山西省高平市煤矸石綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展建議

摘 ?要：煤矸石長(zhǎng)期以來(lái)作為煤炭生產(chǎn)的固體廢棄物處置，對(duì)環(huán)境造成了一定負(fù)面影響。為全面貫徹落實(shí)中央和省環(huán)境保護(hù)督察整改要求，探索高平市煤矸石綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式，結(jié)合高平市實(shí)際，采集煤矸石樣品進(jìn)行了理化分析，收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了高平市煤矸石綜合利用的現(xiàn)狀;結(jié)合高平市煤矸石理化特征及產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，給出了今后煤矸石綜合利用的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：煤矸石;綜合利用;環(huán)境影響;高平市

一、引言

高平市地處山西省東南部，煤炭資源豐富，是煤炭生產(chǎn)重點(diǎn)縣之一，2018年原煤產(chǎn)量約2700萬(wàn)噸。隨著高平市煤炭生產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，煤矸石的生產(chǎn)量與日俱增，高平市每年煤矸石至少增加270萬(wàn)噸。煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地，其淋溶水還將污染周?chē)寥篮偷叵滤绊懮鷳B(tài)環(huán)境，且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下發(fā)生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染大氣環(huán)境，影響礦區(qū)居民的身體健康。

二、高平市煤矸石產(chǎn)出和處置現(xiàn)狀

高平市境內(nèi)現(xiàn)有煤炭生產(chǎn)企業(yè)32家。截至2018年11月，全市煤炭生產(chǎn)能力總計(jì)3785萬(wàn)噸。2018年前10個(gè)月，累計(jì)生產(chǎn)原煤2353.58萬(wàn)噸，累計(jì)產(chǎn)出矸石246萬(wàn)噸。其中174萬(wàn)噸排至排矸場(chǎng)，占煤矸石總產(chǎn)出量的70.7%;有46萬(wàn)噸作為制磚原料加以消耗利用，占總產(chǎn)出量的18.7%;剩余約26萬(wàn)噸作為配煤銷(xiāo)售，占總產(chǎn)出量的10.6%。

由此可見(jiàn)，高平市煤矸石大部分排至排矸場(chǎng)。全市共有22家煤礦企業(yè)配建有排矸場(chǎng)，排矸場(chǎng)總占地面積496616.5平方米，大部分已經(jīng)接近服務(wù)年限。全市目前共有15家煤矸石磚廠，其中5家正在停產(chǎn)整改，其余10家正常生產(chǎn)，產(chǎn)能共計(jì)6億塊/年。大部分生產(chǎn)企業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)品銷(xiāo)路等原因，未能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能。若10家制磚廠滿負(fù)荷生產(chǎn)，全市煤矸石磚廠消納矸石能力預(yù)計(jì)將達(dá)到120萬(wàn)噸/年，但目前實(shí)際消納煤矸石約55萬(wàn)噸/年。

三、高平市煤矸石理化性能和適用性分析

為了詳細(xì)了解高平市煤矸石的理化特性，對(duì)高平市境內(nèi)煤炭生產(chǎn)企業(yè)所產(chǎn)煤矸石進(jìn)行了放射性檢測(cè)、熱值檢測(cè)、元素分析檢測(cè)、礦物成分檢測(cè)及力學(xué)性能檢測(cè)。

結(jié)果顯示，高平市境內(nèi)煤礦企業(yè)產(chǎn)生煤矸石組成成分比較復(fù)雜，大部分煤矸石以黏土類(lèi)礦物成分為主，普遍具有一定的熱值，屬于低熱值煤，發(fā)熱量從235大卡/千克到2900大卡/千克不等;現(xiàn)有技術(shù)條件下，發(fā)熱量大于1000大卡/千克的煤矸石可以作為燃料供熱源廠使用。此外，3號(hào)煤矸石普遍全硫含量較低，平均含硫量低于0.05%;而9號(hào)和15號(hào)煤矸石全硫含量較高，幾乎所有樣品都超過(guò)1%。加之15號(hào)煤矸石發(fā)熱量較高，存在較高的自燃風(fēng)險(xiǎn)。

煤矸石燒結(jié)磚對(duì)煤矸石發(fā)熱量要求較低，因此3號(hào)煤矸石（每年大約產(chǎn)出120萬(wàn)噸）基本上均可以作為燒結(jié)磚原料，而且煙氣脫硫的成本在企業(yè)可接受范圍內(nèi);9號(hào)和15號(hào)煤矸石即便發(fā)熱量滿足制磚或者燃料要求，但其全硫含量太高，煙氣脫硫成本過(guò)高。

