探析煤矸石綜合開發(fā)利用前景

關鍵詞：煤矸石；煤矸石產生；主要成份；綜合開發(fā)

煤炭是我國最主要的能源，其資源非常豐富，2008年產量已超過27.16億噸。隨著煤炭生產的不斷擴展，煤矸石的產生量與日俱增，數(shù)據(jù)顯示，2015年我國煤矸石排放量達8億噸，累計堆放量45億噸，形成大大小小的煤矸石達2600多座，占地50萬畝以上，而且仍在繼續(xù)增加，這樣大量的煤矸石已嚴重地污染了環(huán)境，并侵占了大量的土地和農田，破壞了土地資源，如不加緊有效利用，將影響煤炭工業(yè)的正常發(fā)展，影響周圍環(huán)境質量。經過實踐證明，利用煤矸石技術作為主攻方向，發(fā)展高科技含量、高附加值的煤矸石綜合利用技術和產品，所以對煤矸石的改造勢在必行。

一、煤矸石的產生

煤矸石是夾在煤層中，與煤伴生的巖石。是采煤和選煤過程中排出的廢棄物。其產生的途徑有以下三種：

1.1在井下巷道掘進過程中開鑿排出的巖石，所占比例為45%。

1.2在采煤開采過程中，媒層中夾有矸石或煤層上部頂板冒落及機器割煤層以外的巖石，運到地面煤炭含有的原矸，所占比例為35%。

1.3洗煤廠產生的洗矸和少量人工挑選的揀矸，所占比例為20%。

二、煤矸石的主要成份

煤矸石的化學成分是煤矸石煅燒后灰渣的成分，其化學成分和粘土相似，主要是三氧化二鋁（AI2O3）和二氧化硅（SiO2）。此外，還有微量元素和稀有元素如：Ga、Be、Co、Cu、Mn、Mo、Ni，Pb、V、Zn、In、Bi、Gk等，甚至有的還含有放射性元素。

三、煤矸石綜合開發(fā)利用

為了合理利用煤矸石，下面介紹幾種技術比較成熟、生產投資少、能耗低、銷路好，起到保護環(huán)境，減少煤矸石的有效途徑。

1、煤矸石可用作筑路和充填材料

煤矸石是很好的筑路材料，它具有很好的抗風雨侵蝕性能。目前，國內使用煤矸石作筑路材料的不多，有待開拓。在道略建設中，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路中使用煤矸石.可以降低筑路成本，改善環(huán)境，減少排放煤矸石占用的土地，是綜臺利用煤矸石的一條重要途徑。

2、煤矸石可用作發(fā)電

煤矸石發(fā)電的關鍵，是它的燃燒加工問題。由于其發(fā)熱量低，故不能用一般燃燒鍋爐燃燒處理，研究和生產實踐表明.沸騰爐是燃燒煤矸石較好的一種爐，特別適用于處理粉碎后的煤矸石。

3、煤矸石可作為化工原料

煤矸石所含的許多元素中，Si02和Al203是含量最高的。因此，通過不同方法，提取其中一種元素或生產硅鋁材料是煤矸石化工利用的主要途徑，其中有燒結、自行糟化法可生產氯化鋁和水泥；硫酸法生產氧化鋁或硫酸鋁；鹽酸和硫酸法浸取煤矸石，制取氧化鋁、聚合鋁、水玻璃和白炭黑等生產銨明礬。

4、利用煤矸石可生產水泥

4.1煤矸石可作為原燃料生產水泥

煤矸石作原燃料生產水泥的工藝過程與生產普通水泥基本相同，將原燃料按一定比例配合.磨細成生料，燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的熟料.再加適量的石膏和混臺材料，磨成細粉而制成水泥，即所謂“二磨一燒”

4.2煤矸石可作水泥混合材料和少熟料水泥

由于煤矸石經自燃或人工煅燒后具有一定活性，可摻入水泥中做活性混合材料，與熟料和石膏按比例配合后入水泥磨細，然后入水泥庫包裝或散裝出廠。用煤矸石作混合材料時，應控制燒失量≤5%，SO2≤3%，火山灰性試驗必須合格，水泥膠砂28天抗壓強度比≥62%。煤矸石摻入量的多少取抉于熟料質量與水泥品種和標號，在水泥熟料中摻入15%的煤矸石，可制得325號"--425號普通硅酸鹽水泥。摻量超過20%時，就成了火山灰硅酸鹽水泥，國家標準規(guī)定，火山優(yōu)質硅酸鹽水泥可摻混臺材量20～50%，煤矸石制水泥用矸量不大。但水泥可以膠結為符合技術要求的砂巖型煤矸石骨料（代替砂石料），生產多種建材產品，達到大量用矸的效果。

