【炭黑產業網】8 月 18 日消息，煤炭在開采、洗選及利用環節，會產生煤矸石、粉煤灰、氣化渣等多種煤基固體廢棄物。這些固廢由于存在 “規模化處置困難、綜合利用效率偏低” 的問題，成為行業發展中的一大痛點。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，這與生態環境保護的要求形成了明顯沖突，可以說，行業受煤基固廢困擾已久。
2021 年發布的《關于 “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，利用規模持續擴大，新產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。行業面臨的痛點以及政策提出的要求，共同推動了科研領域對煤基固廢處理的探索。在中國煤炭科工集團旗下的中煤科工生態環境科技有限公司(簡稱 “科工生態”)的實驗室和項目現場，煤基固廢正經歷著 “華麗轉身”，從過去的 “生態負擔” 逐漸變成可利用的資源。
據炭黑產業網了解，為解決煤基固廢地面堆存壓力大、處置能力不足的問題，科工生態以 “規模化井下處置” 為突破口，研發出 “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、老采空區垮裂帶注漿和廢舊巷道處置等場景。
科工生態科創中心主任韓科明介紹，巷柱式膏體充填置換區段煤柱工藝及配套施工技術，創新性地將原本的煤柱空間轉變為可充填空間。通過維持膏體充填體巷道的穩定，實現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，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的一系列生態問題。
科工生態借助技術創新，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 “高值轉化”。該公司技術團隊對煤矸石等煤基固廢中的有價組分進行深度分析，研發出懸浮煅燒、高溫成球、隧道煅燒三套技術工藝及專用裝備。其中，新型燃燒爐能夠實現發熱量 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變的同時，通過超細粉磨、定向分選等后續處理，制成偏高嶺土、白炭黑、凈水劑等高附加值化工產品及鋁硅基產品，為煤基固廢的高值化利用提供了新的技術解決方案。
煤矸石分質分級利用技術也取得了進展。通過建立高嶺石粒度分布模型，采用光電分選和分級分質(粒度篩分 + 破碎解離 + 密度分選 + 分級循環)等技術，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，為后續的高值化利用打下了基礎。
在綠色低碳膠凝材料研發領域，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同效應，結合低溫煅燒工藝創新，實現了高活性玻璃相的定向重構，所得到的煅燒產物玻璃相含量超過 80%，具有優異的水化活性，為建筑行業的低碳轉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，進一步揭示稀土元素的區域性分布規律，構建高效綠色的富集提取技術體系，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” 三位一體的循環經濟技術創新體系，對于推動建材行業實現碳中和目標以及保障戰略礦產資源具有雙重實踐價值。
科工生態還將煤基固廢的利用拓展到生態修復、資源補充等多個場景，構建起 “全鏈條循環” 模式。在土壤改良方面，針對半干旱礦區矸石堆積、生態脆弱，客土土源不足、復墾低效等綠色發展痛點問題，以微生物技術為核心突破口，通過功能菌群活化煤矸石中的氮、磷、鉀等有效養分，構建起植物與微生物協同共生的自維持生態系統。結合特色經濟作物的引種與高效生產，實現了土壤重構-植被恢復-經濟增效的鏈式發展，探索出一條 “固廢減量-生態修復-作物增效” 的礦區綠色發展新模式。基于該技術體系開發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復墾工程中得到應用，為資源型地區綠色礦山建設與鄉村振興戰略的協同發展提供了示范。
科工生態通過 “分質分級、梯級利用” 的技術路徑，不僅實現了對煤基固廢的 “吃干榨盡”，更推動其從 “環境負擔” 轉變為 “經濟資源”，生動詮釋了 “減污降碳協同增效” 的生態理念，為煤炭產業升級注入了動力。面向 “雙碳” 目標，科工生態將持續推動礦山全生命周期生態治理體系的迭代升級，用科技的力量繪制 “無廢礦山” 的生態圖譜，為中國式現代化生態文明建設貢獻力量。
