煤炭是支撑我国国民经济发展最重要的基础能源，而煤气化是煤炭清洁化利 用的重要途径。随着煤气化产业的快速发展，煤气化渣的产生量及堆存量越来越 大，不但浪费了大量的土地资源，而且对当地环境造成巨大压力，严重影响了我 国煤化工的可持续发展。为解决煤气化残渣的资源化利用问题，本文选取国家能 源集团宁夏煤业基地气化渣为研究对象，充分利用煤气化渣自身特点，开展综合 分级全组分高效利用研究工作，主要研究分为三个方面：煤气化细渣残碳反应动 力学探究及制备轻质高强陶粒；钠化改性煤气化粗渣接枝丙烯酸制备复合吸水保 水材料；以及利用陶粒、复合吸水保水材料耦合协同制备生态植被多孔混凝土并 进行植被生长实验研究。主要研究结果如下：

      （1）煤气化渣样品的基本成分和物相分析结果表明，煤气化渣中含有大量 硅铝资源，有利于资源化利用制备建材化产品。毒性浸出结果表明，该类煤气化 渣为第 I 类一般工业固体废物，主要重金属浸出浓度均在 0.05 μg·mL-1 以下，可 以用于制备建材化产品。

      （2）针对煤气化渣中残碳含量大的特点，借助机械球磨手段对其进行活化 处理以降低残渣的燃烧反应活化能。与未活化处理的煤气化细渣相比，活化后气 化细渣残碳 650 ℃时的燃烧反应活性明显增加，反应活化能由 63.2 kJ·mol-1 减小 到 28.4 kJ·mol-1；机械活化后的煤气化细渣，粒径由 55-290 μm 降到 2-30 μm，比 表面积由 614 m²·kg-1 增大到 1540 m²·kg-1。

      （3）煤气化细渣烧制陶粒过程无需辅助添加发泡剂和成分调节剂，1000 ℃ 烧制高强度轻质陶粒，其堆积密度为 0.867 g·cm-3，筒压强度达到 7.67 MPa。机 械活化后煤气化细渣中的残碳燃烧可以为陶粒烧制提供足够的热量，完全满足烧 制过程的热能需求。

      （4）利用水溶液聚合法将钠化改性煤气化粗渣接枝丙烯酸制备复合吸水保 水材料。在粗渣添加量为 20 g，中和度 80%，引发剂添加量 0.5%，交联剂 0.2% 时，复合材料吸水性能最高达 616 g/g，24 h 常温下保水率 80%。利用 XRD、 SEM、EDX、FT-IR 等检测手段对复合吸水保水材料进行表征，结果表明煤气化 粗渣制备的复合吸水保水材料性能优异同时具有良好的结构稳定性。

       （5）在煤气化渣分级资源化制备不同类型产品基础上，将不同类型的产品 （陶粒和复合吸水保水材料）耦合协同利用制备生态植被多孔混凝土并进行植被 生长实验研究。生态植被多孔混凝制备过程中以陶粒作为粗骨料，以水泥为胶凝 材料，并喷洒硫酸亚铁对多孔混凝土进行降碱处理；孔隙率为 30%时，透水系数 达到 20.1 mm/s，黑麦草植草实验表明该植被多孔混凝土可以满足植被生长的基 本要求。