煤矸石綜合利用現(xiàn)狀分析及展望

武威市型形煤化有限責任公司 甘肅 涼州 733000

煤矸石是一種在煤礦中開采和加工的固體廢物材料,比煤炭具有更少的碳含量并且比煤炭更為堅硬,屬于黑灰?guī)r類中的一種。在洗煤過程中,煤矸石是由矸石和洗矸石等物質(zhì)組成,它們都是從頂板、夾層和底板中挑出的。煤矸石排放量占原煤總量的10%－25%,是礦區(qū)主要的污染源之一。這些問題對生態(tài)環(huán)境有顯著影響,其中包括污染大氣和水體以及釋放大量有毒氣體和粉塵,對人們的生活環(huán)境和整個自然的生態(tài)環(huán)境有較大影響,最終造成嚴重的社會問題。煤矸石并非廢物,而是可利用資源。煤矸石在發(fā)電、建材生產(chǎn)、修路施工及高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)中有很高的應用價值。綜述了國內(nèi)外煤矸石的結構、危害、治理方法和開發(fā)利用等方面的研究現(xiàn)狀,為煤矸石的有效治理、深度開發(fā)和合理利用提供參考。

1 煤矸石的危害

煤矸石中含有大量的金屬以及非金屬元素。煤矸石的使用不僅造成資源浪費,而且對整個生態(tài)環(huán)境以及生產(chǎn)安全造成嚴重的破壞,其表現(xiàn)主要為嚴重浪費土地資源進而影響生態(tài)系統(tǒng)、造成土壤和空氣污染。另外,當煤矸石燃燒時會釋放大量氣體,其中部分有毒有害成分會污染空氣。煤矸石的自然傾角一般為38－40°,當沉積物和坡度過大時,由于受人工開挖、爆破、雨水淋溶、地震等影響,不斷會有地質(zhì)災害發(fā)生,如滑坡、泥石流、崩塌等。不僅如此,煤矸石沉積物也會對周圍居民的生活環(huán)境構成一定破壞。

2 煤矸石綜合利用現(xiàn)狀

2．1 煤矸石發(fā)電 我國在“七五”、“八五”期間先后對平陽光木站安原煤電廠、萍鄉(xiāng)礦務局建立安源煤矸石發(fā)電站、徐州礦務局建立坨城坑口煤矸石發(fā)電站進行建設。建設前期電廠普遍采用沸騰爐燃燒,由于沸騰爐具有燃燒效率低、動力資源消耗率高、遠距離材料用量大以及沸騰爐磨損嚴重的問題,極大地限制了大型煤矸石電廠的建設,導致煮制大容量沸騰爐難以發(fā)展。但是流化床鍋爐技術的出現(xiàn),使國內(nèi)開始主要針對流化床發(fā)電技術進行研發(fā)。我國從1989年開始研究煤矸石電廠CFB鍋爐的工程設計和應用。由于CFB鍋爐對低熱值燃料具有良好的適應性,我國相繼在陜西蒲白礦務局矸石發(fā)電廠、白水礦務局矸石發(fā)電廠、石炭井礦務局矸石電廠等地成功研制出CFB鍋爐。

2．2 煤矸石復墾綠化 對處理不良或處理價值不大的,可考慮煤矸石填埋塌陷區(qū)或埋設填埋場。但如果用煤矸石進行充填造田,首先要注意防止土壤侵蝕。如果用煤矸石進行充填,應先移走熟化表土,然后鋪上巖石和天然矸石,使之達到一定厚度,將熟化土壓平覆蓋。這種地塊逐年擴大,可以形成大面積的平地和梯田,同時還可以改造好土壤,形成優(yōu)質(zhì)的農(nóng)田。復墾后,可對當?shù)孛喉肥械奈锢斫Y構、化學成分及其中的有毒有害物質(zhì)進行檢測,再依據(jù)檢測結果進行綠化種植。首先應主要考慮草本植物,其次是喬木樹種,一如既往地選擇抗旱、耐鹽、耐旱的樹種。將地表已風化的煤矸石進行復墾后,可直接造林,也可作為耕地進行復墾。

