福建省煤礦綜合利用學科發展報告

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福建省煤礦綜合利用學科發展報告

福建省能源研究會

根據福建省煤炭資源狀況，闡述我省煤礦綜合利用資源、煤炭洗選、煤矸石利用和潔凈煤技術等方面的發展現狀，提出我省煤礦綜合利用技術的發展方向和目標，展望煤礦綜合利用技術的發展趨勢。

煤礦 綜合利用技術 煤炭資源 發展展望 學科報告

1 概述

福建省復雜的地質構造和地殼運動，形成品種單一、高變質的無煙煤。福建省探明煤炭地質儲量有14.7億噸，是經濟發展中不可缺少的資源。煤炭在燃燒或氣化前，通過經濟的洗選加工排除原煤中大量的矸石、灰分、硫分，為后續深加工和轉化創造必要的條件，同時也為燃燒后昂貴的煙氣凈化和污染控制等減輕負擔，按照循環經濟的要求，大力推進煤炭廢棄物的資源化利用，做好煤矸石綜合利用和發展水煤漿、型煤、粉煤灰處理和煤炭氣化技術，增進資源轉化效益，不僅有利于煤炭工業可持續發展和煤炭行業結構的調整，也是建設資源節約型社會的有效措施。

2 福建省煤礦綜合利用工程發展簡況

2.1 福建省煤礦綜合利用產業發展歷程

福建省煤礦綜合利用產業的探索歷程，在理念上實現了由輕視到重視，由關注經濟效益向可持續發展的轉變,由環境的表象化治理向深層次的環保邁進,綜合利用產業持續穩定,呈現出產業與企業和諧發展的良好態勢。

2.1.1第一階段:初期探索階段

20世紀50年代后期，隨著國營煤礦和地方煤礦的開發，煤礦綜合利用處于低級利用階段，主要表現為：煤礦開采的矸石采用堆積法，每一個在建和生產的煤礦，都有一個從設計開始就確定的矸石山。矸石山的形成主要有兩種形式：一是利用山谷地形，沿著等高線，采用翻斗車側翻排入山溝，等溝填平后再采用卸矸架平地造山，形成矸石山；二是利用煤礦固有的平地或斜坡，安裝翻矸架，利用提矸絞車將礦車拉到卸矸架上前翻或側翻倒下矸石，隨著卸矸架的前移和堆高形成矸石山。這些矸石山都是礦上的廢棄物，沒有進行開發利用，長年堆放。

原煤的加工利用主要體現：一是原煤上井后沒有進行洗選，在提升煤炭質量的前提下，主要是對煤炭的初加工（即篩選），這種粗放的加工方式持續了相當一段時間。

利用本省無煙煤進行綜合利用主要表現在：一是為了解決城鄉的燃料問題，大力發展蜂窩煤加工，全省各地市的燃料公司均建立規模不一的煤球廠，其中福州市的煤球廠規模最大，僅一個東站煤場的東風煤球廠，經多次擴建，年產10萬噸蜂窩煤，據不完全統計，全省的蜂窩煤產量約為300萬噸。

石灰碳化煤球是這個時期煤炭綜合利用的最大成果。永春化肥廠于1969年底實現了全用煤球制氣，1978年獲全國科學大會科技成果獎，開創了無煙煤生產化肥的歷史，并推廣到全國各合成氨化肥廠生產中，產生了巨大的經濟效益和社會效益。

2.1.2第二階段:逐步實施階段

煤炭在一次能源消費構成中將長期占據主導地位，但是，煤炭高效潔凈利用難度大，帶來了嚴重的環境污染和生態破壞。因此，煤炭的綜合利用被提到日程中來，特別是對煤炭開采、轉換、加工提出更高的要求。

在這個階段，煤矸石的利用開始從堆棄進入回用的過程，一是利用矸石進行筑路填方；二是在環保的要求下，對矸石山進行綠化；三是水泥開始將煤矸石作為輔料滲燒。

原煤的加工以體現質量和效益為中心，特別是科技創新理念的普及，將煤炭加工利用提到一個新的高度，主要體現在：在原有分選和篩分的基礎上，進行多種洗選加工的試驗。上世紀70年代，省蘇邦煤礦雁石發運站率先引進北京煤炭設計研究院的風選技術；80年代，邵武煤礦采用水采工藝，配套引進無煙煤跳汰洗煤工藝；這個時期投產的煤礦大多配套有篩選廠，除了配置有揀矸皮帶進行人工揀矸外，還利用重型振動篩或其篩分設備進行分級，分品種分級別售煤，取得一定的經濟效益。

2.1.3第三階段：全面推廣階段

近年來，煤礦綜合利用工程提到了可持續發展的高度，得到飛速的發展?！洞笞诠I固體廢物綜合利用“十二五規劃》把煤矸石、粉煤灰的綜合利用列為重點領域；《福建省人民政府關于加快循環經濟發展的意見》提出支持礦產尾礦綜合利用項目的建設。我省煤礦綜合利用技術全面推進。

2.2 福建省煤礦綜合利用的發展前景

2.2.1煤炭資源總量概述

截止2010年底，全省累計探明煤炭資源量約14.7億噸，保有可利用資源量約10億噸，后備資源可利用資源量約3億噸。全省煤炭資源穩定均衡生產可采期約28年，詳見表1。

表1 福建省煤田地質探明儲量表

全省探明量14.7億噸儲量中，工業儲量約7.7億噸，遠景儲量約為7.0億噸。我省煤炭資源特點：一是保有儲量少，屬南方缺煤省份之一；二是煤炭品種單一，以無煙煤為主，占全省總量的98.0%以上；全省煤炭產量由2005年的約1600萬噸升至2010年的約2200萬噸，每年排放矸石約660萬噸。煤炭產業集中度明顯提高，確保了全省經濟社會發展對自產煤炭的需求。

