常秋连

(中煤科工清洁能源股份有限公司,北京 100013)

煤焦油渣(简称焦油渣)是煤在气化或焦化过程中,由机械化焦油氨水澄清槽底部排出的黑色或黑褐色黏稠膏状固体。焦油渣成分复杂,主要含有苯系物、多环芳烃、含氮和含硫杂环化合物、重金属等多种污染物,目前被国家列为HW11类危险废物[1-2]。

焦油渣的处理方式主要包括萃取离心-油渣收集、做烧砖燃料、制备活性炭等[1]。虽然焦炉加热制度、装煤程序和配煤工艺等操作条件的改进,可大幅度降低废渣的生成量,但废渣的处理问题仍然存在。目前中国焦油渣回收利用的主要方式是将其作为塑性添加剂直接加入炼焦配煤中或用作型煤的黏结剂。但是,在混配过程中受原料黏稠性和组分波动的影响,存在因配料难以精准,造成焦炭质量不稳定、焦炉的热负荷增加等问题;同时,由于焦油渣黏度大,在混配过程中极易与皮带粘黏造成管路堵塞。因此,随着焦油渣年产量的不断递增,清洁高效利用方式的研发迫在眉睫。

研究发现,焦油渣中碳含量高(优质渣中碳质量分数不小于80%),灰含量低,是制备活性炭的优质原料;但是焦油渣又具有结构致密、结晶度高的特点,缺乏活化所需的初孔,活化困难,这限制了其在活性炭领域的应用。然而,笔者所在课题组前期研究发现[3],若将焦油渣进行高温热解,其中的非碳元素被高温分解,以气体形式释放,剩余碳元素则形成不规则排列的石墨微晶结构,这些微晶之间留有空隙,被热解过程中析出的焦油等无定形碳填充,这些无定形碳则为后续活化过程提供了丰富的活性位。……