六盤水煤炭清潔高效利用方向研究

靖劍中，鄧 雷，湛傳駿

（貴州省煤炭產品質量監督檢驗院（國家煤炭清潔轉化質量檢驗檢測中心），貴州 六盤水 553000）

六盤水是一座因煤而生、因煤而興的城市，素有“西南煤海”之稱，是長江以南最大的主焦煤基地、國家實施“西電東送”西部大開發戰略的主戰場之一。煤炭預測儲量569 億t，品種全、質量好、易開采，其中煉焦煤保有儲量95 億t。2005 年六盤水被中國氣象協會授予“中國涼都”稱號，境內風光優美、氣候宜人，多次被評為“中國十大避暑城市”。然而煤炭利用與生態環境不能和諧共生，嚴重影響了“中國涼都”旅游城市的發展，煤炭清潔能源綜合利用引起了政府的高度重視，市委市政府多次在印發的文件以及領導調研時明確指出應對煤炭采取分級分質利用。

1 煤炭分級分質利用的必要性

1.1 政府高度重視

為實現“雙碳”目標，2019 年貴州省六盤水市政府印發《貴州六盤水產業轉型升級示范區建設方案（2019—2025 年）》，其中明確指出，加快煤炭產品分類生產、分級加工和分級利用。2021 年4 月六盤水市政府下發關于《六盤水市生態環境保護責任清單》通知，其中明確指出，協調能源資源節約和綜合利用，增加清潔能源使用，打造循環經濟、減排示范工程城市。為貫徹落實《貴州省“十四五”戰略性新興產業產業集群》《中共六盤水市委關于制定六盤水市國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》等精神，需要早日實現六盤水市煤炭清潔高效綜合利用，打造六盤水的清潔能源品牌，打贏藍天保衛戰。

1.2 六盤水分級分質進展及現況

六盤水市地質特征多樣化，蘊藏著多種礦產資源，其中煤炭資源分布廣、儲量大、種類全，但利用方式方法較為單一，主要以傳統煤化工為主。在“雙碳”目標的背景下，煤炭清潔利用方向的探究迫在眉睫，要以豐富的煤炭資源為依托，尋求廣泛而較大規模的開發和利用，成為礦產資源清潔高效利用的典范。煤炭的開發與礦山企業的發展，已使六盤水成為江南最大的煉焦煤生產基地和南方商品煤輸出主要城市之一，不僅充分滿足六盤水本地對煤炭的大量需要，而且為支持江南缺煤、少煤省區作出了重要貢獻。然而，在煤炭開采、加工、利用過程中會產生大量的工業固廢，隨意堆棄和排放，不僅會造成嚴重環境污染，破壞生態環境，同時也是各類資源的巨大浪費。面對環境和資源和雙重挑戰，煤炭產業實施分質分級綜合利用研究，工業固廢開展資源化利用研究，既符合中國環境保護和資源綜合利用技術政策，也是煤炭工業實施可持續發展戰略的關鍵。

2022 年新國發2 號文的發布，體現出政府對煤炭分級分質利用高度重視，2019 年對六盤水市煤礦進行部分參數物理性質及化學性質的分析，六盤水煤炭分級分質利用取得積極進展，但由于受設備制約，煤中許多元素含量并未涉及，如煤中氧、鋁、鎵、鍺、釩、鋰等元素，同時許多賦存的有機物含量也未檢測。經過此次煤質分析發現，煤中各元素及有機物賦存狀態是制約煤炭清潔高效利用的關鍵瓶頸。往往被忽略的參數最后變成導致煤化工、煤制氫等失敗的關鍵因素。

1.3 煤炭源頭分析在煤炭分級分質利用中的重要性

煤炭分級分質利用是煤炭清潔高效利用的一個主要方向，主要是從原煤的煤質特性、巖相特征等入手，深入解析原煤的物理性質、化學性質、煤中各種元素的含量等特征，從而確定出煤炭清潔利用方向。當前，中國煤炭分級分質利用受到科研人員的追棒，經過科研人員們不懈努力取得一定進展，但煤炭分級分質利用水平較低，主要是源頭（原煤）需進一步分析，如各個地方煤炭種類、煤礦之間各種元素含量、化學性質及物理性質等均存在差異，而企業存在對煤質認識不足導致設備中毒、生產達不到預期、行業標準缺失等問題。隨著資源越來越受到重視，煤炭高效清潔利用是一種趨勢，并伴隨中央制定的“2030 年實現碳達峰、2060 年實現碳中和”目標，煤炭清潔高效利用作為中國能源戰略的重要組成部分被提高到前所未有的高度。

