煤炭資源綜合利用技術探究

張 芫

（準格爾旗宏豐煤炭運銷有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010499）

我國的經(jīng)濟發(fā)展離不開煤炭資源，煤炭資源為工業(yè)的發(fā)展提供了動力。煤炭資源促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了突出的環(huán)境問題?，F(xiàn)階段，環(huán)保理念已經(jīng)深入到各個行業(yè)，各行業(yè)都積極進行技術革新、產(chǎn)業(yè)結構升級，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，減少生產(chǎn)活動對環(huán)境的破壞。在全社會都十分關注節(jié)能減排的情況下，煤炭企業(yè)同樣需要做好節(jié)能減排工作，主要方式就是提高煤炭資源的利用率，減少煤炭資源在開發(fā)、使用過程中的浪費，研究綜合利用技術，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，這既是社會發(fā)展的要求，也是煤炭企業(yè)發(fā)展的要求。煤炭資源的綜合利用是指建立清潔、高效、充分利用的資源開發(fā)目標，對煤層氣、煤泥、煤研石、礦井水等煤炭資源的伴生物以及廢棄物進行開發(fā)和利用，提升煤炭資源的利用率，進而提升煤炭資源的經(jīng)濟效益。

1 煤炭資源綜合利用概述

1.1 資源綜合利用的概念

資源綜合利用可以分為廣義和狹義兩方面。廣義的解釋是指將資源根據(jù)不同的功能、特性、成分進行綜合開發(fā)，實現(xiàn)無用變?yōu)橛杏?、一用變?yōu)槎嘤玫哪繕耍⑼ㄟ^尋找資源的替代物，提升資源的綜合功能和效益[1]。狹義的解釋是指對資源使用產(chǎn)生的廢棄物進行再生利用，也就是對廢氣、廢水、廢渣等廢棄資源的重新利用。

煤炭資源的綜合利用是相較于傳統(tǒng)的媒體資源開發(fā)利用而言，傳統(tǒng)的煤炭企業(yè)在煤炭資源的開發(fā)方面存在粗放式開發(fā)、利用率低、效益低、能耗大以及污染大的特點。煤炭資源的綜合利用則是對煤炭資源的開采、加工都有了更深層次的發(fā)展，以期獲得最佳的經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益[2]。綜合利用的實質是煤炭企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結構調整，轉變粗放的經(jīng)營方式，提升資源的利用率，降低資源消耗，獲取更高效益。

1.2 循環(huán)經(jīng)濟理論

循環(huán)經(jīng)濟是生態(tài)經(jīng)濟的一種形式，要求以生態(tài)學的規(guī)律，指導經(jīng)濟發(fā)展。循環(huán)經(jīng)濟的核心在于資源的循環(huán)再生，以此實現(xiàn)“減少資源利用，提升資源效應，資源回收再循環(huán)”的目標[3]。這種發(fā)展理念具有消耗低、排放低、效益高的特點，同可持續(xù)發(fā)展理念有著相似之處，將其用于資源消耗量比較大的煤炭企業(yè)有著重要的現(xiàn)實意義。這樣可以減少煤炭資源開發(fā)和使用中存在的資源浪費、環(huán)境污染、資源使用效率低的問題，降低環(huán)境損害，提升資源使用效率，因此循環(huán)經(jīng)濟是未來經(jīng)濟發(fā)展的必然選擇。國外對于循環(huán)經(jīng)濟有著很好的實踐，例如，美國使用回收的廢鋼鐵用于煉鋼；法國回收廢紙用于造紙；德國回收廢塑料用于燃料等。煤炭開采伴隨著許多共生和半生資源，如煤層氣、煤矸石等，煤炭資源產(chǎn)生的廢棄物等都可以用于回收，實現(xiàn)二次利用，做到變廢為寶。

1.3 可持續(xù)發(fā)展理論

可持續(xù)發(fā)展理論指的是以發(fā)展的眼光看待資源問題，當代人的發(fā)展需求不能損害到后代人的發(fā)展需求[4]?？沙掷m(xù)發(fā)展理論的提出主要源于資源的有限性，資源數(shù)量是有限的，人的需求是無限的，人們對于資源的使用應該不影響子孫后代對資源的使用?，F(xiàn)階段，資源、經(jīng)濟、環(huán)境保護三者密不可分，經(jīng)濟的發(fā)展需要資源，資源的過度開發(fā)帶來環(huán)境破壞，可持續(xù)發(fā)展理論要求處理好資源開發(fā)、經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護三者的關系[5]。因此，煤炭企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路，勢必要從煤炭資源的節(jié)能減排入手，加強煤炭資源的綜合利用，提升煤炭資源的利用率，減少資源消耗量。