2.2.2煤質特征

由于賦存條件的差異，閩西、閩北所產煤炭的煤質則有差異。其中，龍巖坑柄礦、田螺形礦所產塊煤煤質最優，深受用戶的歡迎。福建省煤炭除漳平煤礦為瘦煙煤外，其余各煤礦均屬高變質的一號、二號無煙煤，鑒于地質構造復雜，煤層夾矸，頂板較破碎，致使原煤質量較差，屬于高變質、低揮發份、低磷、低中硫、低中灰分、中高發熱量的無煙煤。但經過篩分揀矸、洗選后，商品煤質量有較大幅度的提高。如福建省最早進行無煙煤洗選的邵武煤礦，入洗原煤的質量指標是：灰分40%～45%，固定碳45%～55%，揮發分為3%～5%，而洗精煤的質量指標是：灰分20%，固定碳70%～75%，揮發分2%～3%，灰熔點1250℃～1285℃。福建省當屬于易選、可選煤。

2.2.3煤礦綜合利用發展前景

煤炭高效、潔凈、經濟綜合利用是可持續發展能源系統的核心。如何依托煤炭加工利用新技術，實現煤炭資源的綜合利用和深度加工增值是亟待解決的問題。目前，我省煤礦綜合利用技術得到長足的發展，選煤新技術除傳統的篩選、重選、浮選等選煤方法外，近年來選煤技術發展很快，如自生介質螺旋滾筒分選已經運用于生產實踐。煤炭深度加工主要可提取煤基材料、碳復合材料和碳分子篩與炭黑，以及發展氣化型煤技術、固硫潔凈型煤技術、空腔型煤技術、爐前型煤技術等。煤矸石綜合利用的主要途徑有:矸石發電、制磚、高科技深加工等，同時發展以煤矸石為載體來生產優質、高效、營養全面、對環境無污染的無機復合肥和微生物肥料等新型肥料。

煤礦綜合利用要求通過對資源采取“3R”原則(即資源減量化、資源再使用和資源循環利用)，以達到高效利用和循環利用，產生最少的廢料；把煤礦的清潔生產和廢棄物綜合利用融為一體，使“自然資源—粗放型工業—產品—污染排放”的線性經濟，轉變為“自然資源—循環利用型工業—綠色產品—再生資源深加工業—綠色產品”的循環經濟，就是要以煤為基礎，依托礦區的煤矸石、粉煤灰、礦井水、采煤塌陷地復墾的土地等資源，通過建立煤矸石發電、制磚、動力配煤、型煤和煤炭氣化等循環利用型工業，使煤炭廢料和余能多次回收復用，物質合理循環，價值逐級增值，形成各生態鏈之間互為資源、共耗廢料、相得益彰，用盡量少的資源、能源來達到發展經濟的目的，減少廢物的排放，減輕對生態環境的破環的目的。

通往煤矸石、水煤漿、型煤、粉煤灰處理和煤炭氣化等綜合利用項目。實現礦區資源優化配置，形成煤炭—電力—化工—建材多元化經營體系，延長產業鏈，促進煤炭產業結構調整，培植煤礦的后續產業。

3 福建省煤礦綜合利用發展現狀

3.1 煤炭洗選工藝

煤炭經洗選后可顯著降低灰分和硫分的含量，這樣可以減少燃燒后煙塵、二氧化硫等污染物的排放。煤炭冼選主要采用物理選煤和化學選煤二種方法，物理法是根據煤炭和雜質物理性質（如粒度、密度、硬度、磁性及電性等）上的差異進行分選?；瘜W選煤是借助化學反應使煤中有用成分富集，除去雜質和有害成分的工藝過程。目前福建省煤炭工業主要采用物理選煤。

3.1.1無煙煤洗選加工現狀

根據用戶對煤質的要求，福建省無煙煤洗選加工的主要任務是降低煤中的灰分和硫分，具體說就是使混雜在原煤中的矸石、煤矸共生的夾矸煤按它們的比重、外形和其他物理性質方面的差別加以分離。原煤經過洗選、篩選、分級、脫水可以得到不同質量、品種、規格、適銷對路的商品煤。

3.1.2篩選

目前省屬煤礦大多設有礦區集中篩選系統，已建成7個集中篩選廠，篩選能力為480萬噸／年，具有各級分選能力。大部分局、礦塊煤暢銷、篩到6mm以上，部分塊煤篩到+50mm以上。

篩分是一種原始的干式分選工藝，目前已越來越不能適應環保對低硫分的要求，因此部分篩選廠對現有生產流程進行改造，增加洗選工藝。

3.1.3簡易跳汰洗煤

這種選煤工藝是使混有矸石的原煤在分選機中，利用風與水造成的上下振蕩的脈動水流，使煤和矸石按比重進行分選的過程。邵武煤礦于上世紀80年代初建成以簡易跳汰工藝為主的選煤車間，隨后擴建成30萬噸／年的選煤廠，這種工藝分選效率較高，質量易控制，入選粒度范圍廣，一般情況效率可達70%～80%，入洗粒度0～100mm。

3.1.4自生介質螺旋滾筒洗煤

自生介質螺旋滾筒選煤工藝和設備是我省從比利時引進的，由原福建省永定煤礦機械廠研制生產。LZ噸18/90型自生介質螺旋滾筒選煤機于1991年12月通過煤科院技術發展局的技術鑒定。該機介質為煤水混合懸浮液，工藝布置緊湊、流程簡單、分選塊煤效果好、投資省，適合于中小型煤礦用于易選及中等可選的無煙煤。