2 煤炭分級分質利用意義及前景

2.1 填補少油難題

中國多煤少油，煤炭分級分質利用有助于增加油氣供給，部分煤炭可以直接或間接液化成油，從而解決中國“貧油”的難題。相關文獻顯示：中國煤炭主要為粗放式發展，從而浪費的煤制油資源占55%，若對煤炭進行分類利用，實現分質分級，將增加1.43 億t燃料油、0.84 億t 液化天然氣，燃油的量相當于中國進口量的1/2。

2.2 煤炭資源綠色發展

煤炭分級分質利用有助于發展綠色產業，變資源優勢為市場優勢。中國經濟經濟發展面臨資源、能源、環保與可持續發展約束，而清潔能源具有綠色環保、資源利用最大化、發展途徑多樣化、可發展煤化工煤制氫等項目的特點，且六盤水市煤炭儲量豐富。

2.3 搶占技術高地

充分依據貴州省煤炭品種多、品質好的優勢，針對各地區煤質特征，研究制定煤炭生產、技術標準，為打造地方煤特色品牌，煤炭市場生產、洗選、加工和利用提供參考和依據，努力形成在西南地區具有影響力的煤種品牌，構建新型的煤炭市場體系框架，促進全省煤炭市場優化配置。

2.4 促進綠色資源發展

煤炭分級分質利用有助于促進綠色資源發展，提供新興基礎源材料。鑒于六盤水煤炭儲量豐富、產業鏈完整、交通發達、水資源豐富這些優點，積極探索出煤炭分級分質利用的新技術，為下一步發展煤制油、煤制氫、煤制甲醇等產業做好技術儲存。

2.5 建立自主的標準化體系

六盤水市煤炭資源利用方式單一，產業鏈延伸度存在短板，精細加工及深度轉化利用的系統性有待加強，產品附加值不高，就地深加工轉化、分質加工分級利用開發不足；同時固體廢棄物的利用有待進一步深化，特別是煤矸石、煤泥、粉煤灰等固體廢棄物轉化應用路徑較窄，應用價值不高，未得到充分的高效利用，有待深入發掘應用技術研究途徑。新型煤化工工藝水平較低，尚在起步階段，化工產業鏈應用還保留在鏈條初端。六盤水作為“西南煤都”，煤炭資源優勢未能充分發揮，特別是特殊、稀缺煤資源未進行深度開發利用。這就充分暴露出標準化體系的缺失，導致煤基化工工業簡單粗暴的發展。

2.6 實現原材料自主自控

通過對煤質物理、化學性質檢測分析，拓展PGA、烯烴、乙二醇、煤制油氣等煤化工產品檢驗檢測資質，提升貴州省乃至西南片區煤化工產品的檢驗檢測能力，研究不同煤質對高效轉化的影響，為企業產品生產提供數據和技術支持。針對煤炭高效轉化利用中的關鍵技術問題，在生產工藝、催化轉化等技術方面研究探討，提出適合貴州省煤炭資源特征的高能效、低污染、低排放、高值化的綜合利用技術參考，促進發展煤炭清潔高效利用。

3 煤炭分級分質內容及方法

煤炭經破碎、篩分、磨細、熔樣等預處理，根據檢測參數不同進行相應的制備，再通過電感耦合等離子光譜發生儀、質譜儀、氣相色譜儀、原子熒光光度計、原子吸收光度計、紅外吸收、紅外熱導、紫外線分光光度計、顯微鏡煤巖光纖傳輸等設備或方法對其各元素組分含量、物理性質、化學性質、微粒細礦物的賦存、演化與遷移特征進行分析。立足“雙碳”目標加快形成節約資源和保護環境的產業結構，結合貴州省“十四五”戰略性新興產業集群發展規劃，緊盯煤炭資源分質分級利用需求，深抓煤炭清潔轉化應用，主要開展以下幾方面內容。

