煤气化渣理化特性及其制备建筑材料研究进展
顾晓薇
葛晓伟
刘少迁
丁学成
王莉
黄冬蔚
王达伟
马以勒
东北大学资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819;东北大学智慧水利与资源环境科技创新中心,辽宁 沈阳 110015;辽宁省固废产业技术创新研究院,辽宁 沈阳 110015
摘要：随着现代煤化工产业的快速发展,煤气化技术在能源清洁高效利用中的地位日益突出,煤气化渣(Coal Gasification Slag,CGS)作为气化过程所产生的工业副产物排放量不断增加.然而,CGS的综合利用率仍处于较低水平,绝大多数以填埋或堆存的方式处理,既占用土地资源,又可能引发重金属浸出、碱性污染等一系列生态环境问题,严重制约了煤化工行业的绿色低碳转型和资源可持续发展.近年来,随着"双碳"目标的推进,CGS的资源属性逐渐被重视,其潜在的火山灰活性、丰富的残余碳含量、较高的比表面积以及部分玻璃相结构赋予了其巨大的应用潜力.国内外相关研究表明,通过合适的激发手段和配比优化,CGS可部分或全部替代水泥、作为混凝土掺合料、胶凝材料、制砖原料等,实现其在建筑建材领域的资源化利用.然而,现阶段CGS的利用仍存在路径分散、机理不清、理论体系不健全等问题,制约其进一步推广应用.系统梳理了CGS的产生机理与分类方式,可分为煤气化粗渣(CGCS)和煤气化细渣(CGFS)2类,并通过对CGCS与CGFS在化学组成、矿物相构成、微观形貌、颗粒粒径分布及比表面积等方面的对比分析,揭示了其在原始性能上的异同及资源化潜能差异,评估了对环境影响的风险.同时,总结了CGS在建材领域的典型应用模式,包括其在低碳胶凝材料、混凝土掺合料、建筑墙体材料、绿色再生骨料等方面的工程实践与试验研究成果,证实了其在绿色可持续建筑材料中的应用潜力,并分析了其在活性激发、残碳去除、界面相容性、长期耐久性等方面存在的技术瓶颈.明确了CGS在不同利用场景下的适用性,例如,CGCS较低的碳含量更适用于胶凝材料或砖体材料的制备.此外,结合当前的研究热点与政策导向,展望了CGS资源化利用的未来发展方向,重点提出通过多源协同激发、全固废耦合利用、功能材料制备、性能调控机制构建及生命周期评价等手段,推动其向高性能、低碳化、工程化方向发展.
关键词：煤气化渣工业副产物理化特性建筑材料资源化利用
分类号：TQ536.4(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3904300)国家自然科学基金(52234004)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 29-45 )
英文信息