煤矸石綜合利用的研究和探討

陳哲

（山西粵電能源有限公司 山西太原 030001）

煤矸石綜合利用的研究和探討

陳哲

（山西粵電能源有限公司 山西太原 030001）

煤矸石是具有綜合利用價值的資源。本文首先對煤矸石的礦物組成、化學(xué)成分進行了闡述，接著結(jié)合國家煤矸石綜合利用政策對目前煤矸石綜合利用現(xiàn)狀進行了探討，以期對目前國內(nèi)煤礦企業(yè)如何有效解決煤矸石利用問題提供一定的參考價值。

煤矸石；綜合利用；探討

1 煤矸石的礦物組成

煤矸石是在成煤過程中伴隨煤層共生、并由多種礦巖組成的混合物，屬于沉積巖的范疇。由于成煤的地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)年代以及所處區(qū)域的不同，組成煤矸石的巖石種類也不盡相同。一般來說，碳粘土巖類，砂巖類，碳酸巖類和鋁質(zhì)巖類等是組成煤矸石的主要礦物成分。

2 煤矸石的化學(xué)成分

從化學(xué)成分上看，煤矸石是由無機物和少量有機質(zhì)組成的混合物，煤矸石中的無機質(zhì)主要包括各類礦物，一般以硅、鋁氧化物為主，主要是二氧化硅、三氧化二鋁、其次是三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂等，還含有微量元素和稀有元素鎵、鍺、銅、鎳，鉛、鋅等；有機質(zhì)含量隨含煤量增多而增高，碳、氫是有機質(zhì)的主要成分，此外，還有硫、氧、氮等存在形式。

3 煤矸石環(huán)境影響分析

伴隨著大量的煤層開采活動，每年產(chǎn)生的煤矸石總量高達1×108t以上，對環(huán)境產(chǎn)生了各種危害性影響，主要有以下幾個方面：

3.1 對空氣產(chǎn)生污染：煤矸石含有大量的碳、硫、氫、氧等成分，經(jīng)過一段時間的堆放，就能夠與空氣結(jié)合進行氧化而自燃，向空氣中排放出大量的二氧化硫、硫化氫、一氧化碳等有害氣體，而且，煤矸石經(jīng)過表層風(fēng)化，會產(chǎn)生一定的粉塵，并懸浮在空氣中，造成空氣污染。

3.2 污染土壤和水體：受降雨以及長期浸泡等狀態(tài)影響，煤矸石中一些有害成分，尤其是含有的汞、鉛、鎘、砷等溶重金屬元素能夠逐漸到流入土壤或者水體內(nèi)，從而對土壤環(huán)境或者水體環(huán)境產(chǎn)生污染，并通過食物循環(huán)進入人體內(nèi)對人體的健康產(chǎn)生危害。

3.3 占用土地資源：每年排放的大量煤矸石，需要占用很大面積的土地進行堆存，而且還對周邊的土地資源進行影響，導(dǎo)致周圍土地被污染或者肥力下降而無法利用。

3.4 滑坡與泥石流的發(fā)生：一些煤矸石排放在未被利用山谷、溝壑里，經(jīng)過長期的堆積，就形成矸石山或者矸石庫，若高度過高或者坡度過大，受自重等受力影響，就容易形成滑坡事故，在降雨較大的情況下，就有可能導(dǎo)致泥石流的發(fā)生，淹沒周邊的土地，甚至人身傷亡事故發(fā)生。

4 煤矸石開發(fā)利用現(xiàn)狀

國家《煤矸石綜臺利用技術(shù)政策要點》指出，煤矸石綜合利用以大宗量利用為重點，將煤矸石發(fā)電、煤矸石建材及制品、復(fù)墾回填以及煤矸石山無害化處理等大宗量利用煤矸石技術(shù)作為主攻方向，發(fā)展高科技含量、高附加值的煤矸石綜合利用技術(shù)和產(chǎn)品。

