煤气化是煤化工的源头技术，但是煤气化过程难以避免地产生大量煤基固废—气化灰渣，由于缺少大规模减量化处置技术，目前，我国气化灰渣的累计堆存量已达到数亿吨，且每年以高达3500万吨的排放量迅速增加，已日益成为制约煤化工发展的关键。
气化细灰占气化灰渣总量的30~70%，气化细灰主要由碳和无机组分组成，具有燃料和原料双重属性。但气化细灰中的碳石墨化程度高，部分碳被熔渣所包裹，而且无机组分反应活性差，导致气化细灰资源化利用难度大，目前处置方式主要以填埋为主，存在大气和土壤污染的环境安全隐患。
中科院研究所循环流化床实验室团队针对气化细灰的特点，提出了气化细灰熔融资源化利用的技术路线，技术路线如图1所示，气化细灰中的碳组分通过活化改性后实现高效燃烧，产生蒸汽或电；无机组分通过熔融矿相重构，进一步实现高值化利用，制取铝硅基产品；从而实现了气化细灰中碳和无机组分的分质利用。
在中国科学院战略性先导专项子课题“气化细灰流化熔融燃烧脱碳关键技术研究”的支持下，研究团队系统开展了气流床气化细灰的流化熔融燃烧脱碳技术研究，完成了百吨级/年小试试验研究、千吨级/年中试试验研究，形成了适配的2000 t/d这一主流气流床气化炉规模气化细灰流化熔融燃烧工程技术方案。
2021年8月，研发团队在该中试平台开展了德士古气化炉气化细灰流化熔融燃烧试验，系统运行平稳、产物脱碳效果显著，验证了气化细灰流化熔融燃烧技术处置气流床气化细灰的可行性。2021年11月15和16日，开展第三方性能测试，测试工况运行时间超过18个小时，测试结果表明：气化细灰的处理量为242kg/h，折合2100吨/年，熔渣占灰渣比例为95%，灰渣综合含碳量≤0.5%，指标远优于子课题要求的考核指标。
此外，研发团队还开展了熔渣高值化利用技术的研究，通过熔融资源化利用技术产生的熔渣可以直接作为水泥掺和料，或者进一步制取微晶玻璃、纤维棉和水玻璃等铝硅基产品。
目前，该技术经验证，同时可适用于煤矸石等一般大宗煤基固废的处置，有望在我国大宗固废资源化利用上贡献研究所的力量。
技术路线