【炭黑产业网】8 月 18 日消息，煤炭在开采、洗选及利用环节，会产生煤矸石、粉煤灰、气化渣等多种煤基固体废弃物。这些固废由于存在 “规模化处置困难、综合利用效率偏低” 的问题，成为行业发展中的一大痛点。地面堆存不仅耗费大量土地资源，还潜藏着大气与水土污染的风险，这与生态环境保护的要求形成了明显冲突，可以说，行业受煤基固废困扰已久。
2021 年发布的《关于 “十四五” 大宗固体废弃物综合利用的指导意见》中，针对煤基固废明确提出，到 2025 年，煤矸石、粉煤灰、尾矿(共伴生矿)等大宗固废的综合利用能力要大幅提高，利用规模持续扩大，新产生的大宗固废综合利用率需达到 60%，存量大宗固废则要有序减少。行业面临的痛点以及政策提出的要求，共同推动了科研领域对煤基固废处理的探索。在中国煤炭科工集团旗下的中煤科工生态环境科技有限公司(简称 “科工生态”)的实验室和项目现场，煤基固废正经历着 “华丽转身”，从过去的 “生态负担” 逐渐变成可利用的资源。
据炭黑产业网了解，为解决煤基固废地面堆存压力大、处置能力不足的问题，科工生态以 “规模化井下处置” 为突破口，研发出 “煤矸石 + 改性气化渣 + 粉煤灰” 全煤基固废膏体材料以及纯矸石浆体材料，这些材料已成功应用于充填置换煤柱、离层注浆、老采空区垮裂带注浆和废旧巷道处置等场景。
科工生态科创中心主任韩科明介绍，巷柱式膏体充填置换区段煤柱工艺及配套施工技术，创新性地将原本的煤柱空间转变为可充填空间。通过维持膏体充填体巷道的稳定，实现了采煤工作面的正常回采，成功破解了矸石充填开采中 “采、充分离” 的行业难题，取得了年处置煤矸石 100 万吨、煤柱矸石置换比 70% 的成效，为煤基固废的规模化处置提供了核心支持。在国家能源集团神东煤炭乌兰木伦煤矿，科工生态打造了集地面制浆、泵送输浆、充填辅助于一体的智能化地面矸石充填系统，借助 “原位返井” 的处置模式，从源头减少了地面矸石的堆存，有效解决了矸石堆存占用土地资源以及煤矸石自燃引发的一系列生态问题。
科工生态借助技术创新，积极探寻煤基固废资源化的新途径，推动其从 “低值利用” 迈向 “高值转化”。该公司技术团队对煤矸石等煤基固废中的有价组分进行深度分析，研发出悬浮煅烧、高温成球、隧道煅烧三套技术工艺及专用装备。其中，新型燃烧炉能够实现发热量 600—1000 大卡的煤矸石自持燃烧，在完成高含碳材料脱碳与化学转变的同时，通过超细粉磨、定向分选等后续处理，制成偏高岭土、白炭黑、净水剂等高附加值化工产品及铝硅基产品，为煤基固废的高值化利用提供了新的技术解决方案。
煤矸石分质分级利用技术也取得了进展。通过建立高岭石粒度分布模型，采用光电分选和分级分质(粒度筛分 + 破碎解离 + 密度分选 + 分级循环)等技术，将高铝煤矸石分成煅烧高岭土原料、偏高岭土原料和高热值矸石，为后续的高值化利用打下了基础。
在绿色低碳胶凝材料研发领域，科研团队利用煤矸石、煤气化渣等多元固废与电石渣、脱硫石膏等补充组分的协同效应，结合低温煅烧工艺创新，实现了高活性玻璃相的定向重构，所得到的煅烧产物玻璃相含量超过 80%，具有优异的水化活性，为建筑行业的低碳转型提供了新型胶凝材料解决方案。同时，团队还在探索煤基固废中稀土元素的绿色提取技术，进一步揭示稀土元素的区域性分布规律，构建高效绿色的富集提取技术体系，有望为稀土资源供给提供补充渠道。由此形成的 “固废资源化-材料低碳化-元素高值化” 三位一体的循环经济技术创新体系，对于推动建材行业实现碳中和目标以及保障战略矿产资源具有双重实践价值。
科工生态还将煤基固废的利用拓展到生态修复、资源补充等多个场景，构建起 “全链条循环” 模式。在土壤改良方面，针对半干旱矿区矸石堆积、生态脆弱，客土土源不足、复垦低效等绿色发展痛点问题，以微生物技术为核心突破口，通过功能菌群活化煤矸石中的氮、磷、钾等有效养分，构建起植物与微生物协同共生的自维持生态系统。结合特色经济作物的引种与高效生产，实现了土壤重构-植被恢复-经济增效的链式发展，探索出一条 “固废减量-生态修复-作物增效” 的矿区绿色发展新模式。基于该技术体系开发的煤矸石基人工土壤与微生物复合肥已在榆林大柳塔矿区复垦工程中得到应用，为资源型地区绿色矿山建设与乡村振兴战略的协同发展提供了示范。
科工生态通过 “分质分级、梯级利用” 的技术路径，不仅实现了对煤基固废的 “吃干榨尽”，更推动其从 “环境负担” 转变为 “经济资源”，生动诠释了 “减污降碳协同增效” 的生态理念，为煤炭产业升级注入了动力。面向 “双碳” 目标，科工生态将持续推动矿山全生命周期生态治理体系的迭代升级，用科技的力量绘制 “无废矿山” 的生态图谱，为中国式现代化生态文明建设贡献力量。
