“要正确认识和把握碳达峰碳中和……大力发展碳循环经济，变能源和工业生产排放的二氧化碳“废物”为含碳材料等有用资源，实现多能互补、梯级利用。加快培养一批碳达峰碳中和基础研究、技术研发、成果转化、应用推广等领域的专业化人才队伍。”

——引自2022年中央经济工作会议

“双碳”重压

煤化工产业任重道远

SIGNIFICANT STRESS

“富煤贫油少气”是中国能源结构的基本特征，煤炭为主的资源禀赋一直是中国的基本国情。现代煤化工是实现石油化工替代的路线方法之一，也是应对我国“富煤贫油少气”能源格局的解决途径。

现代煤化工产业具有高碳属性。利用煤化工生产替代石油化工生产的化工产品，需要对氢/碳原子比进行调整。煤炭的氢/碳原子比为0.2—1.0，而石油的氢/碳原子比为1.6—2.0，因此，在煤气化制甲醇和烯烃、煤液化以及煤间接液化过程中都会有大量的碳以二氧化碳的形式产生。出于产业能源结构及反应过程，消费1吨煤将排放2—3吨以上二氧化碳，从原理计算和实际统计数据来看，这个排放不可避免。

随着整个社会向可再生、可持续的低碳社会迈进，面对“双碳”目标，现代煤化工行业的技术革新与低碳转型发展迫在眉睫。

“双碳”科创

助力煤化工降碳减排

SCIENCE AND TECHNOLOGY

集萃功能材料所一直坚持以科技创新为核心，致力成为低碳理念的倡导者、低碳政策的践行者、低碳发展的引领者，把国家“双碳”战略落实到各高碳排放行业绿色转型和创新发展行动中。

煤化工行业不仅要排放大量二氧化碳，每年还会产生大量气化渣、粉煤灰等低活性的硅铝质固废。针对煤化工行业大宗固废及其烟气特点，集萃功能材料所联合同济大学团队开展深度合作，开发出煤化工行业大宗固废协同矿化二氧化碳制备全固废负碳建材的大规模工业化工艺路线与成套装备，形成了全流程整体解决方案。

技术原理——CO₂矿化反应机理

该方案可通过高矿化活性固废（电石渣、钢渣、磷渣、锰渣等）与低矿化活性固废（粉煤灰、气化渣、铸造砂、建筑垃圾等）的多元固废协同活化与不同温度、压力、浓度条件下工业烟气CO₂的矿化利用，调控二氧化碳的高效传输、深度矿化，高效提升产品性能与固碳率，形成可广泛应用于市政、建筑、水利等领域的墙体材料、再生骨料、市政道路材料、生态护坡挡墙等系列高附加值产品，实现了廉价废料到高值产品的价值跨越，真正达成了从原料端到应用端的全生命周期低碳减排。

大宗固废矿化CO₂的资源循环利用机制与技术路径

全方位支撑

保障项目持续运行

ALL-ROUND SUPPORT

集萃功能材料所环保平台以市场为出发点，以客户需求为中心，结合项目的实际情况，提供集技术开发、咨询设计、项目建设、运营支持为一体的全方位技术支撑和全流程解决方案，多维度保障项目落地和持续运行，为客户创造显著的经济效益。

全流程一站式服务模式

|重防腐保温功能涂料

CO₂矿化反应工况对产线设备会产生较为严重的腐蚀现象，尤其是核心反应装置中的腐蚀情况随不同矿化反应阶段及固废组成而更为复杂，常用的金属材质难以满足使用需求。基于此技术痛点，集萃功能材料所自主研发的环保特种涂料在高温下具有极好的抗氧化性和耐渗透性，同时还具有优秀的力学性能。相比一般防腐涂料，耐热性提高约40℃，可承受高达200℃的气相工况温度，可在复杂腐蚀矿化环境下充分保障设备稳定安全运行。

反应装置腐蚀严重

|搅拌粉混系统提级改造

煤化工行业的大宗固废普遍具有高含水率、粘塑性较高、成分复杂多变、密度差异大等应用难题。集萃功能材料所团队在传统搅拌粉混系统的基础上，对动力结构、搅拌叶片、复合破碎混合设备等进行提级综合改造，通过增设多层不同倾斜角度的粉碎刀片，在使用时粉碎刀片交错无死角地全方位复合高速旋转，兼顾了物料的粉碎与混合，保证物料的充分细碎；板锤式和刀片式多级机构以实现了一机多形式的破碎，解决粘湿矿化物料混合料均匀性等一系列改造解决物料充分搅拌混合分散难题，以保证二氧化碳矿化传输效率和最终产品性能。

复合粉碎混合系统

|免维护矿化专用车

矿化专用车是矿化产线制品专用的运输车辆，不仅要适应矿化反应中的高温、高压、高湿的酸性环境，并且在运输使用过程中结构稳定、不变型。集萃功能材料所团队开发了免注油免维护矿化专用车，采用模块化设计，通过自润滑轴承、稳定支撑组件和底部辅助轮，综合提升承重能力和适用性，从而大幅降低维护成本。

矿化专用车

结语

EPILOGUE

依托该解决方案，集萃功能材料所联合国内大型煤化工企业已建成国内煤化工领域首个万吨级 CO₂矿化制备全固废负碳建材生产线并成功试运行，完全达产后实现CO₂固定规模可达15万吨/年，可协同处理气化渣、电石渣、炉渣、粉煤灰等工业固废及当地城市固废近100万吨/年，制备所得矿化建材产品的强度、耐久性等指标均符合现行国家及行业标准；同时也实现了CO₂的高效矿化利用，平均固碳率达到15%以上。

煤化工大宗固废协同矿化二氧化碳制备全固废负碳建材制品综合解决方案作为集萃功能材料所的核心技术成果，不仅为当前煤化工、电力、钢铁等高碳排放产业的碳减排及零排长期发展提供了一种行之有效的解决途径，也实现了节能、利废、负碳的协调统一，助力我国加快实现“双碳”目标！