煤矸石綜合利用現(xiàn)存問題分析與解決對策研究

王紅美

（霍州煤電云廈建筑工程有限公司 山西霍州 031400）

引言

原煤中含有煤矸石，并且煤矸石在原煤中占有一定的比例，煤矸石是一種附屬品，是從原煤到精煤過程中形成的。煤矸石在不同的煤層所占的比例不同。由于持續(xù)的煤炭開采，會有大量的的矸石產(chǎn)生，若放置不管任其增加，則會形成矸石山，存在于礦區(qū)周圍。土地資源的占用，周圍環(huán)境的污染都會被矸石山的存在而增加。由于環(huán)境污染嚴重，國家提出提高對環(huán)境保護的要求，治理煤矸石的問題被許多礦區(qū)關(guān)注起來。煤矸石的綜合利用被人們開始重視起來，是因為煤矸石也是一種資源。由于剛剛開始起步，因此在煤矸石的綜合利用方面中會有這樣那樣的問題存在。下面將會在煤矸石的綜合利用方面展開闡述，這些問題的解決對策將會重點討論。

1 煤矸石對環(huán)境的影響及綜合利用的必要性

煤矸石屬于一種廢棄巖石，它主要是隨著煤炭的形成伴煤而生的，它經(jīng)煤炭資源的開采或洗選加工變?yōu)榱艘环N堆積的固體廢棄物。放眼全球的煤炭資源開采現(xiàn)狀，我國的煤炭資源開采量與利用量算是最大的，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在煤炭開采與洗選加工作業(yè)中，煤矸石的產(chǎn)量幾乎要占到煤炭總產(chǎn)量的1/10，當前我國所積累的煤矸石總量已經(jīng)高達70 多億噸，并且積累數(shù)量也在呈現(xiàn)連年遞增的趨勢，煤矸石已發(fā)展為所有工業(yè)廢棄物中所占場地最大，積存量與年增量都為最大的固體廢棄物。該種工業(yè)固體廢棄物，不僅具有所占土地面積大，嚴重浪費大量土地資源的不足，而且這種固體廢棄物的長期大量堆放還會釋放有毒有害氣體，污染環(huán)境，其產(chǎn)生的重金屬以及部分礦物質(zhì)污染水土。大量堆放的煤矸石，不僅會嚴重危害生態(tài)環(huán)境，而且會危害人們身心健康，其產(chǎn)生的危害主要如下：（1）堆積的矸石山的穩(wěn)定性較差，較易引發(fā)部分地質(zhì)災(zāi)害；（2）大量堆積的矸石山，會占用土地造成土地資源的浪費；（3）堆積的矸石山在經(jīng)雨水沖刷后，會形成部分有毒有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)會嚴重污染周圍的水體以及土壤，會嚴重影響周邊植物的正常生長；（4）堆積的矸石山，經(jīng)長期的風(fēng)吹日曬，矸石也會逐步發(fā)生風(fēng)化，風(fēng)化的矸石在風(fēng)的吹動下易出現(xiàn)大量揚塵，嚴重污染空氣；（5）堆積的煤矸石中通常會含有大量的C 元素以及S 元素等，這些元素都為可燃物，矸石的長期堆放易出現(xiàn)蓄熱燃燒的現(xiàn)象，會逐步釋放大量的有毒有害氣體如SO2，CO 以及H2S 等?？v觀煤矸石易給人類帶來的種種危害，怎樣科學(xué)合理的利用煤矸石，應(yīng)作為當前研究的重中之重。當前國內(nèi)煤矸石不僅積累量大而且價格相對較低廉，如何高效利用這些煤矸石不僅是環(huán)保需要，而且也是新形勢下長期走資源節(jié)約型以及環(huán)境友好型社會發(fā)展道路的必然選擇[1]。

