西曲礦煤矸石資源化綜合利用實(shí)踐研究

楊利芬

（太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030000）

西山煤電集團(tuán)西曲礦在煤炭開采和洗選產(chǎn)生煤矸石約200×104t，有5 座煤矸石堆場，占用土地超過25hm2。大量煤矸石的存在污染大氣環(huán)境，影響人體健康和城鄉(xiāng)景觀環(huán)境。針對這一情況，對西曲礦煤矸石資源化進(jìn)行綜合利用，在變廢為寶、節(jié)省能源和土地基礎(chǔ)上，又為綠色礦山創(chuàng)建和生態(tài)文明建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)。

1 項(xiàng)目概況

太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司是一家致力于煤礦等非金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)與綜合利用研究的公司。2016 年西山煤電集團(tuán)西曲礦委托太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司開展煤矸石生產(chǎn)無機(jī)礦物纖維項(xiàng)目的技術(shù)總包服務(wù)，開發(fā)煤矸石熔化制備無機(jī)礦物纖維的技術(shù)，并成功生產(chǎn)出無機(jī)礦物纖維和副產(chǎn)品鎳鐵合金，同時實(shí)現(xiàn)煤矸石綜合利用的工業(yè)化生產(chǎn)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用效果理想，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 西曲礦煤矸石資源化綜合利用現(xiàn)狀及問題

2.1 煤矸石資源化綜合利用的現(xiàn)狀

西曲礦一直致力于煤矸石資源化綜合利用，為實(shí)現(xiàn)煤礦資源開采的可持續(xù)發(fā)展，西曲礦對于煤矸石的綜合利用措施主要有：

（1）煤矸石用于制磚。基于西曲礦煤矸石化學(xué)成分穩(wěn)定，不含放射性元素，將煤矸石代替粘土用于制磚原料。西曲礦有2 條全煤矸石磚生產(chǎn)線，每年可消費(fèi)煤矸石20×104t，節(jié)約煤矸石堆存用地2hm2。

（2）煤矸石用于工程填筑材料。將西曲礦的煤矸石用于基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)，恢復(fù)因煤層開采導(dǎo)致的公路、鐵路、堤壩、溝壑等基礎(chǔ)設(shè)施沉降、損毀的問題。另外利用煤矸石回填采煤沉陷區(qū)復(fù)墾土地，建設(shè)生態(tài)家園，形成集生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)養(yǎng)殖、生態(tài)觀光休閑旅游為一體的綜合產(chǎn)業(yè)園區(qū)。當(dāng)前該礦用于工程填筑材料的煤矸石消費(fèi)量約50×104t，占該礦煤矸石當(dāng)年綜合利用量的10%。

（3）利用煤矸石生產(chǎn)制備氧化鋁。但是基于處理工藝復(fù)雜和成本因素，該項(xiàng)目利用率較低，無法實(shí)現(xiàn)對煤矸石的完全利用。

2.2 煤矸石資源化綜合利用存在的問題分析

2.2.1 產(chǎn)品單一及附加值不高

西曲礦煤矸石的資源化綜合利用，主要將其作為制磚初級原料和土建工程填筑材料，未發(fā)揮煤矸石獨(dú)特資源優(yōu)勢，產(chǎn)品附加值低。利用煤矸石制作肥料、提煉氧化鋁、生產(chǎn)高強(qiáng)度陶粒的研發(fā)處于起步階段。

2.2.2 產(chǎn)業(yè)集成度低并造成二次污染

西曲礦煤矸石加工利用，外銷的煤矸石基本以原煤矸石銷售為主，煤矸石綜合利用企業(yè)仍需粉碎加工，造成二次大氣環(huán)境污染，沒有有效地降低煤矸石的環(huán)境污染問題。

2.2.3 煤矸石新產(chǎn)品研發(fā)舉步維艱

西曲礦煤矸石生產(chǎn)高強(qiáng)度陶粒的試驗(yàn)研究已取得實(shí)質(zhì)性突破。所得陶粒品質(zhì)高，種類全，是混凝土制品的優(yōu)質(zhì)骨料。然而，其作為混凝土中輕質(zhì)骨料的使用尚未取得國家相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)資質(zhì)認(rèn)證，無法投入市場。

2.2.4 優(yōu)惠政策落實(shí)難

西曲礦在煤矸石加工利用中，產(chǎn)品認(rèn)證復(fù)雜，國家對煤矸石綜合利用優(yōu)惠政策落實(shí)難；深度加工煤矸石產(chǎn)品的企業(yè)，缺乏優(yōu)惠政策扶持；煤矸石綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈上稅費(fèi)設(shè)置不合理等。