2．3 回填礦井采空區(qū)或作為路基材料 利用煤矸石作為礦井采空區(qū)回填充填材料不僅可以使被破壞的土地正?；?而且可以通過減少煤矸石的占地面積來減少環(huán)境影響,進而降低煤矸石對環(huán)境造成的污染。目前,水力充填是國內(nèi)回填礦井采空區(qū)普遍采用的方法之一。當砂巖和石灰?guī)r為煤矸石主要成分時,需要加入適量粉煤灰、粘土或水泥等膠粘劑,以此增加填料的粘著性和惰性。而當泥巖和炭質(zhì)泥巖為煤矸石的主要成分時,需要增加填料結構或惰性,具體操作可加入適量的砂石。采礦或采煤過程產(chǎn)生的廢水可以用水力填充,同時廢水可以回收利用。

煤矸石是一種優(yōu)良的路基材料,它與其他材料相結合,可在公路、鐵路等路基施工中使用,既能解決煤矸石在施工過程中產(chǎn)生的污染問題,同時又可以對其在環(huán)境中所產(chǎn)生的破壞問題加以處理,于此同時降低成本、縮短工期以及提高路基工程質(zhì)量,對經(jīng)濟、環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)具有一定的效益。

2．4 煤矸石高附加值利用 “十二五”期間,國家將“以高附加值煤矸石規(guī)?；脼槟繕?促進煤矸石的綜合利用”作為重要內(nèi)容,高附加值煤矸石作為其重要補充,已正式列入國家發(fā)展規(guī)劃。高增值利用是企業(yè)提高產(chǎn)品附加值,增加資源利用率的重要途徑。實際上,在這方面,我國已開始了工業(yè)化的探索。以煤矸石高附加值開發(fā)利用已成為煤矸石綜合利用的一條重要途徑,目前已形成近百萬噸煤矸石再生生產(chǎn)能力。

3 煤矸石綜合利用展望

目前國內(nèi)常見的煤矸石利用方法有矸石山人工植被、開采塌陷區(qū)充填、煤矸石發(fā)電、井下充填、煤矸石成分提純、煤矸石制磚及水泥等建筑材料。我國對于煤矸石的開發(fā)利用仍處于探索階段,技術尚未成熟。根據(jù)以上情況,可優(yōu)先發(fā)展用矸石量大的煤矸石建材產(chǎn)業(yè)。煤矸石建材主要以煤矸石磚、煤矸石骨料混凝土、煤矸石水泥、煤矸石微晶玻璃等為主。其中煤矸石磚分為實心磚、空心磚等,煤矸石空心磚由于具有自重較輕、堆砌方便、造價低廉、節(jié)能降耗等優(yōu)點在煤矸石建材產(chǎn)品中較為突出。煤矸石制磚企業(yè)可引進相應的先進技術,逐漸淘汰技術落后 污染較大的傳統(tǒng)實心磚,轉為生產(chǎn)煤矸石空心磚,以便在減少黏土使用的同時,降低產(chǎn)品能耗。

未來煤矸石綜合利用市場在國家政策的支持與約束下將有廣闊的發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)、化工等行業(yè)對煤矸石成分的要求越來越高,煤矸石在農(nóng)業(yè)、化工領域的應用越來越少。在今后幾年的發(fā)展中,煤矸石以能源、建材領域的綜合利用為主導,朝著建設“煤－焦－電－建材”、“煤－電－化－建材”的循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)發(fā)展。

最后,我們應順應國家新的發(fā)展理念,在最大的工業(yè)固廢領域發(fā)力,通過整合國內(nèi)外技術力量,集中解決煤矸石等煤基固廢長期污染環(huán)境問題。特別是對這些固廢在綠色建材、綠色建筑和功能材料等領域開發(fā)利用的最新進展,以及新能源在這些應用領域的開發(fā)、應用和技術突破等相關議題,進行深入的研究,力圖尋求新的發(fā)展思路、新的技術成果推廣與新的技術路線!

4 總結

我國煤矸石綜合利用雖然取得了一定的成果,但與國際綜合水平還是具有一定的差距。為了創(chuàng)造一個資源節(jié)約型、綠色環(huán)境型社會,進而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,以下幾個方面一定要做好。首先,應加強對各地煤矸石的成分、結構、性質(zhì)等基本研究,從而提高綜合利用的效率和科技含量,進而提升煤矸石的經(jīng)濟附加值和綜合利用率。另外,企業(yè)應通過加強政府的支持來獲得優(yōu)惠待遇,并通過頒布優(yōu)惠政策扶持企業(yè)。煤矸石綜合利用的高附加值將成為今后的發(fā)展方向,我國在煤矸石綜合利用方面已邁出工業(yè)化的步伐。