目前，煤氣化渣的處置方式主要是進(jìn)行填埋或堆放處理，造成土壤污染以及資源浪費(fèi)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)就煤氣化渣的資源化利用做了大量的工作，如制備絕緣材料、用于摻混原料、用于煤礦回填以及將其中的未燃炭用作吸附材料等。煤氣化渣按粒度可分為氣化粗渣和氣化細(xì)渣。氣化粗渣即漿化煤炭顆粒在氣化爐高溫高壓條件下經(jīng)熔融、激冷、凝結(jié)等流程，由氣化爐底部排渣鎖斗排出的含水渣。氣化粗渣中未燃盡炭中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在10%~30%，產(chǎn)量約占?xì)饣懦隽康?0%。氣化細(xì)渣即通過(guò)氣化爐頂部由粗煤氣氣流攜出，并經(jīng)初步洗滌凈化、沉淀得到的含水渣，未燃盡炭中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，一般可達(dá)30%以上，產(chǎn)量約占煤氣化渣排出量的20%。煤氣化渣的一般化學(xué)組成見(jiàn)下表：
由表中數(shù)據(jù)可知，煤氣化渣的主要化學(xué)組成為硅、鋁、鐵、鈦、鉀、鈣和鈉等，燒失量通常表征著碳含量的高低。
煤氣化渣中存在豐富的硅元素，大部分煤氣化渣中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%~60%，具有很高的利用價(jià)值。2.1.1 利用煤氣化渣酸浸產(chǎn)物作為硅源可以合成了孔結(jié)構(gòu)為均勻六邊形、比表面積為1347m2/g的MCM-41孔材料。2.1.2 以氣化細(xì)渣為原料，采用氫氧化鉀活化-鹽酸浸出的方法可以制備出比表面積1347m2/g和孔體積0.69cm3/g的多孔碳硅復(fù)合材料，利用過(guò)硫酸銨對(duì)其進(jìn)行表面改性后，對(duì)廢水中的Pb去除率可達(dá)98.20%。2.1.3 以氣化粗渣為原料，在溫和條件下可以制得低雜質(zhì)、高模數(shù)的水玻璃，在最佳條件下，氣化渣中硅元素浸出率可以達(dá)到80%，水玻璃的模數(shù)達(dá)到3.53，所得水玻璃可用于生產(chǎn)白炭黑、黏合劑和表面涂層等。該工藝不僅減少了污染，而且緩解了高純石英砂資源短缺的問(wèn)題。2.1.4 以氣化細(xì)渣為原料，利用簡(jiǎn)單的酸浸技術(shù)，可以制得比表面積364.00m2/g、孔體積0.34cm3/g和比表面積136.84m2/g、孔體積 0.129cm3/g的介孔玻璃微球。此外，利用煤氣化渣還可以制得比表面積337.51m2/g和孔體積 0.34cm3/g的碳硅介孔復(fù)合材料。隨著我國(guó)鋁土礦產(chǎn)資源的消耗，尋找其他可替代的含鋁資源迫在眉睫，從其他含鋁廢物中提取鋁元素逐漸成為熱點(diǎn)。煤氣化渣中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%~30%，在一些高鋁煤的氣化渣中鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)甚至達(dá)到了47%，鋁元素在煤氣化渣中主要以無(wú)定形硅鋁酸鹽和氧化鋁的形式存在。提取煤氣化渣中的氧化鋁，進(jìn)一步制備高附加值的含鋁產(chǎn)品是煤氣化渣的潛在的有效利用途徑之一。研究結(jié)果證明，采用NaOH燒結(jié)-稀鹽酸溶解法處理氣化渣，鋁的提取率高達(dá)為98.95%。以所得酸浸出液為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁絮凝劑，產(chǎn)品中重金屬元素含量極低，符合GB/T 22627-2022《水處理劑 聚氯化鋁》標(biāo)準(zhǔn)。由煤氣化渣制備出的聚合氯化鋁是很好的凈水劑，通過(guò)這一方式實(shí)現(xiàn)了煤氣化渣與廢水的協(xié)同處置，符合“零排放”理念。有研究者以氣化渣為原料，通過(guò)氫氟酸蝕刻、添加氫氧化鋁、用鎳浸漬和煅燒等過(guò)程合成了具有高抗碎強(qiáng)度，且在萘蒸汽重整工藝過(guò)程中萘轉(zhuǎn)化率達(dá)86%的鎳基催化劑。研究還證明，Ca-Fe氧化物和鐵氧化物等無(wú)機(jī)組分對(duì)炭氣化有明顯催化作用，可以與其他炭材料共氣化，提高氣化效率。有研究者通過(guò)浸漬法制備了釩/煤氣化渣催化劑，并用于NH3選擇性催化還原NO的可行性研究，結(jié)果表明，制備的催化劑在 240℃~290℃溫度范圍表現(xiàn)出良好的催化活性，可用于煙氣中NOx的脫除。有研究者使用浸漬法制備出負(fù)載Fe3+的煤氣化渣活性炭，用于降解染料廢水中的甲基橙，結(jié)果表明制備出的活性炭對(duì)甲基橙的降解率可以達(dá)到97%。制備催化劑及催化劑載體是高值化利用煤氣化渣中的未燃盡炭和無(wú)機(jī)礦物的良好方式。將煤氣化細(xì)渣在600℃下焙燒7h，形成煤氣化細(xì)渣玻璃微珠，通過(guò)熔融共混的方法成功地將玻璃微珠引入到聚丙烯中。