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　　山西大学资源与环境工程研究所借助多项自主知识产权技术，将煤矸石和粉煤灰中所含的碳、硅、铝等常量元素及锂、镓等稀有元素资源化，利用率达90%以上山西大学资源与环境工程研究所正在对煤炭伴生稀有金属锂、镓提取技术进行开发研究，他们还拥有煤矿井下瓦斯减排技术开发及应用示范、煤矸石硅铝碳资源化高值利用技术、粉煤灰提取白炭黑联产氧化铝的技术及应用开发等多个项目的研究成果，成为我省煤基固废综合利用的技术先锋。研究所借助多项自主知识产权技术，将煤矸石和粉煤灰中所含的碳、硅、铝等常量元素及锂、镓等稀有元素资源化，利用率达90%以上。

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　　粉煤灰助瓦斯减排

　　今年6月，山西华晟荣煤矿有限公司采用山西大学资源与环境工程研究所研发的粉煤灰喷涂技术，建立起井下巷道瓦斯封堵材料喷涂示范工程，长度达1500米。公司负责人张永红说，他们检测了巷道封堵后的瓦斯涌出强度，比未封前降低了20%左右，效果达至预期。粉煤灰涂料原材料成本低，同市场上的有机涂料比，每平方米低30%到50%，喷涂后没有有害气体产生。此外，阻燃、抗静电性能优良，保证了矿用产品的使用安全。研究所教授程芳琴介绍，目前粉煤灰制备喷涂材料技术已经成熟。利用粉煤灰超细粉制备井下封堵材料，开发瓦斯-风量控制系统，从而减少瓦斯排放、降低温室效应，降低风机电耗，利于乏风利用。“涂料分液体和固体两种组份，施工简单，用设备将涂料搅拌均匀，拿注浆泵喷到巷道煤壁上即可。”研究院教师薛芳斌说，技术创新点在于：提高了原材料间的耦合性和相容性，同时具备抗静电、阻燃烧等功能；提高喷涂材料中超细粉煤灰的掺用率以及研发矿井下连续式高效喷涂设备。从喷涂效果上看，如果粉煤灰燃烧不充分，碳含量较高时，做涂料外观会发黑，水里搅拌、分散也不均匀。薛芳斌介绍制备过程：第一步，用浮选法对粉煤灰进行脱碳，结合残碳和其它颗粒性质优选合适的浮选药剂强化及改善浮选过程；第二，对粉煤灰颗粒进行超细化，涂料越细涂层越致密，封顶效果越好；第三，加入合适的助剂制成喷涂材料。目前该技术已形成具有自主知识产权的系列成果和产品，是粉煤灰资源化利用新方向，可以提高巷道涂料的抗渗性、耐久性，成本低，已在潞安集团常村煤矿、潞安集团余吾煤业有限公司实现应用。 织梦内容管理系统

　　高效利用硅、铝、碳 内容来自dedecms

　　“研究煤矸石的高效利用，主要是基于我省省情。”程芳琴说，我省作为煤炭能源基地，由于特殊的地质构造，煤炭中伴生丰富的铁、铝、硅等常量元素。而煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，弃置不用，占用大片土地；硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体；还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。资料显示，煤矸石年产生量已达5.6亿吨，占全国工业固体废弃物排放总量的40%以上，成为我国产量最大的工业固体废弃物之一。由于利用率低，目前已累积堆放50多亿吨，占地20万亩以上，带来了非常严重的社会、环境和经济问题。研究煤矸石利用，从上个世纪六七十年代就开始了。薛芳斌介绍了现在煤矸石的几种常见处理方式：一是充填塌陷区，解决塌陷地复垦问题；二是发电，在循环流化床锅炉中燃烧供暖或发电，灰渣用来生产水泥等建筑材料；三是制砖，未经自燃的矸石可用以配料制砖。“总体来说，煤矸石在我国的利用多数走的是初、低级路线，利用率底，浪费严重。”程芳琴带领实验室研发的煤矸石硅铝碳资源化高值利用技术，列入国家863计划重大项目“大宗工业固废综合处理与资源化关键技术”，主要解决铝、硅、碳等元素高效利用的关键科学和工程技术问题。高效利用就是实现煤矸石中有价化学元素资源化构建新型产业链。实验室研究人员通过开发高效煤矸石燃烧-煅烧耦合设备、硅铝的高效溶出和除杂、硅酸钠溶液的过滤和碳化分离硅酸和碳酸钠等技术，为煤矸石高值高效利用，提供了理论基础和技术平台，形成了自主知识产权的新技术、新工艺，并在潞安矿业有限责任公司建立了年消纳2万吨煤矸石的示范厂。2015年，项目通过中国21世纪议程管理中心检查验收。 本文来自织梦

　　向“高精尖”挺进

　　为了解决现有粉煤灰提铝、硅技术中氧化铝和二氧化硅利用率低、过程复杂、废渣产生量大的现状，2013年，程芳琴团队又开展粉煤灰提取白炭黑联产氧化铝的技术及应用开发，提高氧化铝和二氧化硅的利用率。项目为我省科技重大专项立项项目，其技术好处在于，采用一步醋浸同步分离铝硅技术，显著简化过程，可将粉煤灰中95％以上的氧化铝和二氧化硅提取出来，而且产生的废渣量少，过程中产生的碳酸钠和二氧化碳均可回收并循环利用，大大降低生产成本。“煤炭中除了伴生丰富的铁、铝、硅等常量元素，还含有锂、镓、锗、稀土等重要的新兴战略性稀有金属元素。”程芳琴说，如今，煤矸石和粉煤灰中铝、硅等元素的提取技术已趋于成熟，如何实现锂、镓等元素协同提取与高值利用，是新的课题。伴随我国产业结构高端转型以及新能源汽车、电子材料产业的快速发展，锂、镓产品需求量急速攀升。但我国锂资源供应量严重滞后，对外依存度高达70%以上；镓的探明储量仅为10万吨，其中50%以上为铝土矿中伴生，其开采供给与市场价格严重受制于氧化铝生产过程。针对这种情况，山西大学资源与环境工程研究所与中科院过程工程研究所、相关企业合作，共同研发煤炭伴生稀有金属锂、镓提取技术，大幅度提升粉煤灰中多种资源协同利用的综合效益。团队将通过开展粉煤灰伴生锂、镓资源高效分离研究工作，得到系列化锂、镓高值产品，以原创性工艺为核心，初步形成了铝硅协同利用—锂镓元素高效吸附分离—产品高值利用整体化技术与产品体系。 本文来自织梦

　　本报记者 周慧芳 织梦好，好织梦