【炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】8 月 18 日消息，煤炭在開采、洗選及利用環(huán)節(jié)，會產(chǎn)生煤矸石、粉煤灰、氣化渣等多種煤基固體廢棄物。這些固廢由于存在 “規(guī)模化處置困難、綜合利用效率偏低” 的問題，成為行業(yè)發(fā)展中的一大痛點。地面堆存不僅耗費大量土地資源，還潛藏著大氣與水土污染的風險，這與生態(tài)環(huán)境保護的要求形成了明顯沖突，可以說，行業(yè)受煤基固廢困擾已久。
2021 年發(fā)布的《關(guān)于 “十四五” 大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》中，針對煤基固廢明確提出，到 2025 年，煤矸石、粉煤灰、尾礦(共伴生礦)等大宗固廢的綜合利用能力要大幅提高，利用規(guī)模持續(xù)擴大，新產(chǎn)生的大宗固廢綜合利用率需達到 60%，存量大宗固廢則要有序減少。行業(yè)面臨的痛點以及政策提出的要求，共同推動了科研領(lǐng)域?qū)γ夯虖U處理的探索。在中國煤炭科工集團旗下的中煤科工生態(tài)環(huán)境科技有限公司(簡稱 “科工生態(tài)”)的實驗室和項目現(xiàn)場，煤基固廢正經(jīng)歷著 “華麗轉(zhuǎn)身”，從過去的 “生態(tài)負擔” 逐漸變成可利用的資源。
據(jù)炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)了解，為解決煤基固廢地面堆存壓力大、處置能力不足的問題，科工生態(tài)以 “規(guī)模化井下處置” 為突破口，研發(fā)出 “煤矸石 + 改性氣化渣 + 粉煤灰” 全煤基固廢膏體材料以及純矸石漿體材料，這些材料已成功應用于充填置換煤柱、離層注漿、老采空區(qū)垮裂帶注漿和廢舊巷道處置等場景。
科工生態(tài)科創(chuàng)中心主任韓科明介紹，巷柱式膏體充填置換區(qū)段煤柱工藝及配套施工技術(shù)，創(chuàng)新性地將原本的煤柱空間轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙涮羁臻g。通過維持膏體充填體巷道的穩(wěn)定，實現(xiàn)了采煤工作面的正常回采，成功破解了矸石充填開采中 “采、充分離” 的行業(yè)難題，取得了年處置煤矸石 100 萬噸、煤柱矸石置換比 70% 的成效，為煤基固廢的規(guī)模化處置提供了核心支持。在國家能源集團神東煤炭烏蘭木倫煤礦，科工生態(tài)打造了集地面制漿、泵送輸漿、充填輔助于一體的智能化地面矸石充填系統(tǒng)，借助 “原位返井” 的處置模式，從源頭減少了地面矸石的堆存，有效解決了矸石堆存占用土地資源以及煤矸石自燃引發(fā)的一系列生態(tài)問題。
科工生態(tài)借助技術(shù)創(chuàng)新，積極探尋煤基固廢資源化的新途徑，推動其從 “低值利用” 邁向 “高值轉(zhuǎn)化”。該公司技術(shù)團隊對煤矸石等煤基固廢中的有價組分進行深度分析，研發(fā)出懸浮煅燒、高溫成球、隧道煅燒三套技術(shù)工藝及專用裝備。其中，新型燃燒爐能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)熱量 600—1000 大卡的煤矸石自持燃燒，在完成高含碳材料脫碳與化學轉(zhuǎn)變的同時，通過超細粉磨、定向分選等后續(xù)處理，制成偏高嶺土、白炭黑、凈水劑等高附加值化工產(chǎn)品及鋁硅基產(chǎn)品，為煤基固廢的高值化利用提供了新的技術(shù)解決方案。
煤矸石分質(zhì)分級利用技術(shù)也取得了進展。通過建立高嶺石粒度分布模型，采用光電分選和分級分質(zhì)(粒度篩分 + 破碎解離 + 密度分選 + 分級循環(huán))等技術(shù)，將高鋁煤矸石分成煅燒高嶺土原料、偏高嶺土原料和高熱值矸石，為后續(xù)的高值化利用打下了基礎(chǔ)。
在綠色低碳膠凝材料研發(fā)領(lǐng)域，科研團隊利用煤矸石、煤氣化渣等多元固廢與電石渣、脫硫石膏等補充組分的協(xié)同效應，結(jié)合低溫煅燒工藝創(chuàng)新，實現(xiàn)了高活性玻璃相的定向重構(gòu)，所得到的煅燒產(chǎn)物玻璃相含量超過 80%，具有優(yōu)異的水化活性，為建筑行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型提供了新型膠凝材料解決方案。同時，團隊還在探索煤基固廢中稀土元素的綠色提取技術(shù)，進一步揭示稀土元素的區(qū)域性分布規(guī)律，構(gòu)建高效綠色的富集提取技術(shù)體系，有望為稀土資源供給提供補充渠道。由此形成的 “固廢資源化-材料低碳化-元素高值化” 三位一體的循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)創(chuàng)新體系，對于推動建材行業(yè)實現(xiàn)碳中和目標以及保障戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源具有雙重實踐價值。
科工生態(tài)還將煤基固廢的利用拓展到生態(tài)修復、資源補充等多個場景，構(gòu)建起 “全鏈條循環(huán)” 模式。在土壤改良方面，針對半干旱礦區(qū)矸石堆積、生態(tài)脆弱，客土土源不足、復墾低效等綠色發(fā)展痛點問題，以微生物技術(shù)為核心突破口，通過功能菌群活化煤矸石中的氮、磷、鉀等有效養(yǎng)分，構(gòu)建起植物與微生物協(xié)同共生的自維持生態(tài)系統(tǒng)。結(jié)合特色經(jīng)濟作物的引種與高效生產(chǎn)，實現(xiàn)了土壤重構(gòu)-植被恢復-經(jīng)濟增效的鏈式發(fā)展，探索出一條 “固廢減量-生態(tài)修復-作物增效” 的礦區(qū)綠色發(fā)展新模式。基于該技術(shù)體系開發(fā)的煤矸石基人工土壤與微生物復合肥已在榆林大柳塔礦區(qū)復墾工程中得到應用，為資源型地區(qū)綠色礦山建設(shè)與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的協(xié)同發(fā)展提供了示范。
科工生態(tài)通過 “分質(zhì)分級、梯級利用” 的技術(shù)路徑，不僅實現(xiàn)了對煤基固廢的 “吃干榨盡”，更推動其從 “環(huán)境負擔” 轉(zhuǎn)變?yōu)?“經(jīng)濟資源”，生動詮釋了 “減污降碳協(xié)同增效” 的生態(tài)理念，為煤炭產(chǎn)業(yè)升級注入了動力。面向 “雙碳” 目標，科工生態(tài)將持續(xù)推動礦山全生命周期生態(tài)治理體系的迭代升級，用科技的力量繪制 “無廢礦山” 的生態(tài)圖譜，為中國式現(xiàn)代化生態(tài)文明建設(shè)貢獻力量。
