6月11日,记者走进位于榆林市榆阳区的陕西省碳基固废资源化利用中试基地,看到4辆覆盖防尘布的重型卡车依次驶入,缓缓停靠。车斗掀起的瞬间,黑灰色的煤矸石倾泻而下。

该基地是全国首个碳基固废中试基地,由榆林中科环保科技集团有限公司与中国科学院过程工程研究所共同组建,承担了万吨级煤矸石分质利用制备生态功能土关键技术中试示范项目,旨在探索出一条可复制可推广的煤基固废协同治理技术示范应用模式。

全国首个碳基固废中试基地为何落地榆林?

榆林煤炭开采量巨大,去年原煤产量达6亿吨,其中煤矸石年产量6000多万吨,占全市大宗固废总量的61%。

这么多煤矸石如何处置?以往,煤矸石多用于生产烧结砖、路基材料、水泥掺料等建筑材料,或者用于矿坑回填。但这些处置模式成本高、末端市场消纳不足、依赖政策补贴、经济效益较小,同时因缺乏规模化消纳技术体系与技术创新,导致资源利用率不足。此外,部分煤矸石含有硫化物和重金属,可能会污染土壤与地下水,容易出现环保风险。

为统筹推进工业固废规模化利用,近年来,榆林市出台了《榆林市工业固体废物综合利用三年行动方案(2023—2025年)》《榆林市工业固体废物污染防治管理办法》等文件,力求推动榆林煤矸石大规模生态化利用技术进步和产业发展。

在此背景下,2024年3月,陕西省碳基固废资源化利用中试基地完成项目立项;2024年10月,完成中试线建设工作;今年6月初,该项目正式投产运营。

走进基地中试车间,轰鸣的机器声中,煤矸石正经历着神奇的蜕变。经过破碎、分选、分级选等多道工序,原本单一的煤矸石被精准转化为三类产品:生态功能土、再生骨料以及低热值煤,实现固废利用的“吃干榨尽”。

“很多人不知道,煤矸石其实是制备人工土壤的优质材料。”榆林中科环保科技集团有限公司总经理郑仕梅抓起一把刚卸下的煤矸石说,“它含有硅、铝、铁等植物生长必需的元素。只是这些元素以矿物态存在,难以被植物吸收。”

经专家研究发现,通过特定技术“激活”,煤矸石可转化为具有生态修复功能的人工土壤。这一发现,为破解固废难题打开了新思路。

技术研发并非易事。“煤矸石成分复杂,有的含碳高,有的硅铝含量高,必须像‘剥洋葱’一样精准分离。”中国科学院过程工程研究所研究员马淑花介绍,“我们研发的‘相分离可控分选耦合生物解矸快速成土’创新技术,填补了相关领域的技术空白。”

煤矸石的分质分级、无害化处理和土壤重塑都是难点。为了攻克无害化处置难题,科研团队在菌种筛选环节做了大量实验,最终实现了重金属绿色脱除等核心工艺。

“目前,我们已经建成万吨级生态功能土生产线,转化效率提升50%。”郑仕梅介绍,陕西省碳基固废资源化利用中试基地突破技术瓶颈,成功将煤矸石等煤基固废转化为生态修复“利器”。

目前,依托陕西省碳基固废资源化利用中试基地,榆林已推广4个正在进行的煤矸石资源化利用产业化项目,覆盖榆阳区、神木市、府谷县、子洲县4地。其中,子洲县永兴煤业有限公司合作200万吨/年煤矸石综合利用项目已完成前期手续,进入初步设计阶段。

从实验室小试到中试验证,再到产业化示范应用,陕西省碳基固废资源化利用中试基地打通科技成果转化路径,相关成果吸引了国内众多行业伙伴的关注。

“今年以来,已有来自内蒙古、山西、宁夏、贵州等地的固废行业投资商、产废单位、利废单位、相关部门前来调研学习、洽谈合作。”榆林中科环保科技集团有限公司首席科学家李世英说。

如何将煤矸石分质利用的“榆林模式”打造为全国可适用的样板,是陕西省碳基固废资源化利用中试基地下一步的工作方向。

数据显示,2024年,我国煤矸石的产量达到8.25亿吨。每年仍有2亿吨新增煤矸石堆存,累计堆存量已超过70亿吨。解决煤矸石问题成为煤炭行业绿色高质量发展的关键。

“未来,我们将继续与中国科学院相关团队合作研发,推动煤矸石高值化利用,扩大煤矸石基生态功能土技术覆盖范围,完善行业标准与技术规范,持续验证本技术产品在国土空间生态修复、林业生态修复、防沙治沙等领域的应用效果,为榆林乃至全国的煤矸石大宗固废综合利用提供技术支撑。”郑仕梅说。