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“窯街煤電油頁巖半焦綜合利用產業化關鍵技術研究”項目通過驗收

黏土礦物/生物炭復合材料微觀形貌

近日，由中國科學院蘭州化學物理研究所承擔“窯街煤電油頁巖半焦綜合利用產業化關鍵技術研究”項目順利通過蘭州市科技局組織的專家驗收。驗收組聽取了項目匯報，審閱了驗收材料，經質詢和討論一致認為，該項目完成了任務合同書規定的各項工作任務和考核指標，項目經費使用合規。

據統計，我國工業固體廢物年產生量約33億噸，歷史累計堆存量超過600億噸，造成了嚴重的資源浪費和環境污染，固體廢物的處理處置已刻不容緩。油頁巖半焦是油頁巖經干餾煉油后剩余固體廢棄物，由于油頁巖礦化程度高，含油量低，油頁巖半焦產量巨大，僅甘肅窯街煤電集團有限公司每年產出約60萬噸，主要以堆存來處理，兼有污染和資源雙重屬性。目前，固體廢棄物的減量化、無害化、資源化是國家重要的發展戰略之一，也是打好環境污染防治攻堅戰和建設美麗中國的重要保障。

窯街煤電集團有限公司油頁巖半焦富含有機質和高嶺石、伊利石、伊蒙混層黏土、石英、磁鐵礦等礦物質。基于對油頁巖半焦礦物學屬性的認知，中國科學院蘭州化學物理研究所王愛勤研究員團隊提出從礦物材料視角探究油頁巖半焦資源化利用途徑。利用窯街煤電集團有限公司油頁巖半焦富鉄低鈣的特性，直接以油頁巖半焦所含礦物質為基體，分別采用水熱技術、機械力化學法構筑了高性能鐵系雜化顏料，系統考察了油頁巖半焦摻量、晶化溫度等因素對雜化顏料顏色的影響行為，揭示了雜化顏料中礦物質與顏料納米粒子之間的表界面作用機制，實現了雜化顏料在防腐涂料和陶瓷顏料領域的功能應用，優化定型了油頁巖半焦基鐵紅雜化顏料的產業化工藝條件。研發的系列雜化顏料具有優異的呈色性能、熱穩定性、耐酸性和耐鹽霧性能，可替代現有市售鐵系顏料應用于防腐涂料和陶瓷顏料等方面。

由于油頁巖半焦富含礦物質和有機質，項目組研究人員采用油頁巖半焦對模擬煤矸石場地進行修復，結果表明不同用量油頁巖半焦對植物生長有明顯影響。由于有機質中含有微量多酚類物質，當油頁巖半焦用量大于15wt%時對植物生長有一定抑制作用。在此基礎上，采用惰性氣氛下原位熱解炭化油頁巖半焦中有機質制備了黏土礦物/生物炭復合材料，與窯街煤電集團有限公司合作建成1wt/a黏土礦物/生物炭復合材料生產線，并與相關單位聯合在隴南、定西、武威和張掖等地開展了農業種植和土壤改良應用試驗，施用黏土礦物/生物炭復合材料有效提升了土壤理化性能和農作物產量。

此外，基于以廢治廢的策略，研究人員利用水熱輔助酸、堿處理油頁巖半焦，構筑了不同功能吸附材料，實現了對水體陰/陽染料分子、重金屬離子等污染物的高效吸附此外，黏土礦物基有機/無機復合保水劑有較好的吸水保水性能。研究人員采用油頁巖半焦通過自由基聚合反應制備了系列有機/無機復合功能保水劑。

研究表明，當油頁巖半焦用量為15wt%時復合保水劑具有最高吸水倍率。通過引入天然高分子和黃腐酸等可賦予復合保水劑降解、緩釋和促生長功能；利用煅燒油頁巖半焦中鐵氧化物構建了綠色氧化還原聚合體系，實現了室溫條件復合保水劑的可控制備；基于油頁巖半焦的雙親屬性，通過Pickering乳液技術可制備具有吸水保水和緩釋肥料的多功能復合保水劑。該系列研究工作為油頁巖半焦在節水農業中的應用開辟了新途徑。

蘭州日報社全媒體記者華靜