自生介質螺旋滾筒分選的工藝原理是：原煤由中轉倉經皮帶機進入料溜槽，隨一定速度的介質流到螺旋分選筒的中部，滾筒內原煤及礦漿隨滾筒作逆時針回轉，在筒內螺旋隔條的作用下，凈煤和矸石在密度大小中分層，精煤處于流體上層，在介質流的攜帶下越過一道道螺旋隔條到排料端排出，進入塊煤脫水篩，而沉在底層的重物料矸石和煤矸石則被螺旋隔條送到滾筒的另一端排出。

永安煤業豐海篩選廠在原有篩分基礎上，增加一套螺旋滾筒洗煤機，入洗能力為30萬噸／年，入洗粒度25～70mm。＋120mm以上塊煤破碎成－70mm入洗，洗煤產品為精塊、矸石、末煤、煤泥四種，毛煤洗選后，塊煤灰分約17%，煤泥灰分為30%。

永安煤業西洋篩選廠的螺旋滾筒洗煤機入洗粒度為13～50mm，洗出的精塊煤、矸石、末煤、煤泥四個品種，其分別占入洗原料煤的48%、25%、27%（后二個品種），該廠設有旋流篩和高頻振動篩處理煤泥，處理深度至0.25mm，處理量占煤泥量的35%。

3.1.5重介質選煤技術

重介質選煤以其分選效率高、對煤質適應性強、可實現低密度分選和易于實現自動控制等優點，深受世界各產煤大 國的重視。龍巖市文翔礦業有限公司主要是利用國內領先的重介質選煤技術和重介質旋流器等設備進行煤炭深加工，年產清潔煤45萬噸。該項目不僅經濟效益高、而且十分環保，對當地煤炭產業的升級將起到很大的推動和促進作用。

3.2 水煤漿

3.2.1水煤漿的特性

水煤漿是一種由70%左右的煤粉，30%左右的水和少量藥劑混合制備而成的液體，可以像油一樣泵送、霧化、儲運，并可直接用于各種鍋爐、窯爐的燃燒。它改變了煤的傳統燃燒方式，顯示出巨大的環保節能優勢。尤其是近幾年來，采用廢物資源化的技術路線后，研制成功的環保水煤漿，可以在不增加費用的前提下，大大提高水煤漿的環保效益。在我國豐富煤炭資料的保障下，水煤漿也已成為替代油、氣等能源的最基礎、最經濟的潔凈能源。

水煤漿利用儲量豐富、價格低廉的煤炭作為主要原料，使用浮選精煤或水洗煤進行研磨加工、細化，再輔以27%～35%的水和約1%的化學添加劑，經過多道嚴密工序，層層篩除煤炭中不能充分燃燒的成份及產生污染的硫、灰等雜質，只將炭本質留下來，制出性能像油的水煤漿。水煤漿具有濃度高、流變性好、便于運輸、耐儲存等特點。

水煤漿鍋爐以水煤漿為主要燃料，經攪拌、泵送、過濾后，在漿槍噴頭內混入壓縮空氣，經霧化后噴入預熱爐膛點燃。水煤漿在爐膛里進行充分混合燃燒，燃燼率為98%以上。高溫煙氣對鍋爐受熱面進行加熱，然后進入尾部對受熱面進行余熱交換利用，最后尾氣通過除塵器凈化，排入大氣。經權威機構檢測，一般水煤漿鍋爐熱效率達到86%以上，各項排放指標均優于國家標準（GWPB3—1999二類地區），可達到國家一類地區標準。水煤漿技術指標見表2。

表2 水煤漿技術指標

3.2.2水煤漿的應用情況

上世紀90年代末，福建省煤炭工業科學研究所協同集美大學和福建省能源研究會共同開展“福建無煙煤制漿及其燃燒技術”項目的科研攻關試驗，并委托國家水煤漿工程技術研究中心進行水煤漿成漿性試驗，結果表明：利用福建省翠屏山無煙煤為原料煤，采用球磨機干法磨煤工藝，A4#分散劑加入量為0.9%，穩定劑加入量為0.1‰，攪拌剪切裝置葉輪轉速為500r/min，剪切時間為4h情況下，可制得濃度和穩定性分別為60%和48h的水煤漿。

2008年6月，由省經貿委主辦的“福建省水煤漿技術推廣會”，吸引了我省石獅、晉江、閩清、德化等地的應用水煤漿企業及省內外專家和省市有關部門120多人參加，為水煤漿的應用推波助瀾，起到很好的作用。

2008年6月，福建第一臺6噸/h燃水煤漿蒸汽鍋爐在福星（廈門）飼料有限公司投入運行，調試正常后通過技術監督局驗收。

2008年7月，由石獅清源印染公司投資，與福州大學環境與資源學院、國家水煤漿工程技術研究中心聯合研發新型的水煤漿制備技術，一期工程計劃投資7000多萬元，年產水煤漿50萬噸，該項目是福建省2008年企業技術創新重點項目。

2011年11月，由福建清源科技有限公司投資的水煤漿環保應用技術項目，在晉江伍堡工業區旗下的6家印染企業正式投入運行。該項目制定一期年產65萬噸、遠期年產200萬噸水煤漿的建設目標。水煤漿環保應用技術投入運行后，一期年節能量可達4.78萬噸標煤。

南安市95條陶瓷生產線通過水煤漿節能技術改造，每年可節約標準煤6萬噸。

另外，我省部分公司的鍋爐經改造后應用水煤漿，詳見表3。

表3 部分公司鍋爐應用水煤漿情況

3.2.3水煤漿應用的鼓勵政策

為了加快水煤漿的推廣應用，2012年6月5日，省經貿委、省環保廳、省物價局出臺《關于水煤漿應用試點的實施意見》（閩經貿環資[2012]368號），鼓勵以合同能源管理方式實施鍋爐改造項目，根據項目節能量按投資比例獎勵節能服務公司和用能單位，對符合國家獎勵條件的合同能源管理項目，每節約一噸標準煤獎勵500元，符合本省獎勵條件的，每節約一噸標準煤獎勵300元。這對于企業推廣應用水煤漿將起到積極的作用。

