煤气化作为一种煤炭转化技术得到迅速发展,其利用过程产生大量煤气化渣,现有的利用技术潜在环境危害大。煤气化渣中含有丰富的铝、硅和碳资源,若能实现大规模资源化利用,不但可以破解环境污染问题,更可以有效减少原生矿产开采。本文以鄂尔多斯某厂煤气化细渣为研究对象,开展了气化渣的矿相结构、元素分布与灰渣特性系统分析,明确了气化渣矿相结构特点、元素赋存规律和灰渣反应活性。提出了循环酸活化-稀碱脱硅制备高模数硅酸钠溶液联产聚合氯化铝的技术思路,系统开展了工艺优化研究。进一步结合29Si固体核磁与颗粒孔道结构表征等研究手段明晰了气化渣活化与脱硅机理。主要结论如下:(1)开展了煤气化渣原样分析,明确鄂尔多斯地区煤气化渣物化特征。该气化细渣中无机组分铝硅含量可达45%,碳含量可达30%左右,矿相以非晶态铝硅酸盐为主,含有少量石英相与方解石等。大部分细渣粒径分布在10-100 μm之间,颗粒形貌主要为不定型絮状碳和不规则无机颗粒两种,颗粒间相互夹杂。铝硅与杂质元素均匀分布在无机颗粒表面,部分铁钙元素存在富集。(2)开展了循环酸浸-聚合调控制备聚合氯化铝工艺优化,明确循环酸浸最佳工艺条件。进一步开展活化机理研究,明确铝及其他杂质离子的浸出导致颗粒孔道被打开,结构发生了较大的变化,比表面积高达279.52 m2/g,颗粒微孔与介孔比表面积为44.44 m2/g和235.07 m2/g。颗粒的铝硅配位结构由Q4(2A1)转变为Q4(1A1),铝和铁钙等杂质进入到液相中后,颗粒表面的Si-O-Al、Si-O-Ca等化学键转变为活性更高的Si-O-H键。针对富铝酸液氧化铝含量高,盐基度偏低的特点,提出了聚合调控制备聚合氯化铝的思路,并开展了聚合调控工艺优化,在最优条件下可制备得到氧化铝含量大于10%,盐基度大于30%的聚合氯化铝产品。(3)针对酸活化后酸浸渣活性较高的特点,提出了酸浸渣稀碱脱硅思路,开展了脱硅过程工艺优化,在最佳工艺条件下,可以制得模数达3.5的硅酸钠溶液。与未经酸活化的直接脱硅相比,活化脱硅的脱硅率提高56.3%。脱硅渣中含有大量形貌较优良的沸石,比表面积达323.43 m2/g,颗粒微孔与介孔比表面积分别为45.48 m2/g和289.04 m2/g。(4)考察了脱硅渣的颗粒形貌与种类,明确200目筛上物碳含量较高,颗粒以较大、不规则的絮状碳颗粒为主,筛下物碳含量较低,颗粒形貌较为复杂。提出残碳分质利用的思路,将高碳渣用于气化炉循环掺烧。进一步开展了低碳渣预烧制备发泡陶瓷研究,考察了不同原料配比、焙烧温度、焙烧时间对气化渣发泡陶瓷性能的影响。