煤化工固废的资源化利用与循环经济

煤化工固废的资源化利用与循环经济

中国煤化工规模大、链条长，伴生大量固废（煤矸石、煤气化渣、炉渣、飞灰、废盐等）。这些“工业矿产”如果不加以资源化，不仅占地与污染环境，也浪费了可回收的材料与能量。推动煤化工固废向资源化转变，是实现产业绿色转型与循环经济目标的重要路径。

一、为什么要把煤化工固废“当资源”看待？

1.体量巨大：近年统计显示我国煤矸石年排放与累积规模非常大（示例：2023 年煤矸石排放量高达 8.29 亿 吨），且煤气化渣年排放也在千万吨级别，传统堆存带来土地占用与二次污染风险。

2.成分可利用：很多煤基固废中含有硅酸盐、氧化铝、铁、钙等矿物成分，经过物理/化学改性能作为水泥掺合料、陶粒、吸附剂或轻质建材原料。

3.政策与市场驱动：国家对废弃物循环利用提出明确政策导向（推动大宗固体废弃物规模化利用），并催生废盐、煤矸石等资源化的市场研究与投资报告。

二、主要资源化技术路径

1. 煤矸石、煤气化渣、灰渣 —— 建材化与矿物制品化

（1）水泥与混凝土掺合料：将煤矸石或煤气化渣经粉磨或活化处理用于水泥熟料替代或混凝土掺加料，既可降低原生水泥用量，又减少固废堆存。最新综述指出，通过热活化或碱激发处理可提高其胶凝活性。

（2）陶粒、骨料、墙体材料：将粉煤灰/炉渣或煤矸石制成陶粒（轻质骨料）或烧结墙材，但工艺需控制含碳量与烧失量以满足建筑标准。部分研究与工程示范表明，掺量与烧成参数的优化是关键。

（3）功能材料（吸附剂、催化载体）：对煤矸石通过酸碱处理、热处理制备多孔吸附材料用于污水处理或气体净化，属于高附加值路线。

2. 熔渣化/气化后的熔渣 —— 玻璃渣/建材化利用

高温熔渣化可把无机污染物固定在玻璃相中，产物可用于道路填料、建筑骨料或玻璃陶瓷原料，解决重金属浸出问题并实现副产能量利用。气化产生的合成气也可回用于能量或化学品生产，提升整体经济性。研究显示，这对含盐或含重金属的煤化工废物尤为有效。

3. 废盐 —— 回收利用与化学再生路线

废盐资源化路径多样：（1）物理/化学分离后用于再制工业盐或化学原料；（2）利用电解、蒸发、结晶等工艺回收可利用组分；（3）与其它工业废物流协同处置生成有用化工品。市场与咨询报告指出废盐资源化具备较强的商业化前景，但需解决混合盐组分复杂与含毒性离子的处理问题。

4. 含有机高热值固废 —— 气化与高温热处理（能量回收与减量）

气化：把有机固废在受控条件下转化为合成气（CO、H?），同时把无机部分熔渣化、固定重金属；典型用于含油污泥、有机污泥、部分煤焦油残渣等。气化可实现减量、无害化与资源化（能量/化学品回收）。

三、煤化工废弃物的循环利用典型应用

1.建材领域（最大量级的吸纳方向）

混凝土与水泥掺合料：国内外研究与试点已将煤气化渣、粉煤灰用于混凝土和水泥配方改性，部分工程实现了材料替代与成本节约。要点在于活化处理与长期强度/耐久性验证。

2.化肥/土壤改良剂（受限但有前景）

通过热处理或化学改性，将某些煤基矿物固废制成缓释养分载体或土壤改良材料，但需严格控制重金属含量与浸出风险，适用于农业用前的安全评估和标准化路径。相关研究仍在试验与示范阶段。

3.高附加值材料（小批量、技术驱动）

吸附剂、催化载体、陶瓷制品等，属于“小体量、高附加值”策略，适合把难以规模化利用但成分具有特殊功能的废物转成高值产品。科研团队在改性技术上取得进展，但产业化需解决成本与稳定性问题。

四、循环经济模式

1. 场内闭环：联合生产与副产物循环利用

煤化工厂内部应优先考虑副产物内部利用（如合成气用于企业内发电/供热，固废作为建材或原料回用于厂内生产），缩短物料流、降低运输与处理成本。政策鼓励“就地消纳、近源利用”。

2. 区域协同：产业园区+专业化处理企业

建议推进“产业园+共建处置与资源化平台”模式：多个煤化工单位把固废集中至专业化资源化中心，由技术公司实施高温处理、熔渣化与建材化生产，形成规模效应并便于监管。行业会议与政府文件也在推动这类协同模式。

3. 政企协作与标准化路径

通过地方政府牵头建立固废标准化接收、质量认证与产品准入制度（例如建材用途的原料标准、重金属限值与长期稳定性试验），降低资源化产品的市场准入门槛并提升公众接受度。

五、目前的阻碍与技术/制度短板

1. 原料不均一、成分复杂：

各地固废成分差异大，导致同一技术在不同场景表现不同，需要更强的预处理与检测能力。

2. 经济性挑战：

高温处理、改性与运输成本可能高于低端填埋，除非配合能量回收或高附加值产品路径。

3. 监管与标准不足：

部分资源化产品缺乏统一的质量标准和长期环境安全评价体系，限制了规模化推广。

4. 公众/用地接受度：

工业固废资源化产线需合规且透明，公众对“废物做建材”的安全顾虑需要通过检测数据和第三方认证缓解。

六、行动性建议

1.企业：先做小规模技术试点（例如某类煤气化渣用于 10% 掺量水泥试配），同时对产品开展长期浸出与耐久性测试。

2.地方政府/园区：推动“产—供—处”一体化平台，合并运输、检测和资源化生产以降低单位处置成本。

3.研究机构：重点解决“低成本改性—长期稳定性—重金属固定机理”三大科学问题，支撑高掺量的安全利用标准。

七、结语

把“废物”变“资源”，既是技术问题也是系统工程：需要企业做示范、科研攻关与制度保障三条腿并行。只有把煤化工固废纳入循环经济大盘，才能实现经济效益、环境治理与社会价值的三赢。

八、参考

《煤矸石资源化利用现状与进展》综述（2024）。

吴锦文等，《煤基灰/渣的大宗固废资源化利用现状及发展趋势》（2024）。

2024–2030 年中国废盐资源化市场预测报告。

2024 年煤矸石及煤气化渣处置利用学术与技术交流大会资料。

煤化工行业发展与循环经济相关企业/园区可持续发展报告（行业综述）。