能源基地大宗固废的资源化利用新进展：煤气化渣改性用于道路修建

 

主要研究成果    

1. 粗细渣结构差异与特性分级：

粗渣（SiO? 12.6%、C 17.8%）表面致密、热稳定性优；细渣（SiO? 10.2%、C 38.2%）呈蜂窝结构，稳定性差。渣体掺入水泥浆中初期促进水化，但活性随时间和含水量增加而衰退。掺细渣后，XRD中Ca(OH)?峰形变化及异质峰增多，证实结晶物质参与水化反应。

 

2. 改性技术与掺量调控协同增效：

煤气化渣表面疏水，直接应用于水泥体系或道路工程时易发生颗粒聚集，不仅导致材料分散性劣化，还会因结构疏松造成强度不足。为此，通过表面活性剂改性将其表面由疏水转为亲水，显著增强润湿性，从而改善在水泥基体中的分散性与均匀性，提升与水泥的相容性及复合材料整体性能。

 

低掺量（<10%）改性煤气化渣可发挥成核效应，促进水化产物生成，28天强度提升5.4%，凝结时间缩短2.6%；高掺量（>30%）导致未反应渣聚集，形成孔隙与裂缝，强度骤降43.9%，凝结时间延长65.4%。改性煤气化渣与水泥的协同作用显著提升，改性后抗压强度达7.0 MPa，较未改性组提升12.9%，有效增强了道路材料的实用性能。XRD分析表明：掺渣后未生成新产物，10%掺量时，氢氧化钙、钙矾石及C-S-H凝胶峰强度显著增加，印证水化程度提升。

 

3. 粗渣工程性能优势

掺渣水泥膨胀收缩率稳定于20%-25%，显著低于纯水泥；20%掺量时水化最充分（烧失量最低），C-S-H凝胶与渣-碱反应协同增强稳定性；XRD证实粗渣中无定形物参与水化，高掺量促进稳定结晶生成。

 

应用前景    

煤气化渣作为煤化工产业的主要固体废弃物，长期以来其大量堆存不仅占用宝贵土地资源，还对环境造成潜在威胁。西安石油大学等团队的研究成果为煤气化渣资源化利用开辟新路径，使其在水泥及道路工程材料领域展现出良好应用前景，未来更有望拓展至多个行业，助力工业绿色转型。西安石油大学研究团队表示：“煤气化渣从‘填埋负担’转为‘功能材料’，标志着固废资源化进入精准调控阶段。下一步将推动跨行业标准对接，加速技术落地”。

本工作受到陕西省厅市联动重点项目“极薄煤层煤基废渣协同利用关键技术开发与工程示范”（项目编号2022GD-TSLD-69）的资助。