神木年产60万立方米煤基固废制备云砼石生产线(资料照片)。 受访者供图

本报记者 吕扬 通讯员 贺伟

“煤炭开采、洗选、加工及燃烧过程中会产生煤矸石、粉煤灰、炉渣等固体废弃物。如何将这些煤基固废再利用,是煤炭清洁生产和环境保护迫切需要解决的难题。”9月29日,在西安建筑科技大学粉体工程研究所,所长程福安教授介绍。

近日,在榆林市神木市店塔镇宏业大道,由陕西建材科技集团股份有限公司投资建设、西安建筑科技大学科研团队设计的神木年产60万立方米煤基固废制备云砼石生产线实现全线带料调试并顺利投产。

这个项目的投产,标志着由国家发展改革委中央预算内资金支持的国内第一条煤基固废再生制备云砼石生产线成功落地,为我国煤基固废资源化利用开辟了一条全新的产业化路径。

点石成金:解锁固废再生科技密码

每开采燃烧一吨煤,就会产生数百公斤固体废弃物。全国每年新增煤基固废约15亿吨,煤基固废是目前存量最大的工业固体废弃物。

由于资源化利用技术不成熟、产品市场效应差等问题,煤基固废始终难以被大规模、高质量利用。煤基固废的传统处理方式主要是堆放填埋。这种方式不仅占用土地,还对水体、大气和土壤造成持续污染。

“实际上,这些看似无用的废弃物,却富含硅、铝、钙等元素,宛如建筑材料的‘基因密码’,蕴含着巨大的再生潜力。”程福安指着实验室里的陶粒和陶砂说,这些再生物在生活中有很广泛的用途。

程福安教授团队针对煤基固废再生利用难题,开展产学研合作,历时10余年,研发出具有自主知识产权的煤基固废制备低碳建筑材料系列关键技术,成功找到了让固废“变身”的神奇路径,并应用于产业实践。如今,3条工业示范线已建成。

“神木粉煤灰制备云砼石项目年消纳固废60万吨,产出60万立方米的云砼石,是名副其实的‘固废消化器’。”站在粉体工程研究所展览室几台缩微版的模型设备前,程福安介绍,这条生产线年销售收入过亿元,年利润超2000万元。

目前,程福安教授团队已开发出煤基固废再生制备微晶玻璃、云砼石、陶粒全要素工艺包,为煤基固废大规模、高附加值再生利用提供了新思路。

示范落地:实现产学研用协同创新

瞄准“双碳”目标,让实验室的技术走向产业化,程福安教授团队在陕西省相关部门和学校的大力支持下,依托学校技术研发及工程设计平台,以陕西循环经济工程技术院有限公司为成果转换平台、陕西建材科技集团股份有限公司为产业应用平台,“产学研用”协同创新,贯通了材料基础理论研究、工艺技术创新、装备研发、工业中试、示范线建设的科技成果转化全链条。

运用煤矸石制备微晶玻璃技术及专有设备生产的微晶玉石产品,具备优良的耐磨、耐酸碱性能,被广泛应用于装饰和工业板材领域。

粉煤灰制备云砼石技术,让粉煤灰摇身一变成为云砼石。这种材料可广泛应用于节能保温工程、装配式建筑、超高性能混凝土及高延性混凝土等领域。

煤矸石制备陶粒工艺技术产出的超轻高强陶粒,隔热保温性能良好、抗震性能优异,可广泛应用于各种工程,就像一颗颗神奇的“建筑小精灵”。

“我们精心打造了3座具有代表性的固废资源化工厂,依托技术创新,赋能传统工业升级换代,完善环保产业链条,清洁生产、变废为宝。”程福安介绍,每一项技术突破,都诠释了“废物是放错地方的资源”,让大家看到了固废资源化的广阔市场。

韩城煤矸石绿色无害化综合处置示范线每天能“吞食”100吨煤矸石,年产90万平方米微晶玉石,把原本无人问津的煤矸石变成了价值不菲的建筑材料。

团队打造的第三个固废资源化工厂位于黄陵。通过烧结法工艺,该工厂可以将煤矸石转化为陶粒,可年产陶粒43.2万立方米。

绿色未来:筑牢固废领域的创新基石

在固废资源化领域耕耘是一件艰难的事情。没有现成的技术装备、市场前景也不明确,能否突破技术难题并产业化,团队多年来顶住压力,持续攻关。

“在‘双碳’目标引领下,固废资源化被赋予了崭新的时代使命。这条绿色转型之路关乎环境治理,串联起能源安全、产业升级与低碳未来的宏大前景。”程福安说。

随着国家政策的大力支持和产业资金的投入,资源循环利用成为新赛道。面对大量需要处理利用的固废,用新技术、新工艺、新装备形成新的产业链,是程福安教授团队10多年来孜孜追求的目标。

目前,团队已建立起完整的“基础理论研究—技术开发—工程化—产业化”创新链条,在能源化工工业废渣、电力工业废渣、冶金工业废渣、工业副产石膏、工业尾矿尾渣等大宗工业固废领域储备多项科技成果,建成了全国大宗工业固废产学研基地。

从污染治理向资源再生的变革,背后是技术的不断创新。

“利用固废不是终点,而是资源循环的起点。”程福安说,团队将继续深耕技术研发与产业转化,秉持“科技赋能、绿色循环”理念,通过“产学研用”深度融合的创新体系,让更多新技术、新工艺、新装备落地,助力美丽中国建设。