4.3煤矸石無熟料水泥

煤矸石無熟料水泥的制備不需生料磨粉和煅燒，而是直接將具有一定活性和適當化學成分的煤矸石沸騰爐渣與激發(fā)劑按比例配合。沸騰爐燒渣是煤矸石低溫沸騰燃燒排出的廢物，氯化鋁渣是以煤矸石作原料生產氯化鋁過程中排出的廢物，它可以提高水泥強度。加速水泥硬化，石灰和石膏可以提高水泥的早期強度、加速水泥硬化，此種煤矸石無熟料水泥的原料配比為：沸騰爐渣60～75%、生石灰15—25%，熟石膏8～12%、氯化鋁渣8～15%。

5、利用煤矸石制磚

5.1利用煤矸石生產煤矸石磚

泥質和碳質煤矸石質軟、易粉碎，是生產煤矸石磚的理想原料。用煤矸石粉料壓制成的坯料.要求塑性指數(shù)在7～l7之間，塑性指數(shù)過高的，要摻加瘦化劑；塑性指數(shù)過低的.磚坯子不能成型，焙燒后的廢品率也高。煤矸石的發(fā)熱量要求在2l00～4200KJ/kg屯之間，發(fā)熱量過低需加煤，以免磚欠燒；發(fā)熱量過高時易造成磚過火。

煤矸石制磚是以煤矸石為主要原料，煤矸石一般占坯料重量的80%以上，有的全部以煤矸石為原料，有的外摻拂騰爐渣或少量粘土。利用煤矸石生產煤矸石磚在我國已有較長的歷史，應用非常廣泛.生產技術成熟，節(jié)能效果顯著。

5.2利用煤矸石生產砌塊

煤矸石空心砌塊，是以自燃或人工煅燒煤矸石作為骨料，以磨細生石灰、石膏作腔結料，經振動成型，生產工藝簡單，技術成熟，產品性能穩(wěn)定，使用效果良好。煤矸石砌塊是用煤矸石腔結料和煤矸石粗、細骨料制成。煤矸石腔結料是用人工煅燒的或自燃的煤矸石，加少量石敷、石膏配成，采用這種腔結料，并選用適宜的煤矸石粗、細骨料.可以生產煤矸石空心磚塊，也可以生產煤矸石加氣塊做墻體材料。同紅磚相比，這種材料具有自重輕、利用系數(shù)高、節(jié)省材料、節(jié)省勞力、降低勞動強度、提高工效、降低墻體造價和降低建筑造價等優(yōu)點。

5.3利用煤矸石生產輕骨料

輕骨料和用輕骨料配制的混凝土是一種輕顱、保溫性能較好的新型建筑材料?？捎糜诮ㄔ齑罂缍葮蛄缓透邔咏ㄖ?。用煤矸石燒制輕骨料有兩種方法，即成球法與非成球法。成球法是將煤矸石破碎和糟磨成球狀顆粒，然后送入窯爐中焙燒。非成球法是把煤矸石破碎到一定粒度直接焙燒。

結束語：

煤矸石已經成為我國煤礦的一個特有標志，煤矸石的排放對我國的環(huán)境污染造成了極大的影響，給人類生存環(huán)境帶來極大危害，但是煤矸石又是豐富的天然資源，我們可以將其“變廢為寶”，對煤矸石的綜合利用已經在各個行業(yè)和技術領域都得到了最為廣泛的應用前景，這不僅可以使得煤矸石在人們生活中變成一種可利用資源，還可以解決資源短缺的能源危機，建立起“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會做出了重要的貢獻。因此，我們只有通過多種途徑開展煤矸石的綜合利用，才能獲得良好的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益，從而可以為礦區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]《固廢處理工程技術》劉良棟，陳娟主編/2009年12月/華中師范大學出版社

[2]《煤矸石綜合利用工程項目可行性研究報告》曹健主編/2007年03月

[3]古勝利，王素蘭，張全國 煤矸石綜合利用技術展望，資源節(jié)約與綜合利用，1999（1）：22-26

[4]呂鵬，淺析煤矸石對環(huán)境的影響2015.03

作者簡介：

聶林柱，男，工程師，1993年畢業(yè)于雞西礦業(yè)集團工學院煤化工專業(yè)，現(xiàn)任龍煤集團雞西礦業(yè)公司選煤煤質部煤質綜合科科長。