四、煤矸石綜合利用發(fā)展建議

（一）近期（2019-2020年）

煤矸石消納主要依靠煤矸石制磚、井下回填處置和土地復(fù)墾三個(gè)利用途徑。充分利用現(xiàn)有磚廠生產(chǎn)能力，培育和發(fā)展高附加值產(chǎn)品，積極提高工廠開(kāi)工率，爭(zhēng)取在2-3年內(nèi)達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)能力，每年消耗煤矸石55萬(wàn)噸;積極開(kāi)展煤矸石井下回填技術(shù)試點(diǎn)，將煤矸石充填開(kāi)采技術(shù)簡(jiǎn)化后，不增加或者增加少量專(zhuān)用設(shè)備，通過(guò)井下回填處置煤矸石，每年消耗135萬(wàn)噸;采用規(guī)范、環(huán)?；靥罟に?，積極利用現(xiàn)有煤礦企業(yè)的排矸場(chǎng)，進(jìn)行煤矸石填溝造地，即土地復(fù)墾，每年消納100萬(wàn)噸。此項(xiàng)工作符合當(dāng)前的土地政策，應(yīng)積極推進(jìn)。同時(shí)，積極推進(jìn)煤矸石熱源廠建設(shè)，在設(shè)計(jì)時(shí)采用煤矸石燃燒技術(shù)和設(shè)備，同步建設(shè)相應(yīng)脫硫脫銷(xiāo)除塵裝置，力爭(zhēng)盡快能夠投入使用。

（二）中期（2021-2023年）

煤矸石消納主要依靠煤矸石制磚、井下回填、供應(yīng)熱源廠，少量掘進(jìn)矸石進(jìn)行土地復(fù)墾。通過(guò)積極推廣煤矸石多孔磚等附加值高的產(chǎn)品，使全市煤矸石燒結(jié)磚企業(yè)產(chǎn)能全部釋放，消納所有3號(hào)煤矸石，共計(jì)120萬(wàn)噸;部分高硫或低熱值煤矸石仍然通過(guò)井下回填處置，積極開(kāi)展煤矸石充填開(kāi)采置換煤炭資源的試點(diǎn)工作，每年消納約140萬(wàn)噸;具備一定發(fā)熱量和低硫的煤矸石供應(yīng)煤矸石熱源廠，每年消納約30萬(wàn)噸;少量掘進(jìn)矸進(jìn)行土地復(fù)墾。

由于熱源廠只能在供暖季使用，為擴(kuò)大煤矸石燃料的消耗量，本階段積極推進(jìn)熱電聯(lián)供廠建設(shè)。熱電聯(lián)供廠建成之后，可全年生產(chǎn)。

（三）遠(yuǎn)期（2023年后）

在熱電聯(lián)供廠建設(shè)完成并投入生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，以發(fā)電制熱及作建筑材料為主、井下回填處置為輔。預(yù)計(jì)2023年之后，每年新增煤矸石300萬(wàn)噸。煤矸石消納主要依靠煤矸石制磚，每年消納120萬(wàn)噸;供應(yīng)熱電聯(lián)供廠作為燃料，每年消納50萬(wàn)噸;剩余煤矸石進(jìn)行井下回填，少量掘進(jìn)矸石進(jìn)行土地復(fù)墾。

五、結(jié)語(yǔ)

煤矸石的綜合利用一直以來(lái)是困擾我國(guó)煤炭工業(yè)的難題，在當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻的態(tài)勢(shì)下，煤矸石的綜合利用將會(huì)高度重視。要徹底解決該問(wèn)題，既要滿足環(huán)保要求，又能使處置成本控制在可接受范圍內(nèi)，只有依靠科技創(chuàng)新，積極探索和開(kāi)發(fā)適合高平本地特點(diǎn)的煤矸石綜合利用之路。

（一）開(kāi)展采煤和選礦工藝優(yōu)化研究，逐步減少放頂煤開(kāi)采的比例，開(kāi)展井下矸石分選不升井技術(shù)試點(diǎn)工作;

（二）與有關(guān)煤矸石燒結(jié)磚設(shè)備制造廠家聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品;在本地積極推廣使用煤矸石燒結(jié)磚產(chǎn)品，擴(kuò)大煤矸石磚產(chǎn)品銷(xiāo)路，提高煤矸石制磚企業(yè)效益，擴(kuò)大其煤矸石消納能力;

（三）積極開(kāi)展煤矸石井下回填技術(shù)試點(diǎn)工作。以往煤矸石充填開(kāi)采技術(shù)主要針對(duì)減少地面沉降，其開(kāi)采成本較高?？稍诖嘶A(chǔ)上簡(jiǎn)化設(shè)備和工藝流程，不考慮或者少考慮地面沉降，探索和開(kāi)發(fā)低成本煤矸石井下回填技術(shù)。

作者簡(jiǎn)介：

許江山（1965-），男，漢族，山西省高平市人，在職大學(xué)學(xué)歷，工程師，長(zhǎng)期從事礦山生產(chǎn)技術(shù)管理工作。