在窯街煤電集團有限公司的礦區(qū)，堆積著近百萬噸頁巖油半焦固廢，已成為企業(yè)的“心頭大患”。日前，中科院蘭州化物所王愛勤研究員團隊創(chuàng)新性地從礦物材料視角出發(fā)，開展了半焦利用的相關(guān)實驗，通過煅燒、酸處理等工藝，獲得了黏土礦物、碳復(fù)合材料和雜化材料用載體，為半焦高值化利用奠定了科研基礎(chǔ)。
半焦是以油頁巖為原料，運用低溫干餾技術(shù)生產(chǎn)頁巖油時產(chǎn)生的固體廢棄物。窯街煤電集團有限公司總工程師袁崇亮介紹，企業(yè)從2010年開始生產(chǎn)頁巖油，每年產(chǎn)生約60萬噸半焦，早期半焦主要用于水泥廠熟料配料和發(fā)電廠燃料配煤，但用量有限，同時由于半焦的售價較低，僅為油頁巖開采成本的15%左右，因此產(chǎn)業(yè)鏈也出現(xiàn)了嚴重的成本倒掛。
去年10月，針對窯街煤電集團有限公司的迫切需求，王愛勤團隊啟動了半焦增值利用新途徑、新材料和新技術(shù)研究。今年1月，團隊根據(jù)實驗室研究結(jié)果，利用企業(yè)已建成的隧道窯，進行了4個系列108個樣品的工業(yè)化可行性試驗和生產(chǎn)線驗證，達到預(yù)期結(jié)果。王愛勤介紹，半焦主要由無機氧化物和殘余碳組分組成，通過不同溫度煅燒處理，團隊對半焦進行了綜合利用驗證。驗證結(jié)果顯示，半焦具有很好的隔熱性能，高溫時有發(fā)泡性能，同時還具備生產(chǎn)鐵紅無機顏料的前提。
“過去通常是從能源燃料的角度想辦法將半焦‘吃干榨盡’，附加值非常有限，而從礦物材料的視角探索研究，為半焦的規(guī)模化增值利用提供了無限可能。”王愛勤說，從目前研究來看，半焦可用作土壤改良劑、復(fù)合保水劑、工業(yè)顏料、耐火材料、太陽能涂層等，同時能夠用于解決瀝青改性和失陷性路基問題。值得一提的是，科研人員還對半焦進行了轉(zhuǎn)白實驗，半焦“黑美人”變成“白美人”后，將廣泛用作涂料添加劑。
目前，王愛勤團隊已聯(lián)合省內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域高校、企業(yè)等科研力量，進行半焦高值化利用協(xié)同創(chuàng)新，未來通過構(gòu)建半焦高值化利用產(chǎn)業(yè)鏈，幫助企業(yè)在消除半焦固廢污染的同時，提升半焦利用的附加值，助推企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
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