凝土等材料的成分與特性相似，并且用于建材原料的經(jīng)濟(jì)性較好，所以可作為建材的原料。例如將其作為水泥原料，普通水泥通過(guò)石灰石、黏土、鐵礦粉按照相應(yīng)的比例磨細(xì)混合，之后在相應(yīng)溫度進(jìn)行煅燒得到熟料，將熟料和石膏共同磨細(xì)，根據(jù)相應(yīng)的比例混合制成水泥。其次，可以用于吸附材料處理廢水。氣化爐渣結(jié)構(gòu)具有疏松多孔的特點(diǎn)，殘?zhí)嫉拇嬖谑範(fàn)t渣具有與活性炭相似的性質(zhì)，所以氣化爐渣具有較強(qiáng)的吸附作用。通過(guò)爐渣處理煤氣廢水具有較高的去除率，效果理想。另外對(duì)氣化爐渣進(jìn)行酸性、堿性改性，能夠增加其比表面積，促進(jìn)水中膠體形成，進(jìn)而強(qiáng)化爐渣的吸附性能。

4煤化工氣化爐渣資源化利用技術(shù)

4.1鋁再生

鋁再生技術(shù)是煤化工氣化渣資源化利用技術(shù)的一個(gè)重要方向。目前，我國(guó)氧化鋁土石方精礦原石資源有限，但消耗量較大。因此，中國(guó)不得不進(jìn)口氧化鋁、土石方等資源。據(jù)一些研究人員統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)我國(guó)氧化鋁土石方的進(jìn)口量已達(dá)5000萬(wàn)噸，表明我國(guó)對(duì)氧化鋁土石方的進(jìn)口依賴程度較高。因此，應(yīng)用鋁再生技術(shù)是緩解資源短缺的重要途徑。同時(shí)，還可以減少水污染的發(fā)生，避免氣化爐渣大量占用土地，從根本上加快鋁合金工業(yè)的發(fā)展和效益的產(chǎn)生。

大型鋁礦再生技術(shù)一般采用鋁合金含量大于30%的煤渣型煤作為再生原料。如山西、陜北、內(nèi)蒙古中西部煤炭質(zhì)量滿足鋁合金含量和濃度要求，可用于鋁再生技術(shù)，具有很大的開發(fā)價(jià)值。近年來(lái)，通過(guò)人們的不斷努力，高鋁粉煤灰新工藝被應(yīng)用于再生氧化鋁石灰石，生產(chǎn)工藝技術(shù)取得了重大的技術(shù)突破。目前，濃硫酸溶解法和硫酸燒結(jié)法是氧化鋁-石灰石再生生產(chǎn)工藝中兩種比較成熟的方法。燒結(jié)法生產(chǎn)工藝主要分為石灰燒結(jié)、浸泡取出、脫硅碳化四個(gè)工序。燒結(jié)法主要用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有介質(zhì)綜合利用率高的特點(diǎn)。但不可忽視的是，燒結(jié)法能耗大、成本高、排渣量大，需要相關(guān)人員不斷研究和創(chuàng)新，以改善鋁再生技術(shù)應(yīng)用的不足。

4.2用于建筑物回填

建筑工程施工過(guò)程中會(huì)用到散裝固體顆?；靥畈牧?，回填材料的結(jié)構(gòu)和顆粒體積對(duì)建筑工程的使用特性有一定的影響。根據(jù)分析，當(dāng)回填材料的粒度分布均勻性好時(shí)，顆粒容易形成松散的整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物承受動(dòng)荷載和靜荷載時(shí)，這種結(jié)構(gòu)不利于減少孔隙度的問(wèn)題。如果建筑物被嚴(yán)重壓實(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)建筑物表面的嚴(yán)重沉降，阻礙建設(shè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行。當(dāng)回填材料的粒度分布混合時(shí)，粗顆粒形成的孔隙直接被細(xì)顆粒填充，容易形成致密結(jié)構(gòu)。與松散結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)具有很大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)沒有動(dòng)、靜荷載時(shí)，建筑工程的質(zhì)量將相對(duì)穩(wěn)定。煤氣化灰渣之所以能用于建筑回填過(guò)程，主要是因?yàn)樵w孔隙少、不均勻，能保證回填后結(jié)構(gòu)的牢固性，應(yīng)用效果好。

4.3用于農(nóng)業(yè)

煤化工氣化爐渣還可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)可持續(xù)的利用。煤化工氣化爐渣在改善土壤、造田和覆蓋沙土等方面的應(yīng)用效果較好，是優(yōu)化土地生態(tài)環(huán)境、提升農(nóng)作物種植產(chǎn)量、促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。

煤化工氣化爐渣能夠改良土壤的酸堿性。在有機(jī)脫硫劑較高的土壤中使用流化床或循環(huán)床的灰渣時(shí)，在一定的條件下，灰渣中的自由水和自由氧會(huì)發(fā)生反應(yīng)而形成氧化鈣，此時(shí)的有機(jī)灰渣廢料灰呈現(xiàn)出弱堿性的特性。將這種特性的有機(jī)灰渣廢料用于農(nóng)業(yè)中，可以在一定程度上恢復(fù)南方酸性土壤礦山用地的正常使用潛力，中和工業(yè)有機(jī)廢料，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。石灰?guī)r煤渣的堿性也較強(qiáng)，因此可以直接在南方土壤上施用，具有良好的保水作用。

煤化工氣化爐渣還能夠促進(jìn)植物土壤中的各種有機(jī)質(zhì)的分解，促進(jìn)植物生長(zhǎng)?；以泻锈}離子的量較多，且灰渣是堿性的，在分解耕地土壤中的有機(jī)質(zhì)分解方面有重要意義。并且，灰渣的使用還能夠促進(jìn)磷肥的利用能力，促進(jìn)植物增長(zhǎng)。

煤化工氣化爐渣還能夠有效提升土壤溫度。循環(huán)床、流化床和石化的煤渣等大型氣化灰渣料都屬于熱性建筑材料。這些材料在接觸雨水后就會(huì)釋放熱量，能夠提升土壤溫度。

結(jié)論

綜上所述，由于我國(guó)爐渣應(yīng)用領(lǐng)域范圍廣泛，其爐渣綜合利用能力有望成為促進(jìn)更多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域協(xié)同的發(fā)展機(jī)會(huì)。爐渣垃圾綜合資源化處理技術(shù)改進(jìn)迫在眉睫。實(shí)際企業(yè)利用中普遍存在爐渣利用率低、工藝不成熟以及產(chǎn)品單一等諸多突出問(wèn)題，我國(guó)應(yīng)在企業(yè)稅收、技術(shù)研發(fā)等多個(gè)方面繼續(xù)加以政策扶持，企業(yè)發(fā)展應(yīng)當(dāng)高度重視新技術(shù)的開發(fā)。

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