2 分析煤殲石綜合利用現(xiàn)狀

復(fù)墾綠化矸石山和資源化矸石山這2 個方面是煤矸石的綜合利用的主要表現(xiàn)。

2.1 進行復(fù)墾綠化矸石山

最方便、直接、投入不多的矸石山綜合利用方法是復(fù)墾綠化矸石山。目前，矸石山在許多礦區(qū)附近大量且長時間堆積，造成了在進行資源化處理時會產(chǎn)生高昂的成本。由于以上原因，為了減少污染，只能采取矸石山綠化的做法。矸石山綠化的具體做法是：（1）為了隔絕與O2接觸，會將一定量的黃泥漿注入矸石山內(nèi)部，已達到降低矸石山內(nèi)部溫度的目的；（2）為了防止矸石山產(chǎn)生滑坡，只能把矸石山加固；（3）一定厚度的黃土和一定數(shù)量的綠色植被，被回填和種在矸石山的表面，如圖1 所示。

圖1 矸石山復(fù)墾綠化效果圖

矸石山復(fù)墾綠化分為幾期工程的原因是需要的時間比較長，通常都是在幾年以上。這樣做會使矸石山對環(huán)境污染能夠有效的減少，使礦區(qū)周邊環(huán)境能夠有效的得到改善。但是，也會有一些弊端存在其中，主要表現(xiàn)有：（1）矸石山的污染不能在根本上得到解決，雨水中仍含有矸石中存在的有毒有害物質(zhì)，并隨其流入地下水中；（2）復(fù)墾后的矸石山在有雨水時仍會產(chǎn)生滑坡的危險，仍存在很大的不穩(wěn)定性；（3）在植被種植時不能保證植被的成活率，需要補種，因此，還會有較大的維護費用的產(chǎn)生[2]。

2.2 資源化矸石

煤矸石是一種資源，AI2O3、SiO2以及C 等是煤矸石的主要成分。金屬鋁是從分選出的煤矸石中提煉出AI2O3，從而進一步獲得的。為了能提高提煉金屬鋁的成功率，許多礦區(qū)用建立煤矸石電解鋁廠的方法使煤礦的經(jīng)濟效益得到提高。許多礦區(qū)正在嘗試把金屬鋁從矸石中提煉出來，使這項技術(shù)進行工業(yè)化。煤矸石粉碎后的顆粒表面積大，吸附性強，能夠處理酸性污水。其中Al3+是在AI2O3和酸性相溶時溶解產(chǎn)生的。Al3+在特定的條件下，能夠進一步反應(yīng)，通過這一反應(yīng)會有沉淀的產(chǎn)生，能夠使對污水的處理能力大大提高。此外，煤矸石作用的還有許多，例如防滲水泥的制作、矸石磚等。目前，采空區(qū)回填煤矸石是矸石利用最行之有效的方式。通過這種辦法能夠讓礦區(qū)周圍的矸石山問題快速得到解決，能夠使煤礦開采造成的地面坍塌問題得到改善，能夠減少處理矸石的費用。所以，從一個角度來講，采空區(qū)可以把地表的矸石直接充填到里面；從另一個角度來講，采空區(qū)可以將井下的矸石直接分選并填充進去，減少矸石處理的時間。最應(yīng)該值得注意的是，應(yīng)采用煤矸石和其他的膠結(jié)構(gòu)材料一起充填到采空區(qū)。

還有很多問題存在于煤矸石資源化利用過程中，急需解決，主要有：（1）投入較大，例如許多礦區(qū)不能承受需要購買大量的設(shè)備，用于把鋁從矸石中提煉出來；（2）利益較少，很多礦區(qū)將會有處理矸石資源化所帶來的經(jīng)濟利益非常有限這一問題需要面對；（3）由于技術(shù)還不成熟，處于實驗階段的矸石處理方法，商業(yè)化推廣在短時間內(nèi)將會難以進行[3]。

