煤渣立磨

       煤氣化工程是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)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(xué)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(xì)渣資源化利用提供了粉磨設(shè)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(xì)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(lǐng)域，還可用于土壤修復(fù)、道路建設(shè)和鋁硅陶瓷等領(lǐng)域等，是變廢為寶的好材料。

煤氣化渣可分為粗渣和細(xì)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(yīng)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Ｒ徊糠秩墼魅霘饣癄t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(xì)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(xì)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(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)己兔航沟取Ｃ簹饣牡V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(xì)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(xì)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(xì)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?；旌象w。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(xì)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(dāng)前我國煤氣化渣的總體利用率偏低，應(yīng)用主要集中在建材建工、土壤修復(fù)、道路建設(shè)和鋁硅陶瓷制備等領(lǐng)域。

       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(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(yuǎn)高于基準(zhǔn)混凝土，且隨著齡期延長后期強度持續(xù)上升。摻細(xì)渣的混凝土強度低于基準(zhǔn)混凝土，且細(xì)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?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，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(dāng)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(dǎo)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(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/時的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計比例，對河南德士古氣化細(xì)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(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(shù)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。