4.1 利用煤矸石發(fā)電

煤矸石含有碳、氫、氧等熱值成分，利用煤矸石進行發(fā)電是煤矸石綜合利用的一條重要途徑。為了促進節(jié)能減排，鼓勵對煤矸石的利用，國家專門針對煤矸石發(fā)電出臺了相關(guān)的政策，國內(nèi)目前也有一些電源項目直接使用煤矸石發(fā)電，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

4.2 從煤矸石中提取化工產(chǎn)品

二氧化硅和三氧化二鋁在煤矸石中的含量最高。因此，采用一定的物理化學(xué)方法，提取煤矸石中含有的硅、鋁元素或者生產(chǎn)硅鋁材料是煤矸石化工利用的主要途徑。目前制取的高鋁產(chǎn)品主要有氯化鋁、聚合氯化鋁、氧化鋁、硫酸鋁以及煅燒高嶺土等。對于高鋁低鐵粘土巖類的煤矸石，可以用來生產(chǎn)陶瓷。此外，還可以高鋁煤矸石及粉煤灰為原料，采用電熱法直接制取硅鋁鐵合金。

4.3 用煤矸石生產(chǎn)建筑材料

近年來，隨著利用手段和設(shè)備的進步，用煤矸石生產(chǎn)建筑材料發(fā)展的很快，就目前的利用情況看，技術(shù)比較成熟、利用量比較大的途徑主要是用于制磚、空心砌塊、制作水泥原料、制作輕骨料等諸多方面。

4.4 從煤矸石中回收礦產(chǎn)品

煤矸石中常伴有硫鐵礦、鎵及其他稀土金屬元素。對于鎵品位達到60g/t的煤矸石，其綜合利用應(yīng)以回收稼為中心。煤矸石中回收硫鐵礦產(chǎn)品，可采用跳汰，旋流器，搖床分選流程工藝，江西豐城煤礦、河北開灤煤礦、四川南桐煤礦、貴州六枝煤礦等均從煤矸石中回收硫鐵礦。

4.5 用煤矸石生產(chǎn)肥料

據(jù)檢測，煤矸石中含有多種植物生長所必需的微量元素，氮、磷、鉀和微量元素的含量是土壤的數(shù)倍，酸堿度和有害元素的含量很適中，使用煤矸石作原料生產(chǎn)有機肥，一般都需要破碎篩分以降低煤矸石的粒度，另外還根據(jù)需要加入不同配比的添加劑和活性劑。

4.6 用煤矸石進行工程回筑、礦井充填等

對煤矸石質(zhì)量要求不高，耗矸量較大，技術(shù)不太復(fù)雜的煤矸石，比較適合進行工程填筑和礦井充填。用煤矸石充填鐵路、公路路基、充填溝谷、采煤沉陷區(qū)等低洼區(qū)建筑工程用地稱為工程填筑，用煤矸石回填煤礦采空區(qū)及廢棄礦井，既可以大量消耗煤矸石，減少排矸占地和對空氣、水的污染，又能夠穩(wěn)定地表。

5 結(jié)語

煤矸石綜合利用是一項涉及多學(xué)科領(lǐng)域和多種技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)工程，必須結(jié)合煤矸石的化學(xué)成分進行具體分析。針對不同化學(xué)組成的煤矸石，應(yīng)努力研究一條上下游的利用產(chǎn)業(yè)鏈，涉及煤矸石發(fā)電、提煉化工產(chǎn)品、制造建筑材料以及充填路基等各個方面，從而使煤矸石的價值得到最大的利用，也能夠減少或者避免單一途徑利用產(chǎn)生的二次污染等問題。

[1]左鵬飛.煤矸石綜合利用方法[J].煤炭技術(shù),28(1),2009,186-187.

[2]趙生茂,等.煤矸石——可利用的資源[J].煤炭企業(yè)管理,2005.作者簡介

陳哲（1984—），男，河南南陽人,碩士，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)（北京）采礦工程專業(yè)，現(xiàn)從事煤礦項目管理工作。