煤矸石綜合利用的研究和探討

陳哲

（山西粵電能源有限公司 山西太原 030001）

煤矸石綜合利用的研究和探討

陳哲

（山西粵電能源有限公司 山西太原 030001）

煤矸石是具有綜合利用價值的資源。本文首先對煤矸石的礦物組成、化學成分進行了闡述，接著結合國家煤矸石綜合利用政策對目前煤矸石綜合利用現狀進行了探討，以期對目前國內煤礦企業(yè)如何有效解決煤矸石利用問題提供一定的參考價值。

煤矸石；綜合利用；探討

1 煤矸石的礦物組成

煤矸石是在成煤過程中伴隨煤層共生、并由多種礦巖組成的混合物，屬于沉積巖的范疇。由于成煤的地質環(huán)境、地質年代以及所處區(qū)域的不同，組成煤矸石的巖石種類也不盡相同。一般來說，碳粘土巖類，砂巖類，碳酸巖類和鋁質巖類等是組成煤矸石的主要礦物成分。

2 煤矸石的化學成分

從化學成分上看，煤矸石是由無機物和少量有機質組成的混合物，煤矸石中的無機質主要包括各類礦物，一般以硅、鋁氧化物為主，主要是二氧化硅、三氧化二鋁、其次是三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂等，還含有微量元素和稀有元素鎵、鍺、銅、鎳，鉛、鋅等；有機質含量隨含煤量增多而增高，碳、氫是有機質的主要成分，此外，還有硫、氧、氮等存在形式。

3 煤矸石環(huán)境影響分析

伴隨著大量的煤層開采活動，每年產生的煤矸石總量高達1×108t以上，對環(huán)境產生了各種危害性影響，主要有以下幾個方面：

3.1 對空氣產生污染：煤矸石含有大量的碳、硫、氫、氧等成分，經過一段時間的堆放，就能夠與空氣結合進行氧化而自燃，向空氣中排放出大量的二氧化硫、硫化氫、一氧化碳等有害氣體，而且，煤矸石經過表層風化，會產生一定的粉塵，并懸浮在空氣中，造成空氣污染。

3.2 污染土壤和水體：受降雨以及長期浸泡等狀態(tài)影響，煤矸石中一些有害成分，尤其是含有的汞、鉛、鎘、砷等溶重金屬元素能夠逐漸到流入土壤或者水體內，從而對土壤環(huán)境或者水體環(huán)境產生污染，并通過食物循環(huán)進入人體內對人體的健康產生危害。

3.3 占用土地資源：每年排放的大量煤矸石，需要占用很大面積的土地進行堆存，而且還對周邊的土地資源進行影響，導致周圍土地被污染或者肥力下降而無法利用。

3.4 滑坡與泥石流的發(fā)生：一些煤矸石排放在未被利用山谷、溝壑里，經過長期的堆積，就形成矸石山或者矸石庫，若高度過高或者坡度過大，受自重等受力影響，就容易形成滑坡事故，在降雨較大的情況下，就有可能導致泥石流的發(fā)生，淹沒周邊的土地，甚至人身傷亡事故發(fā)生。

4 煤矸石開發(fā)利用現狀

國家《煤矸石綜臺利用技術政策要點》指出，煤矸石綜合利用以大宗量利用為重點，將煤矸石發(fā)電、煤矸石建材及制品、復墾回填以及煤矸石山無害化處理等大宗量利用煤矸石技術作為主攻方向，發(fā)展高科技含量、高附加值的煤矸石綜合利用技術和產品。

4.1 利用煤矸石發(fā)電

煤矸石含有碳、氫、氧等熱值成分，利用煤矸石進行發(fā)電是煤矸石綜合利用的一條重要途徑。為了促進節(jié)能減排，鼓勵對煤矸石的利用，國家專門針對煤矸石發(fā)電出臺了相關的政策，國內目前也有一些電源項目直接使用煤矸石發(fā)電，產生了較好的經濟效益和環(huán)保效益。

4.2 從煤矸石中提取化工產品

二氧化硅和三氧化二鋁在煤矸石中的含量最高。因此，采用一定的物理化學方法，提取煤矸石中含有的硅、鋁元素或者生產硅鋁材料是煤矸石化工利用的主要途徑。目前制取的高鋁產品主要有氯化鋁、聚合氯化鋁、氧化鋁、硫酸鋁以及煅燒高嶺土等。對于高鋁低鐵粘土巖類的煤矸石，可以用來生產陶瓷。此外，還可以高鋁煤矸石及粉煤灰為原料，采用電熱法直接制取硅鋁鐵合金。

4.3 用煤矸石生產建筑材料

近年來，隨著利用手段和設備的進步，用煤矸石生產建筑材料發(fā)展的很快，就目前的利用情況看，技術比較成熟、利用量比較大的途徑主要是用于制磚、空心砌塊、制作水泥原料、制作輕骨料等諸多方面。

4.4 從煤矸石中回收礦產品

煤矸石中常伴有硫鐵礦、鎵及其他稀土金屬元素。對于鎵品位達到60g/t的煤矸石，其綜合利用應以回收稼為中心。煤矸石中回收硫鐵礦產品，可采用跳汰，旋流器，搖床分選流程工藝，江西豐城煤礦、河北開灤煤礦、四川南桐煤礦、貴州六枝煤礦等均從煤矸石中回收硫鐵礦。

4.5 用煤矸石生產肥料

據檢測，煤矸石中含有多種植物生長所必需的微量元素，氮、磷、鉀和微量元素的含量是土壤的數倍，酸堿度和有害元素的含量很適中，使用煤矸石作原料生產有機肥，一般都需要破碎篩分以降低煤矸石的粒度，另外還根據需要加入不同配比的添加劑和活性劑。

4.6 用煤矸石進行工程回筑、礦井充填等

對煤矸石質量要求不高，耗矸量較大，技術不太復雜的煤矸石，比較適合進行工程填筑和礦井充填。用煤矸石充填鐵路、公路路基、充填溝谷、采煤沉陷區(qū)等低洼區(qū)建筑工程用地稱為工程填筑，用煤矸石回填煤礦采空區(qū)及廢棄礦井，既可以大量消耗煤矸石，減少排矸占地和對空氣、水的污染，又能夠穩(wěn)定地表。

5 結語

煤矸石綜合利用是一項涉及多學科領域和多種技術領域的復雜系統(tǒng)工程，必須結合煤矸石的化學成分進行具體分析。針對不同化學組成的煤矸石，應努力研究一條上下游的利用產業(yè)鏈，涉及煤矸石發(fā)電、提煉化工產品、制造建筑材料以及充填路基等各個方面，從而使煤矸石的價值得到最大的利用，也能夠減少或者避免單一途徑利用產生的二次污染等問題。

[1]左鵬飛.煤矸石綜合利用方法[J].煤炭技術,28(1),2009,186-187.

[2]趙生茂,等.煤矸石——可利用的資源[J].煤炭企業(yè)管理,2005.作者簡介

陳哲（1984—），男，河南南陽人,碩士，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學（北京）采礦工程專業(yè)，現從事煤礦項目管理工作。