3 分析使煤矸石綜合利用得到提高的方法

由于在利用煤矸石的過程中會有這樣那樣的問題存在，所以只能從利用的方法和原理上解決。怎樣解決煤矸石利用的問題將在以下方面體現(xiàn)。

3.1 處于主導(dǎo)地位的應(yīng)是政府

人們見證著矸石山周圍環(huán)境污染的變化。之前，煤礦開采方面的關(guān)注點是經(jīng)濟效益的增加，忽視了環(huán)境的破壞問題。基于國家提高了環(huán)境保護要求，環(huán)境污染的問題由于礦區(qū)矸石山而更加突出，這一現(xiàn)象引起了相關(guān)部門的關(guān)注，相關(guān)部門要求煤礦企業(yè)處理由于矸石山所帶來的問題，但處理的速度不快。因為處理矸石山需要花費大量的金錢，卻只有少量的收益。若想處理矸石山的速度加快，這就需要政府的主導(dǎo)地位的作用顯現(xiàn)出來。政府對治理力度不大的煤礦企業(yè)進行一些處罰，加快煤礦企業(yè)礦區(qū)周邊煤矸石的治理。政府應(yīng)該獎勵治理矸石有效的煤礦企業(yè)，比如減免一些相關(guān)的稅費等。政府的獎、罰分明的措施，使處理矸石的問題能盡快的引起煤礦企業(yè)的正確看待。當?shù)氐慕?jīng)濟效益由于煤礦開采有所提高，但環(huán)境也受到了污染，這其中也有政府的責任在里面。政府應(yīng)撥付一部分款項用于矸石山的治理。雙方的強強聯(lián)手，使矸石山能夠有效的治理。目前，管理環(huán)境保護，投入科技在煤矸石的利用需投入更多，但是，有的環(huán)保措施在煤矸石利用方面還不發(fā)達，目前還未符合國家規(guī)定的污染物排放標準。所以，對管理煤矸石利用項目的力度要加大，達到國家標準是新建項目最基本的要求。

3.2 研發(fā)煤殲石利用力度的加大

煤矸石的利用方法現(xiàn)在雖然存在一些，但是其方法產(chǎn)業(yè)化很難，尤其是鋁的提煉，煤矸石中含有鋁，但是把鋁從煤矸石中分離出來卻比較困難。所以，研發(fā)力度在煤矸石利用方面需要投入更多。第一，依據(jù)本企業(yè)的情況，煤礦企業(yè)應(yīng)該尋找適用于本企業(yè)的利用煤矸石的方式方法；第二，煤礦企業(yè)可以與相關(guān)單位強強聯(lián)手，尋找一條適合利用煤矸石的道路。成本高和收益少是煤矸石利用需要面臨的最大的問題。降低煤矸石利用的成本，把治理煤矸石的成本降到最低點，是研發(fā)的最大目標。此外，由于有很多重金屬存在于煤矸石中，這些金屬會造成二次污染，所以，在利用煤矸石時避免這些重金屬流失到土地或地下水中[4]。依據(jù)相關(guān)技術(shù)指標，來進一步測定分析我地區(qū)的煤矸石情況，可知我地區(qū)的很多煤矸石可用于鋪路，如道路的底基層以及道路的基層都可用，部分不符合相關(guān)技術(shù)標準的煤矸石可運輸?shù)街拼u廠進行制磚，這樣能有效增強煤矸石的綜合利用價值，讓煤矸石實現(xiàn)高效化利用，圖2 為煤矸石的主要利用途徑情況圖。

圖2 煤矸石主要利用途徑圖

結(jié)語

總之，矸石都會在煤炭洗選時產(chǎn)生，矸石山也是矸石在礦區(qū)長期堆積形成的。大量的土地資源被占用，周邊環(huán)境的污染等都是因為矸石山的長期堆積。因此，必須要治理礦區(qū)周邊的矸石，而最有效的方法就是矸石山綜合利用。

由于提高了對環(huán)境保護的要求，相關(guān)部門應(yīng)該對造成環(huán)境污染的矸石山問題重視起來。煤矸石的應(yīng)如何治理，這一問題深受相關(guān)部門和煤礦企業(yè)的重視。目前，矸石山復(fù)墾綠化、矸石資源化是煤矸石利用的主要兩種方法。矸石山復(fù)墾綠化分為幾期工程的原因是需要比較長的周期，通常都是高達幾年的時間；工藝是矸石資源化利用將要面臨的最主要的問題。為了煤矸石的綜合利用效率的提高，發(fā)揮主導(dǎo)作用的應(yīng)該是政府，煤礦企業(yè)對于煤矸石利用的研發(fā)力度加大。