3.3 煤矸石的綜合利用

煤矸石是煤炭開采和洗選加工過程中產生的固體廢棄物,煤矸石的大量排放和堆積不僅嚴重污染環境,而且對社會和經濟發展危害極大。進行煤矸石綜合利用和礦區景觀重建與生態恢復,解決煤矸石污染問題,具有重大和深遠的意義。

3.3.1制磚

制磚采用的煤矸石發熱值一般在8.00～11.00MJ/kg。我省利用矸石制磚，主要是利用煤矸石自身的發熱量提供的熱能來完成干燥和焙燒的工藝過程，基本不需外加燃料，僅在煤矸石發熱量較低時才向煤矸石中摻入少量煤炭。只是煤矸石燒制磚的工藝比粘土制磚工藝增加了一道粉碎工序。風化后的煤矸石添加少量的膠結材料和激活劑生產的煤矸石磚，具有獨特力學性質和抗凍性等優點均達到GB/噸5101-85規定的100#標準。

2007年11月，位于將樂縣積善高新科技工業園區的沙縣騰飛實業綜合場投資800多萬元開發的煤矸石多孔磚生產線投產。該項目每年可生產煤矸石多孔磚4000萬塊標磚。項目投產后，每年可利用三化公司的熱電鍋爐燃煤灰、渣12萬余噸，消化將樂當地煤礦的煤矸石15萬噸。

2009年7月，邵武煤業公司投資1500萬元，采用國內最先進的隧道窯生產線，年可生產標準磚或空心磚3000萬塊，年可消耗煤矸石21萬噸。

近年來，福建省龍巖市發展了一批新型墻體材料企業。2011年全市生產煤矸石燒結磚15.9億標塊，占墻體材料總量的68%。其中節能型煤矸石燒結多孔磚4.5億標塊，煤矸石、粉煤灰燒結實心磚4.5億標塊。2011年墻體材料生產企業共計利用煤矸石185萬噸，粉煤灰62萬噸。

新羅區針對全區176家礦業企業產生的煤矸石等尾礦，提出“機磚建材、燒結做水泥配料、工程填料和復墾回填、矸石山無害化處置”思路，推動重點礦業鄉鎮尾礦的再資源化。目前，該區引進煤矸石綜合開發利用項目3個，總投資近億元，每年消耗煤矸石達35萬噸以上。新羅區紫金建材有限公司等6家企業生產1億多塊。2013年1月6日，永定縣坎市鎮新型建材公司利用民間資金3000多萬元興建全自動化的煤矸石機磚生產線，利用煤矸石、粉煤灰等工業廢料生產空心磚，日產標準煤矸石空心磚10萬塊，日消耗煤矸石200噸左右。永春縣利用煤礦產生大量煤矸石的優勢，相繼投產3條矸石制磚生產線，年產矸石磚近1億標塊。

2011年12月，永安市桂龍新型建材公司以煤矸石為主要原材料，按照國家產業政策要求，投資3000萬元建成2條全自動采用煤矸石、頁巖替代粘土的新型環保機磚生產線，年生產量可達5000萬標塊，年可實現產值2000多萬元。

2013年來，福建省大田縣充分利用地方資源優勢，變廢為寶，大力開發煤矸石燒結多孔磚生產線，墻材革新工作取得明顯成效。目前，全縣有11家新型墻材生產企業，產能達l億塊。在三明、龍巖兩地各建設2～3條產能6000萬標磚的高摻量燒結煤矸石空心磚生產線。

3.3.2煤矸石制水泥

由于煤矸石和粘土的化學成分相近,并且含一定量的炭和熱量，可替代粘土作為生產水泥的原材料或作為混合材料直接摻入熟料中增加水泥的產量。煤矸石和粘土生產水泥工藝基本相同，是將矸石、石灰石、鐵粉（或鋁粉）磨細按一定的比例配制成生料，在回轉窯中煅燒生成水泥熟料，再摻入石膏等原料進行磨制，生產工藝簡單，技術要求低，經濟效益高。減輕了煤矸石對生態環境的污染，節約了大量的粘土資源，消耗了大量的廢棄物。目前我省靠近煤礦的水泥廠大多采用煤矸石摻燒的工藝，取得良好的經濟效益和環保效益。

3.3.3煤矸石作工程回填材料

煤矸石作填筑材料主要是指充填溝谷、采煤塌陷區等低洼區的建筑工程用地，或用于填筑鐵路、公路路基等，或用于回填煤礦采空區及廢棄礦井。煤矸石工程填筑是以獲得高的充填密實度，使煤矸石地基有較高的承載力，并有足夠的穩定性。要求煤矸石是砂巖、石灰巖或未經風化的新矸石，施工通常采用分層填筑邊回填、邊壓實，并按照《工業與民用建筑地基基礎施工規范》對填筑工程進行質量評價。上京、永安、天湖山等煤礦均有利用矸石作工業建筑填方的實例。