從西曲礦煤矸石資源化綜合利用的現(xiàn)狀和存在的問題可知，該煤礦煤矸石資源化綜合利用的情況還不理想，煤矸石的處理能力有限，產(chǎn)業(yè)集成度低并造成二次污染，因此必須設(shè)計(jì)新的煤矸石資源化綜合利用方案。

3 西曲礦煤矸石資源化綜合利用方案設(shè)計(jì)

針對西曲礦煤矸石的實(shí)況，設(shè)計(jì)了如下的煤矸石資源化綜合利用方案：

將西曲礦自產(chǎn)煤矸石配入一定量的鎳紅土礦及造渣劑，然后先干燥并對煤矸石脫硫，脫硫煙氣用石灰干法脫硫并產(chǎn)生脫硫石膏；干燥好的原料熱裝入熱電爐中進(jìn)行熔煉，產(chǎn)出高溫爐渣和鎳鐵合金；高溫爐渣采用特種專用高速離心設(shè)備直接制成超細(xì)無機(jī)纖維，一部分超細(xì)無機(jī)纖維經(jīng)過技術(shù)處理成為粒狀棉，另一部分直接施膠進(jìn)入巖棉保溫板生產(chǎn)線制成外墻保溫板；粒狀棉可以作為產(chǎn)品直接出售，也可以進(jìn)入礦棉吸音板生產(chǎn)線制成吸音裝飾板；鎳鐵合金通過鑄錠機(jī)直接鑄成可以出售的合金錠產(chǎn)品；利用本項(xiàng)目原料干燥煙氣脫硫和煤矸石多孔燒結(jié)磚廠的脫硫石膏用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線產(chǎn)紙面石膏板。

項(xiàng)目投資的主要目的是在符合國家政策的前提下獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，工藝技術(shù)應(yīng)緊緊圍繞這一原則而設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目的工藝設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了這一特點(diǎn)，包括：礦熱電爐代替小高爐化渣熔煉、添加產(chǎn)生高附加值的造渣劑、充分利用煤矸石中的固定碳、采用先進(jìn)成熟的纖維應(yīng)用技術(shù)等。該項(xiàng)目利用煤矸石、鎳紅土礦和脫硫石膏為原料，應(yīng)用無污染、無排廢的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)礦棉吸音板、巖棉保溫材料及紙面石膏板，符合國家關(guān)于節(jié)能減排的政策合節(jié)約型社會的要求，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 煤矸石資源化綜合利用技術(shù)實(shí)踐及成效分析

西曲礦煤矸石資源化綜合利用技術(shù)方案項(xiàng)目計(jì)劃分兩期進(jìn)行，一期項(xiàng)目年處理煤矸石、鎳紅土礦及造渣劑8萬至10萬t。新建1條礦棉吸音板生產(chǎn)線，年生產(chǎn)礦棉吸音板2.5 萬t；1 條巖棉墻體保溫材料生產(chǎn)線，年產(chǎn)巖棉墻體保溫材料3 萬t；1 條紙面石膏板生產(chǎn)線，年產(chǎn)紙面石膏板3000 萬m2；年產(chǎn)鎳鐵合金0.5 萬t，同時配套生產(chǎn)龍骨及建筑材料等輔助產(chǎn)品。

從財(cái)務(wù)分析可以看出，該煤矸石資源化綜合利用技術(shù)項(xiàng)目建成后，可以實(shí)現(xiàn)銷售收入100907 萬元/年（不含稅）、總額44845.24 萬元/年、上繳稅金23095.87 萬元/年，可以實(shí)現(xiàn)稅后收入為159748.5 萬元/年。稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率39.32%，稅后投資回收期4.92 年（含建設(shè)期）。當(dāng)前該項(xiàng)目已建成投產(chǎn)1.5 年，項(xiàng)目在實(shí)踐生產(chǎn)中能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)。

5 總結(jié)

太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司以西山煤電集團(tuán)西曲礦為對象，對其煤矸石綜合利用進(jìn)行了實(shí)踐研究，為西曲礦設(shè)計(jì)了新型的煤矸石資源化綜合利用技術(shù)方案。當(dāng)前該項(xiàng)目已完成建設(shè)進(jìn)入到生產(chǎn)運(yùn)營階段。從當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)踐可知，項(xiàng)目運(yùn)行效果理想，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。