2 煤炭資源綜合利用技術

2.1 煤炭加工的綜合利用技術

煤炭加工的綜合利用技術主要包括以下幾種：煤炭洗選、型煤、配煤、水煤漿、煤氣化、煤液化和煤焦化[6]。

2.1.1 煤炭洗選

煤炭洗選是最為常見的加工技術，通過對煤炭的洗選，提升煤炭的質量。通常情況下，洗選的方法有機械、人工、微生物選煤和物理化學選煤等方法，主要目的在于清除煤中的雜質，提升煤的清潔度和質量。

2.1.2 型煤

型煤是指將一種或者多種煤添加黏結固硫劑而加工成的燃料或者原料。同樣地，型煤技術也是一種提升煤炭利用率的方式，可以有效減少煤炭燃燒對環(huán)境的污染。型煤可以分為工業(yè)型煤和民用型煤，相較于散煤，在燃煤、煙塵、二氧化碳、二氧化硫的排放量都降低很多。

2.1.3 配煤

配煤是通過一定比例的摻配而形成的混合煤，屬于人為加工的煤種。通常情況下，根據(jù)不同煤存在的性質差異，人們可以采取摻配的方式，取長補短，充分利用資源，減少污染物的排放。

2.1.4 水煤漿技術

水煤漿技術是20世紀70年代推出的技術，將燃煤液化，用其替代燃油，已經(jīng)用于商業(yè)領域。水煤漿燃燒效率高、含硫量低，相較于燃煤和燃油，二氧化硫的排放量降低很多。

2.1.5 煤氣化

煤氣化是針對煤炭燃燒污染空氣而產(chǎn)生的新技術。煤氣化技術目的在于減少煤燃燒產(chǎn)生的大氣污染，以此提升煤的利用率和經(jīng)濟效益。煤氣化技術可以生產(chǎn)出合成氣，將其用于發(fā)電、民用燃氣、化工品生產(chǎn)等。

2.1.6 煤液化

煤液化是指通過加工將煤轉換為液體，可以分為直接液化技術和間接液化技術。煤炭液化后，人們可以得到液化油和煤氣。該項技術有著重要的戰(zhàn)略意義，產(chǎn)品可以用作石油的替代品。

2.1.7 煤焦化

煤焦化也就是對煤炭進行高溫干餾，在真空的條件下將煤炭進行加熱（溫度保持在950℃左右），產(chǎn)生焦炭、煤氣、煤焦油等。焦炭可以用于煉鐵，也可以用于制造電極、電石。煤焦油含有許多化工原料，可以用于染料、醫(yī)藥、炸藥和農藥等行業(yè)。高溫干餾技術可以減少燃煤對環(huán)境的污染。

2.2 煤炭開采過程以及廢棄物的綜合利用

煤炭資源開采過程中同樣存在許多可以利用的資源，包括煤層氣、煤矸石、礦井水等資源的利用。煤炭在使用過程中產(chǎn)生的廢棄物也可以進行綜合利用，如煤渣、煤灰。

2.2.1 煤層氣的利用

煤層氣又被稱為瓦斯，是一種易燃易爆的氣體，對煤炭資源開發(fā)構成極大威脅。現(xiàn)階段，國內對于煤層氣的回收利用相對較少，大多將其用于發(fā)電、汽車或者民用方面，工業(yè)領域的應用較少。煤層氣可以用于替代天然氣，從能源發(fā)展戰(zhàn)略來看，開發(fā)和利用煤層氣勢在必行。從環(huán)保角度分析，煤層氣屬于溫室氣體的一種，直接排放的煤層氣帶來的溫室效應是二氧化碳的20～25倍，損害臭氧層的程度是二氧化碳的7倍，而對煤層氣進行開發(fā)利用，可以降低CH4的排放，相較于石油和煤炭，燃燒時其二氧化碳產(chǎn)生量較少，可以一定程度上減少對環(huán)境的污染，進而保護環(huán)境。從經(jīng)濟效益來看，煤層氣的開發(fā)利用不僅可以減少瓦斯爆炸帶來的經(jīng)濟損失，而且可以發(fā)展新產(chǎn)業(yè)，將煤層氣轉換為經(jīng)濟效益。