3.3.4煤矸石復墾

煤矸石充填造地首先應防止水土流失。在需要造地的地方先將熟化表土轉移，然后墊鋪巖石及自然矸石至一定的厚度，展壓整平再將熟化土覆蓋。如此這樣分塊逐年擴展，可造就大面積平地、臺階地，同時改良土壤和造就優質的農田。對處于開發早期，尚未形成大面積沉陷區或未終止沉降形成塌陷穩定區的礦區，可采用預排矸復墾。當煤矸石復墾土地用途為建筑用地時，應采用分層回填，分層鎮壓方法充填矸石，以獲得較高的地基承載能力和穩定性。進行復墾后可針對當地煤矸石的理化性質和有毒有害物質進行檢測，然后再針對具體情況進行綠化種植。先以草灌植物為主，然后再種喬木樹種，一般選擇抗旱、耐鹽堿、瘠薄的樹種。對表層已風化成土的煤矸石復墾后，可以直接植樹造林或開墾為農田，目前我省煤礦進行矸石山植樹綠化，如福建煤電公司的翠屏山、紅一井、大同溝矸石均在山上種果樹和綠化。

3.3.5矸石發電

天湖山能源實業公司建設的2×50MW煤矸石電廠投入運行，年耗煤矸石約30萬噸，年節約用地20畝。大唐電力計劃在永安建設2臺35萬kW循環硫化床發電機組，消耗矸石約120萬噸～150萬噸。

3.4 型煤

型煤以民用型煤、工業用型煤、造氣型煤為主。型煤是用一種或數種煤與一定比例的粘結劑、固硫劑等經加工成一定形狀、尺寸、有一定理化性能的塊狀燃料或原料，其燃燒特性比原煤還要好些，燃燒利用率比原煤要高，沒有太多的一氧化碳、二氧化碳排放。

3.4.1民用煤球

用機械方法將末煤或粉煤加壓成型，具有一定形狀或粒度的煤制成品，常見的有煤磚、蜂窩煤和煤球等。型煤能提高燃燒效率、減少環境污染、擴大瘦煤、氣煤、長焰煤和褐煤等高揮發分弱粘結性煤的應用范圍，合理利用煤資源。從上世紀60年代到本世紀初，蜂窩煤和煤球是沿海地、市的主要燃料，每一個地、市、縣均建有煤球廠，可謂遍地開花，最高年產量可達300多萬噸。

隨著液化氣和天然氣進入千家萬戶，煤磚、蜂窩煤和煤球已逐步退出民用燃料市場，但以民用為主的蜂窩煤偶爾在城郊和鄉鎮應用。

3.4.2碳化煤球

石灰碳化煤球是在無煙煤粉中加入一定數量的消石灰作粘結劑。將石灰與煤粉按一定比例(灰／灰+煤=18%～22%)混合均勻：壓制成球，并經過含有CO的氣體，在一定溫度下進行碳化反應，烘干制得的石灰碳化煤球，具有更高的機械強度和熱穩定性；具有較高的化學話性，有利于造氣生產。福建省永春化肥廠于1967年開始進行石灰碳化煤球的試驗工作，于1969年底實現了全用煤球制氣。單爐發氣量可穩定在2000m3/h，永春化肥廠試驗成功石灰碳化煤球造汽制合成氨生產工藝，于1978年獲全國科學大會科技成果獎。

近年來，智勝化工在優化和調整石灰碳化煤球傳統工藝上下功夫。他們加強煤炭摻用石灰制作石灰碳化煤球過程的控制，及時調整煤炭和石灰摻用比例，同時緊緊圍繞合成氨生產的源頭——造氣工序組織攻關，從煤球的入爐到制氣后廢渣的處理；從造氣爐上、下吹入爐蒸汽的變化和上、下行溫度的差異、爐條機轉速的控制等環節進行嚴格把控，使造氣爐氣化層得到增厚，促進了爐況的穩定和生產負荷的提高。

作為合成氨造氣的碳化煤球，仍在全省的大多數合成氨廠應用。省煤炭科研所研制的造氣型煤，已進入工業化試驗階段，其煤質特征是：水份6.51%，揮發份5.21%，灰份27.89%，灰熔點1350℃，熱穩定性91%。

3.4.3空腔型煤

空腔型煤技術是一種塊煤再生技術，通過集中回收塊煤流轉過程中的碎煤、煤屑、煤粉，再加工能夠完全替代塊煤。空腔型煤產生風道效應，改變了燃燒機理，節煤率對比塊煤達15%以上；主要污染物SO2排放量減少40%以上；煙塵顆粒物減少60%左右。因此，空腔型煤具有塊煤特征但優于塊煤。

2006年11月7日，廈門華達鑫工貿有限公司用30噸空腔型煤，進行替代焦炭的應用實驗；2006年12月28日，大田盛和鑄冶有限公司用30噸空腔型煤，進行替代優質塊煤的應用實驗。

廈門嘉申能源技術有限公司利用福建地產劣質粉煤資源，制作一種具有空腔結構的圓球狀型煤，經過4個工業燃煤場應用實驗，實現了潔凈、節能的燃燒效果。2007年8月18日，空腔型煤技術通過了中國民營科技促進會組織的專家評審、鑒定。

福建省大田縣景宏礦產品有限公司生產的5公分、7公分的球狀空腔型煤，被列為國家星火計劃項目。

由省煤炭工業科研所研制、省科委組織鑒定的燃料型煤，適合于建筑陶瓷業多孔窯燒制瓷磚，其技術經濟指標：冷強度>1000N/球, 熱強度>400N/球, 熱穩定性>90%,水浸24小時不散裂，發熱量>25.12MJ/kg，全硫<0.6%, 灰熔點(S噸)>1350℃。

3.5 動力配煤

動力配煤是通過調整煤種或優劣煤之間的比例，以改變動力煤的化學組成、巖相組成、物理特性和燃燒性能，達到充分利用煤炭資源、優化煤炭產品結構、煤質互補，適應用戶燃煤設備對煤質要求，提高燃煤效率和減少污染物排放的目的。