3.1 特殊、稀缺煤中有價金屬成分提取和運用

立足六盤水煤炭資源的特殊性，在生態文明建設的要求下，研究煤炭清潔利用技術，充分摸清煤巖學、煤質學特征及變化規律，對特殊高元素煤（如煤中鍺、鎵、鋰、鈮、稀土等）及煤中鐵、鋁、鈦等元素，明晰其賦存及嵌布狀態，為煤洗選脫除鐵、鋁、鈦、硅等元素工藝提供理論依據。揭示各元素在煤炭洗選加工過程中遷移規律，設計與之適配的脫除工藝，研究有價金屬元素資源回收利用途徑。并按照煤炭分質分級利用的最新要求開展專項煤質項目測試和煤質特征評價，建立六盤水煤質特性基礎數據庫，按照煤炭利用工藝的要求實現煤質和資源的動態評價，對具有特殊用途的煤炭資源做到優質利用和保護性開發，尋找可以滿足不同煤炭清潔高效利用需求的、可以“專煤專用”的特殊用煤資源。

3.2 煤炭共伴生資源綜合利用

通過對高嶺土、硫鐵礦、煤層氣、低價煤等煤系共伴生礦物成分分析與檢測，研究資源合理、妥善利用技術途徑，加強綜合利用技術研發力度和深度，促使變廢為寶，減少環境污染，產生良好的經濟、生態效益。

3.3 煤洗選加工后下游產物煤泥高效應用

煤泥是煤炭洗選加工的副產品，是由微細顆粒煤、粉化矸石和水組成的黏稠物。煤泥具有粒度細且均一、水分和灰分含量較高、熱值低、粘結性較強、內聚力大的特點，給綜合利用帶來了諸多不便。隨著煤炭入選比例的增大和機械化程度的提高，洗煤廠將排放更多的煤泥，如處理不好，不僅影響洗煤廠的正常生產，而且會造成嚴重的環境污染。因此，煤泥的無廢排放綜合利用問題非常緊迫。工業廢水與洗煤廠殘渣煤泥進行綜合利用，變“兩廢”為“一寶”，生產高效潔凈能源水煤漿。

3.4 煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物中稀有元素組分情況及回收利用

固體廢棄物違規排放會對生態環境會造成污染，而且單一廢棄處理會造成資源浪費，尤其是煤矸石、粉煤灰等。通過對氟、氯、汞、砷有害元素成分開展分析，探索出無害化處理應用，同時應明晰組分中具有重大戰略意義的稀缺元素賦集情況，探究其回收利用技術。

3.5 煤炭深加工產品綠色利用技術研究

通過對煤質物理、化學性質檢測分析，拓展PGA、烯烴、乙二醇、煤制油氣等煤化工產品檢驗檢測資質，提升六盤水煤化工產品的原料最大化利用，探究不同煤質對高效轉化的影響，為相關企業生產提供數據和技術支持。針對煤炭高效轉化利用中的關鍵技術問題，在生產工藝、催化轉化等技術方面剖析，尋找出適合六盤水煤炭資源特征的高能效、低污染、低排放、高值化的綜合利用方法，促進發展煤炭清潔高效利用。

3.6 構建地方煤炭生產、技術標準體系

充分利用六盤水煤炭品種多、品質好的優勢，針對各地區煤質特性、巖相特征等，研究制定煤炭生產、技術標準，為打造地方煤特色品牌，煤炭市場生產、洗選、加工和利用提供參考和依據，努力形成具有影響力的煤種品牌，構建新型的煤炭市場體系框架，促進煤炭市場優化配置。

4 結束語

煤炭分級分質能夠為煤化工科研人員及煤化工企業提供真實、可靠、全面的源頭（原煤）數據，培養一批高質量的煤炭分級分質利用的科研人員，指導六盤水的煤化工企業解決技術關鍵難題。

六盤水處于產業升級和煤炭資源如何高效、清潔利用的關鍵時期，對于煤化工企業發展需要相應技術作為支撐。六盤水煤炭分級分質利用有助于六盤水煤炭資源綜合利用及煤化工產業規劃提供技術和人才服務，為六盤水乃至全省煤炭清潔能源綜合利用企業研究解決技術瓶頸難題。

以政府單位為基礎研究主題，聯合國內煤炭行業權威科研單位、貴州省的煤化工及電廠企業、貴州省地方性高校等，實現資源整合，科研人員、設備、技術實行開放共享機制，達到“產學研”結合的目的。