2.2.2 煤矸石的利用

煤矸石同樣屬于煤炭資源的廢棄物，人們可以將其充分利用，實現(xiàn)廢棄物的重新回收利用。據(jù)相關資料統(tǒng)計，每開采1億t煤礦，會產(chǎn)生1 400萬t煤矸石；每加工1億t焦煤，會產(chǎn)生2 000萬t煤矸石；每洗1億t動力煤，會產(chǎn)生1 500萬t煤矸石。由此可以看出，煤炭開采、加工期間會產(chǎn)生許多煤矸石，將其為廢棄物直接丟掉，會給環(huán)境帶來污染，有必要對其進行回收利用。煤矸石可以用于多個領域，它是一種很好的資源：煤矸石可用于填充塌陷區(qū)，實現(xiàn)土地資源的再生；煤矸石燃燒廢棄物，可用于改良土壤；煤矸石可以制磚、替代水泥，用于建筑領域；煤矸石可以用于公路路基建設，也可以用于填平路坑等；煤矸石可以提煉出鋁和其他金屬；煤矸石可以用于發(fā)電等。

2.2.3 礦井水的利用

在開采和加工過程中，煤礦需要使用大量水進行降溫、沖洗。這些水被稱為礦井水，通常會被直接排放，不僅浪費水資源，而且對地下水造成污染。據(jù)資料統(tǒng)計，重點煤礦的礦井水排放量每年超過12億t，每開采1 t原煤，就產(chǎn)生0.6 t廢水。因此，人們可以運用污水處理技術，實現(xiàn)礦井水的中水回用。處理后的礦井水可以用于多個領域：二次用于煤炭的洗選與加工，重復利用；用作生活用水，如綠化用水或者盥洗用水；用作工業(yè)用水，如冷卻水、鍋爐水；用作農業(yè)用水，如水產(chǎn)養(yǎng)殖、農業(yè)灌溉；用作生態(tài)補給水，如補給河流、湖泊等。

2.2.4 煤灰與煤渣的利用

燃煤用于工業(yè)發(fā)電會產(chǎn)生許多固體廢棄物，其中煤灰和煤渣是常見的廢棄物，這些廢棄物同樣可以回收利用。在歐美國家，一些大型電廠已經(jīng)實現(xiàn)了煙氣凈化、干灰調濕、灰渣干排的操作，既實現(xiàn)了清潔發(fā)電，又實現(xiàn)了煤灰、煤渣的回收利用。煤灰和煤渣通過回收可以用于以下領域：熱量回收，回收煤灰、煤渣中的熱能；井下注漿，用于填充塌陷區(qū)；用于水泥的摻加料；制造建筑用磚；用于鋪路；用于化肥等。

2.3 煤炭共生、伴生物的利用

煤礦并非單獨存在，而是存在許多共生和伴生物，它們也是重要的資源，人們可以將其開發(fā)和利用。現(xiàn)階段，人們對于這些共生物、伴生物缺乏利用意識，但是隨著經(jīng)濟發(fā)展，非金屬礦產(chǎn)資源的需求量持續(xù)增長，因此開發(fā)和利用煤炭共生物、伴生物資源便顯得很有必要。煤炭資源的共生物、伴生物有耐火黏土、高嶺土、膨脹性黏土、硅藻土、高鋁黏土、石英石墨和硫鐵礦等。部分礦產(chǎn)的分布廣，品位高，有著很好的工業(yè)利用價值，例如，鋁土礦是煉鋁的重要原料，其在煤層中十分常見。

3 結語

煤炭資源是重要的礦產(chǎn)資源，廣泛應用于各行各業(yè)。煤炭資源的開發(fā)、加工和利用，極大地推動了社會經(jīng)濟發(fā)展，但同時也加劇了環(huán)境污染。本文主要研究了各種煤炭資源綜合利用技術，旨在引導煤炭生產(chǎn)企業(yè)加強資源綜合利用，達到節(jié)能減排的目的。因此，煤炭企業(yè)必須立足環(huán)境保護，積極研發(fā)、引進和推廣煤炭資源綜合利用技術，提升煤炭資源利用率。