福建省在上世紀80年代初就推行動力配煤，相繼建立廈門、福州、南平、邵武、三明5條動力配煤線，生產能力46萬噸/年，因配煤質量不穩定相繼停產。但動力配煤的應用并未停止，一些廠家在廠區搞爐前混配。1998年，三明化工廠熱電分廠對鍋爐進行動力配煤燃燒改制，取得成功，每年產生千萬元的經濟效益。事實說明，動力配煤是符合福建省燃用特點的潔凈煤技術，2000年起，省政府就將動力配煤當作節能的重點。

目前推廣的優化動力配煤，主要體現在：(1)建立原料煤的煤質數據庫，編制實時計算機專家系統。(2)開發出與福建無煙煤與外省來煤配制的添加劑系列，包括高溫助燃、脫硫防結渣以及混合型等。(3)采用性能可靠的在線檢測系統，實現計算機自動控制配煤。動力配煤可推廣應用到燃煤電廠、工業窯爐和其它工業鍋爐。

3.6 粉煤灰的綜合利用

電廠爐底渣是燃煤層燃燒后從下部排出的煤渣，長期以來作為填埋材料和墻體材料的填充物利用，沒有發揮其活性材料的作用。隨后人們發現煤粉渣微粉可降低混凝土熱化反應引起的開裂，且可形成鋼筋的防腐保護層，改善混凝土的泵送、坍落度損失等工作特性，提高混凝土的后期強度。因此，灰渣在水泥、混凝土及建材行業大量推廣應用。目前我省粉煤灰的主要用途：

（1）粉煤灰加氣混凝土，用作屋面保溫、維護墻、隔斷墻，亦可做最高樓層的承重墻，特別適用于高層建筑填充墻。

（2）粉煤灰混凝土空心砌塊，在粉煤灰混凝土砌塊中，粉煤灰既是摻合料又是細集料，摻量較高。

（3）粉煤灰混凝土路面磚。以水泥和粉煤灰為混合膠結料再配以粗骨料等，原料經計量攪拌、成型、養護制成，變更成型的模具可制成方磚、連鎖路面磚、仿古磚，綠化種草磚、路沿塊及其它形狀的路面磚等。用于車行道、人行道、園林道路、廣場、亭院、仿古建筑道路、停車場、護坡和綠化等。

目前我省電廠粉煤灰的利用率是100%。

3.7 煤炭氣化

氣化過程是煤炭的一個熱化學加工過程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或工業純氧）、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為可燃性氣體的工藝過程。氣化時所得的可燃氣體成為煤氣。煤炭氣化是用煙煤塊或煙煤、無煙煤塊混合造氣，應用于玻璃、陶瓷、加熱爐等。1996年，福建省煤炭總公司曾投資百萬元進行間隙式沸騰氣化新技術試驗，建立無煙粉煤氣化試驗站，取得階段性成果。產氣率在0.8m3/kg左右,尚未達到1.1m3/kg的應用階段。

20世紀以來，隨著人們環保意識的加強，以煤為燒制陶瓷燃料造成污染受到嚴格的限制，晉江、南安等地的部分陶瓷廠采用固定式煤氣發生爐產生的煤氣進行燒瓷，取得良好的效果。

4 福建省煤礦綜合利用技術發展展望

4.1 發展思路

認真貫徹《環境保護法》、《清潔生產促進法》、《節約能源法》等一系列法律法規，充分利用固廢的財政稅收政策、產業政策、技術開發和推廣政策，以大宗量固廢利用為重點，將煤炭洗選、煤矸石、水煤漿、型煤、粉煤灰處理和煤炭氣化等技術作為主攻方向，發展高科技含量、高附加值的煤礦綜合利用技術和產品。加強煤礦固廢資源化利用的評價工作，對其分布、積存量、類型、特性等進行系統研究和分析，逐步建立煤礦綜合利用資料數據庫，根據礦物特性和理化性能確定綜合利用途徑，提高經濟效益和環保效益。

4.2 發展目標

深入貫徹科學發展觀，落實節約資源和保護環境基本國策，把煤礦綜合利用作為促進煤炭工業發展方式轉變的重要途徑，以提高綜合利用率為目標，以大宗量、高附加值利用為重點，按生態功能區劃和功能定位要求，合理規劃煤礦開采布局；充分利用煤矸石，積極推廣煤炭洗選技術，對煤矸石閑置場地進行土地整治和植被恢復和綠化；以市場為導向，以煤炭洗選、煤矸石、水煤漿、型煤、粉煤灰處理和煤炭氣化等技術作為主攻方向，以基地為依托，以企業為主體，建立技術先進、清潔安全、吸納就業能力強的現代化煤礦綜合利用產業新模式，推進“資源節約型、環境友好型”社會建設和綠色工業發展。

4.3 發展的原則和對策

（1）做好資源調查評估工作，科學分析近中期與長遠期資源開發的潛力，把握近中期可開發資源分布狀況與開發條件，為制訂發展規劃提供科學依據。

（2）優先開發技術經濟比較成熟、產能量較大、有利于形成產業規模和取得經濟效益的項目。

（3）堅持開發利用與技術研發相結合，以實踐促進技術進步，以技術創新推動向縱深方向發展，擴大開發領域。

（4）以節能減排和優化能源結構為目標，以示范項目為引導，逐步擴大開發規模，規避風險。

（5）統籌規劃，綜合開發，講求實效，以企業效益為主，兼顧社會利益，提高經濟社會綜合效益。

（6）堅持高起點，合理配置資源，實現可持續發展。

4.4 技術應用與發展

4.4.1優化煤炭洗選加工技術

4.4.1.1 煤炭洗選工藝的優化選擇

積極發展煤炭洗選技術，優化發展物理洗選新工藝，是我省正在積極研究開發潔凈煤技術的首選內容。福建省華廈能源設計研究院組建的潔凈能源研究中心正積極從事這方面的工作。福建省的煤炭洗選加工雖然在采用洗精塊煤方向止步不前，但隨著市場用戶對煤質要求的提高，以及環保對高硫煤的限制，煤炭洗選加工工藝無疑面臨著優化選擇。

