Abstract 摘要 煤基固體廢物(以下簡稱“煤基固廢”)大量產(chǎn)生于煤炭開采和利用過程中，難以實(shí)現(xiàn)綜合利用，其長期堆積導(dǎo)致資源浪費(fèi)并對生態(tài)環(huán)境造成影響。本文針對我國煤基固廢綜合利用，總結(jié)了煤矸石、粉煤灰和煤氣化渣的綜合利用技術(shù)途徑、場景及存在的問題，探討了煤基固廢綜合利用理論與技術(shù)發(fā)展趨勢，指出了煤基固廢用于土壤改良與重構(gòu)技術(shù)、煤矸石成土技術(shù)、煤基固廢作為未來綠色資源的儲備技術(shù)等潛在技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)，以期為“無廢城市”建設(shè)，尤其是西部煤炭富集區(qū)域“無廢城市”建設(shè)提供技術(shù)支撐。
Background 研究背景 以煤矸石、粉煤灰、煤氣化渣為代表的煤基大宗固體廢物是煤炭開采與利用過程中所形成的一般工業(yè)固體廢物，具有產(chǎn)生量大、產(chǎn)速快、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，其堆存量遠(yuǎn)高于消耗量。我國煤基大宗固體廢物產(chǎn)生量龐大，其中煤矸石、粉煤灰的年產(chǎn)生量約為8億t，煤氣化渣約為7100萬t。一方面，煤基大宗固體廢物的大量堆存不僅擠占土地資源，一旦處置不當(dāng)還會造成矸石山自燃，對周邊土壤、地下水和大氣造成污染。另一方面，煤基大宗固體廢物具備多樣化的潛在利用價值：含碳量高的特點(diǎn)使其可用于能源回收利用，如部分企業(yè)采用特定的熱解、氣化技術(shù)將固體廢物轉(zhuǎn)化為熱能和電能；硬度高、熱值大的特點(diǎn)使其可用于生產(chǎn)建筑材料，如磚、砌塊等；煤矸石含有一定的礦物質(zhì)成分，可用于改良土壤，粉煤灰具有一定的膠凝性和火山灰活性，能在土壤改良中起到保持水分、增加透氣性的作用，且可在濕地生態(tài)建設(shè)等項目中作為基質(zhì)材料；煤矸石、粉煤灰、煤氣化渣中鋁、碳、硅等元素含量豐富，常用于生產(chǎn)鋁系和硅系化學(xué)產(chǎn)品，如硫酸鋁、聚合氯化鋁、鋁硅鐵合金等；煤矸石中還含有鎵、鍺等稀有元素，在未來具有較高的潛在利用價值。 然而，受運(yùn)輸距離短、市場消納小以及生態(tài)利用市場與整體體系不夠完善等條件的限制，煤基大宗固體廢物難以得到全面、完善的綜合利用。隨著人們對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高，美麗中國建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，“無廢城市”建設(shè)已經(jīng)深入到城市建設(shè)、工業(yè)升級和人們生活的方方面面，實(shí)現(xiàn)我國煤基大宗固體廢物綜合利用已勢在必行。特別是在我國西部煤炭主產(chǎn)區(qū)鄂爾多斯市、榆林市、烏魯木齊市等能源富集型“無廢城市”試點(diǎn)區(qū)域，通過“多技術(shù)、多產(chǎn)業(yè)、多方位、多時空”的協(xié)同方式解決煤基大宗固體廢物綜合利用問題已成為必然選擇。
Key conclusions 重要結(jié)論 煤基大宗固體廢物綜合利用技術(shù)發(fā)展趨勢：當(dāng)前的核心突破點(diǎn)在于對煤基大宗固體廢物中有益元素的激發(fā)和有害元素固化技術(shù)的研發(fā)。在此基礎(chǔ)理論指導(dǎo)下，重要的技術(shù)發(fā)展趨勢包括：煤基固體廢物用作土壤改良與重構(gòu)技術(shù)、煤矸石成土技術(shù)、煤基固體廢物作為未來綠色資源的儲備技術(shù)。 Important charts 重要圖表 圖1 煤基大宗固體廢物“分級分質(zhì)”利用技術(shù)路線 圖2 煤炭資源利用過程及矸石降產(chǎn)途徑 圖3 煤矸石綜合利用途徑 圖4 粉煤灰綜合利用途徑 圖5 煤氣化渣綜合利用途徑 圖6 丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園技術(shù)路線圖 圖7 新疆“煤來渣往”固體廢物生態(tài)解決礦山生態(tài)環(huán)境問題利用模式示意圖 圖8 煤基大宗固體廢物理論研究與技術(shù)發(fā)展 Conclusion 總結(jié) 解決煤基大宗固廢綜合利用的關(guān)鍵是進(jìn)行煤基大宗固廢多技術(shù)、多場景的分級分質(zhì)利用，從源頭減量端持續(xù)發(fā)力，控制煤基大宗固廢含碳量與含污量；從應(yīng)用技術(shù)端持續(xù)推動多技術(shù)協(xié)同分級分質(zhì)解決煤基大宗綜合利用，整合區(qū)域不同行業(yè)資源，創(chuàng)造多產(chǎn)業(yè)協(xié)同的煤基大宗固廢綜合利用場景，在西部煤炭富集區(qū)域探索固廢耦合礦區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，支持煤基大宗固廢作為未來資源的綠色封存技術(shù)。