結(jié)果表明，摻入煤氣化渣玻璃微珠后，聚丙烯的熱穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)；改性后的聚丙烯復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶能力和分散性均有所提高，因此，煤氣化渣玻璃微珠在塑料市場(chǎng)上具有替代碳酸鈣的潛力。采用分級(jí)技術(shù)對(duì)煤氣化細(xì)渣進(jìn)行處理，獲得不同粒徑的煤氣化細(xì)渣樣品，研究其對(duì)填充低密度聚乙烯拉伸性能的影響，結(jié)果表明，填充煤氣化細(xì)渣的聚乙烯拉伸強(qiáng)度隨煤氣化細(xì)渣粒徑的減小而增大，未燃盡炭可提其高拉伸性能；有研究者以重質(zhì)碳酸鈣粒子為對(duì)比填料，研究了煤氣化渣作為丁苯橡膠填料的可行性，結(jié)果表明以煤氣化渣為橡膠填料時(shí)，其復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞壽命顯著提高，氣化細(xì)渣含有大量未燃盡炭，有利于和高分子基體相容；氣化渣中的硅鋁玻璃微珠化學(xué)反應(yīng)性高，有利于增強(qiáng)聚合物基體的反應(yīng)活性，并且玻璃微珠沒(méi)有鋒利的棱角，有效預(yù)防了橡塑填料中高分子鏈斷裂的現(xiàn)象。綜上所述，煤氣化細(xì)渣與高分子基體的相容性好，可制備出性能較好的橡膠填料，且橡膠填料的性能隨著煤氣化渣粒度的增大而減小。煤氣化渣的主要成分為 SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、C等，與制備陶瓷的原料組成相近，因此可以利用煤氣化渣制備陶瓷材料。以煤氣化渣為原料，經(jīng)過(guò)高溫碳熱還原氮化可以合成出Ca-α-Sialon-SiC復(fù)相陶瓷粉體，且熱壓溫度越高，Ca-α-Sialon-SiC復(fù)相陶瓷愈加致密。以氣化渣為原料采用模壓成型工藝，加入一定量的黏合劑在 1100℃下燒結(jié)，成功制得孔隙率49.20%、抗彎強(qiáng)度 8.96MPa的無(wú)機(jī)多孔陶瓷材料樣品。有研究者探討了不同制備 因素對(duì)泡沫陶瓷材料性能的影響，利用方差分析對(duì)制備泡沫陶瓷工藝進(jìn)行優(yōu)化，在最佳條件下，制備出體積密度為770kg/m3、抗壓強(qiáng)度為 3.40MPa的泡沫陶瓷材料。以氣化粗渣為主要原料，采用改進(jìn)后的免燒法制備了多組不同比例的免燒煤氣化粗渣陶粒，其綜合性能均符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。胡文豪對(duì)煤氣化渣進(jìn)行活化脫硅后，選擇低碳渣為原料，研究了不同因素對(duì)泡沫陶瓷的影響，最終得出最佳的工藝條件。煤氣化渣的主要化學(xué)組成為硅、鋁、鐵、鈦、鉀、鈣、鈉和碳等，根據(jù)南陽(yáng)東方應(yīng)用化工研究所的最新研究結(jié)果，可以采用酸堿聯(lián)浸工藝選擇性分離氣化渣中所含硅、鋁、鐵、鈦和碳等，然后以分離出的酸、堿浸出液為前驅(qū)物進(jìn)一步制備白炭黑或二氧化硅氣凝膠、阻燃用氫氧化鋁或無(wú)水氟化鋁、電池用氧化鐵、鈦白粉并回收煤炭等，基本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤氣化渣的全元素?zé)o害化利用。利用過(guò)程三廢得到有效控制和循環(huán)利用，環(huán)境友好，具有十分可觀的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。該工藝的成功研發(fā)，為煤氣化渣的資源化利用開(kāi)辟了一條嶄新途徑。煤氣化渣高值化利用途徑有制備鋁、硅基材料，催化劑/催化劑載體，陶瓷以及橡塑填料等。未來(lái)，我國(guó)煤氣化渣的高值化利用方向?yàn)椋?/span>（1）在理論方面，應(yīng)進(jìn)一步加深對(duì)煤氣化渣物理化學(xué)性質(zhì)的研究，如煤氣化渣中未燃炭和灰組分的賦存狀態(tài)、炭的高分子模型、表面化學(xué)性質(zhì)等。（2）煤氣化渣的性質(zhì)受煤的種類(lèi)、操作條件、氣化爐類(lèi)型等多種因素影響。對(duì)于單一雜質(zhì)元素含量高的煤氣化渣（如高鋁煤氣化渣），應(yīng)開(kāi)發(fā)具有針對(duì)性的利用方案，充分發(fā)揮其利用價(jià)值。（3）目前階段氣化渣的綜合利用應(yīng)以“規(guī)模化消納解決企業(yè)環(huán)保問(wèn)題為主 +高值化利用增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為輔”，開(kāi)發(fā)操作流程簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好的高值化利用途徑。