4.4.1.2 煤炭洗選工藝的優化選擇

煤炭洗選工藝的優化選擇主要考慮這幾個方面：

（1）塊煤入選的工藝選擇。應用螺旋滾筒洗煤，從中小粒級中排出矸石，降低了全煤灰分，提高了煤質。從洗選塊煤這一需要出發，選擇螺旋滾筒洗煤機是中小煤礦的首選設備。

（2）全煤入洗的工藝選擇。螺旋滾筒洗煤和對6mm以下的原煤入洗效果不理想。實踐證明，在螺旋滾筒洗煤的機架上加裝水介質旋流器進行全粒沒原煤洗選，效果理想。水介質旋流器是利用離心力，以水為介質的分選設備。不同直徑的水介質旋流器，可以洗選不同粒級的毛煤，小直徑水介質旋流器可用于煤泥的精選。適度推廣重介選煤，以提高全煤入洗的比重。

（3）大力發展干法選煤。煤科院唐山分院的復合式干式分選技術，用于易選和中等可選煤炭的分選、動力煤排矸、劣質煤提質及0～50mm級原煤分選，效果顯著，降灰超過10%。該設備通過可控風量的風室、利用細顆粒組成的床層懸浮體密度和顆粒之間互相作用的浮力效應，改善了粗粒級的分選效果，在一定粒度上相當于空氣重介質分選機。

由中國礦大完成的空氣重介質流化床干法選煤方法已率先實現商業化。多種試驗證明，該方法有分選精度高、投資省、無污染環境、分選密度調節范圍寬等優點。干法選煤不用水，不產生一般干法洗煤廠難以處理的煤泥，特別是分選6～0.5mm細粒級，灰分為16.57%，相對于螺旋滾筒洗煤機，有更廣闊的應用前景。

微粉煤干法分選技術即摩擦靜電分選技術可生產低灰、低硫、高熱值燃料，供電廠鍋爐燃燒或煉鐵高爐噴吹，或生產超低灰煤用來制備優質活性炭等炭素材料。摩擦電選的精煤質量可根據入選煤性質和電站鍋爐的需求進行調整，技術上可達到：灰分≤8%，硫分＜0.5%，符合國家污染物排放總量控制的要求。這些都是值得我省煤炭工業推廣應用的。

（4）重介旋流選煤技術。包括擁有我國自主知識產權的三產品重介選煤技術得到了廣泛推廣使用，選煤效率達到90%～95%，無壓給料三產品重介旋流器直徑最大達到1500mm。隨著重介技術的廣泛應用，耐磨技術也有了長足進步，我國生產的耐磨泵，壽命已達20000小時，耐磨管道的壽命已接近5000小時。

4.4.2完善水煤漿制備和應用技術

研究開發水煤漿新型添加劑，提供質量穩定、滿足市場需求的水煤漿。在總結省內外應用水煤漿的基礎上，重點研究提高燃燒器效率和水煤漿在爐內燃燒過程中的固硫、脫硫技術。在集中改造燃油鍋爐的地區，鼓勵煤礦與用戶合資建設水煤漿制備、配送公司，發展集中洗選、制漿、管道輸送、燃燒發電一體化工程。

福建省水煤漿研發與生產應用示范基地水煤漿廠是以神華水煤漿專用煤（屬低階煙煤）和印染廢水為原料，采用低階煤制高濃度水煤漿工藝生產的水煤漿產品，可供水煤漿鍋爐使用并配套蒸汽余壓發電工程。要通過項目的建成投產，印證環保水煤漿制備和燃燒技術的成熟性和可靠性，拓寬了水煤漿行業原料的選擇范圍，降低了生產成本，為我省煤礦綜合利用起到積極的示范作用。

4.4.3發展煤矸石綜合利用技術

煤矸石制磚要積極推廣使用新型建筑材料，大力發展煤矸石空心磚等新型建筑材料。在煤矸石貯存、排放的周邊地區，鼓勵現有粘土（頁巖）燒結磚生產企業通過改進生產工藝與裝備，提高煤矸石的摻加量，限制和逐步淘汰實心粘土磚。

煤矸石磚生產以燒結磚為主，重點推廣全煤矸石承重多孔磚和非承重空心磚，要向高技術方向發展，主要是發展高摻量、多孔洞率、高保溫性能、高強度的承重多孔磚，或帶有外飾面的清水墻磚。為此，要加強原料的均化處理，逐步改造軟塑成型、自然干燥工藝，利用磚窯余熱干燥磚坯，推廣有余熱利用系統的節能型輪窯和隧道窯；積極發展硬塑、半硬塑成型和隧道窯干燥與焙燒連續作業的全內燃一次碼燒工藝，提高機械化和半自動化水平。

鼓勵消化吸收國外先進制磚技術和設備，提高利廢建材的技術裝備水平。改進原料的中、細碎設備，發展高擠出力、高真空度擠出機，配套完善3000～6000萬塊/年承重多孔磚和非承重空心磚全套設備和工藝；完善開發高質量的外承重裝飾磚和廣場、道路磚。

以煤矸石高附加值、規?；脼槟繕?，以煤矸石膠結充填、煤矸石生產建筑材料、煤矸石發電為重點，推進煤矸石綜合利用。

重點研發煤矸石膠結充填專用膠凝材料大規模生產技術、煤矸石代替粘土燒其他陶瓷制品技術、煤矸石生產復合肥技術、生產復合凈水劑等高附加值材料、制彩瓦及化工產品。

重點推廣示范煤矸石不上井置換煤柱、煤矸石生產硅酸鋁纖維、煤矸石燒制空心磚技術、煤矸石燒制陶粒技術、含白矸(硬巖)和黑矸(可燃煤矸石)混雜煤矸石大規模低成本分選技術。以真空硬塑擠磚機、燃煤矸石大型循環流化床鍋爐(30萬千瓦以上)等核心設備的開發與應用為重點，集成和推廣一批煤矸石成套設備。

4.4.4加強對工業型煤的研究

型煤技術是我國當前發展潔凈煤技術產業化的七項技術之一。型煤成型過程中，通過加入不同的添加劑，改變原料煤的某些特性，增加反應活性、易燃性、熱穩定性，提高灰熔點，同時具有固硫等功能，使不能用于氣化爐或鍋爐的弱粘結性煤破粘，變成適用的造氣型煤或鍋爐型煤，從而擴大煤炭的利用途徑。因此要進行工業型煤的基礎理論研究和成型的基礎條件研究，對型煤成型壓力的因素進行分析，探討型煤的應用特性；要加強型煤添加劑的研究，研究工業型煤粘結劑的總體要求，配制粘結劑方法，完善型煤烘干工藝。

4.4.5大力推行動力配煤

在煤炭中轉港口和主要集散地建設配煤廠，為用戶提供質量穩定、價格合理、環保型動力配煤。制定配煤質量標準和相應的政策，推廣使用動力配煤。在近期，規劃建設3～5個大型動力煤配煤基地，初步形成產、配、銷、送及售后服務一條龍體系。動力配煤優化工藝是潔凈煤技術的重要技術手段，在全國的推行已有較為成熟的經驗，在我省也曾進行有益的嘗試。因此，如何用好我省的無煙煤資源，進行優劣質煤的優化搭配；如何做好無煙煤與煙煤的優化組合；如何進行配煤添加劑的研制和運用，達到煤炭潔凈燃燒的目的，都是值得努力實踐和探討的方向。

4.4.6擴大粉煤灰應用范圍

重點推進電廠及循環流化床鍋爐等粉煤灰產生與堆存集中區域的粉煤灰綜合利用，大力發展粉煤灰規模化利用和高值利用。充分發揮政府引導作用，在永安、石獅建設粉煤灰綜合利用基地，通過政府示范工程，有計劃地培育市場、配置資源，重點解決粉煤灰綜合利用區域瓶頸問題。以高鋁粉煤灰綜合利用為重點發展方向，構建粉煤灰提取氧化鋁聯產多種高附加值產品的產業鏈。

重點培育一批粉煤灰綜合利用專業化企業，引進消化吸收粉煤灰制輕質板材技術等一批先進適用技術。利用浮選法在含煤炭粉煤灰的灰漿水中加入浮選藥劑，然后采用氣浮技術，使煤粒粘附于氣泡上浮與灰渣分離；回收金屬物質粉煤灰中含有Fe2O3、Al2O3和大量稀有金屬；要選擇分選空心微珠工藝，制造用于塑料的理想填料，用于輕質耐火材料和高效保溫材料，并利用粉煤灰可制造分子篩、絮凝劑和吸附材料等環保材料。

4.4.7推進煤炭氣化技術發展

煤炭氣化過程發生的反應包括煤的熱解、氣化和燃燒反應。氣化用煤的特性及其影響極為重要，要加強對氣化用煤特性的研究；目前我省用于冶金、建材、機械等工業行業的煤炭氣化，以水煤氣兩段爐、發生爐兩段爐等固定床氣化技術為主。常壓固定床氣化技術的優點是操作簡單，投資?。坏夹g落后，能力和效率低，污染重，應逐步向氣流床煤氣化技術方面發展，推廣新型(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐。

5 結語

發展煤礦綜合利用產業是解決我省能源與環境問題的必然選擇，需要經歷一個較長的發展歷程。我省煤礦綜合利用產業發展已初具規模，形成了一定的產業和市場，綜合利用技術水平有所提高。但在其發展歷程中，各種新技術將不斷涌現，并有可能成為未來煤礦固廢物高新技術產業新的生長點。這些新技術的成功開發與產業化將為煤炭工業的升級改造提供多種技術選擇，對我省煤炭工業的發展產生積極的推動作用。

為了加快我省煤礦綜合利用技術和產業的發展，必須加強煤礦綜合利用技術主管部門的管理責任；加強煤礦綜合利用技術資源的動態調查評價，制訂煤礦綜合利用發展規劃；做好煤礦綜合利用技術建設項目的前期工作；增加重點研發項目科研經費投入，加大技術研發創新力度；要重視節能減排和生態環境保護工作，合理提高財稅扶持力度；以促進煤礦綜合利用技術和產業的快速發展。

[1] 國家發展和改革委員會.大宗固體廢物綜合利用實施方案（發改環資[2011]2919號）.

[2] 國家發展和改革委員會,國家科技部，等.粉煤灰綜合利用管理辦法（2013年令19號）.

[3] 福建省經濟貿易發員會.福建省“十二五”煤炭生產開發規劃.

[4] 鄭宗明.福建省無煙煤煤質特征和洗選工藝選擇[J]. 能源與環境,2005(增刊).

課題組成員:

1．許煒華，教授級高級工程師,高級經濟師，福建省煤炭工業(集團)有限責任公司原總經理，福建省能源研究會理事長，福建省煤炭工業協會會長。

2．謝如謙，高級工程師，福建省華廈能源設計研究院有限公司正處級調研員，福建省能源研究會秘書長，《能源與環境》雜志編輯部常務副主編。

3．鄭宗明，教授級高級工程師,福建省煤炭工業科學研究所原總工程師,福建省能源研究會副秘書長兼《能源與環境》雜志編輯部副主編。

4．林大榮，高級工程師，福建省華廈能源設計研究院有限公司總工辦主任。