山西省高平市煤矸石綜合利用現狀及發展建議

摘 ?要：煤矸石長期以來作為煤炭生產的固體廢棄物處置，對環境造成了一定負面影響。為全面貫徹落實中央和省環境保護督察整改要求，探索高平市煤矸石綜合利用產業發展新模式，結合高平市實際，采集煤矸石樣品進行了理化分析，收集了相關數據，分析了高平市煤矸石綜合利用的現狀;結合高平市煤矸石理化特征及產業發展特點，給出了今后煤矸石綜合利用的發展建議。

關鍵詞：煤矸石;綜合利用;環境影響;高平市

一、引言

高平市地處山西省東南部，煤炭資源豐富，是煤炭生產重點縣之一，2018年原煤產量約2700萬噸。隨著高平市煤炭生產業的不斷發展，煤矸石的生產量與日俱增，高平市每年煤矸石至少增加270萬噸。煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地，其淋溶水還將污染周圍土壤和地下水，影響生態環境，且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下發生自燃，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境，影響礦區居民的身體健康。

二、高平市煤矸石產出和處置現狀

高平市境內現有煤炭生產企業32家。截至2018年11月，全市煤炭生產能力總計3785萬噸。2018年前10個月，累計生產原煤2353.58萬噸，累計產出矸石246萬噸。其中174萬噸排至排矸場，占煤矸石總產出量的70.7%;有46萬噸作為制磚原料加以消耗利用，占總產出量的18.7%;剩余約26萬噸作為配煤銷售，占總產出量的10.6%。

由此可見，高平市煤矸石大部分排至排矸場。全市共有22家煤礦企業配建有排矸場，排矸場總占地面積496616.5平方米，大部分已經接近服務年限。全市目前共有15家煤矸石磚廠，其中5家正在停產整改，其余10家正常生產，產能共計6億塊/年。大部分生產企業因為產品銷路等原因，未能達到設計產能。若10家制磚廠滿負荷生產，全市煤矸石磚廠消納矸石能力預計將達到120萬噸/年，但目前實際消納煤矸石約55萬噸/年。

三、高平市煤矸石理化性能和適用性分析

為了詳細了解高平市煤矸石的理化特性，對高平市境內煤炭生產企業所產煤矸石進行了放射性檢測、熱值檢測、元素分析檢測、礦物成分檢測及力學性能檢測。

結果顯示，高平市境內煤礦企業產生煤矸石組成成分比較復雜，大部分煤矸石以黏土類礦物成分為主，普遍具有一定的熱值，屬于低熱值煤，發熱量從235大卡/千克到2900大卡/千克不等;現有技術條件下，發熱量大于1000大卡/千克的煤矸石可以作為燃料供熱源廠使用。此外，3號煤矸石普遍全硫含量較低，平均含硫量低于0.05%;而9號和15號煤矸石全硫含量較高，幾乎所有樣品都超過1%。加之15號煤矸石發熱量較高，存在較高的自燃風險。

煤矸石燒結磚對煤矸石發熱量要求較低，因此3號煤矸石（每年大約產出120萬噸）基本上均可以作為燒結磚原料，而且煙氣脫硫的成本在企業可接受范圍內;9號和15號煤矸石即便發熱量滿足制磚或者燃料要求，但其全硫含量太高，煙氣脫硫成本過高。

四、煤矸石綜合利用發展建議

（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墾三個利用途徑。充分利用現有磚廠生產能力，培育和發展高附加值產品，積極提高工廠開工率，爭取在2-3年內達到滿負荷生產能力，每年消耗煤矸石55萬噸;積極開展煤矸石井下回填技術試點，將煤矸石充填開采技術簡化后，不增加或者增加少量專用設備，通過井下回填處置煤矸石，每年消耗135萬噸;采用規范、環保回填工藝，積極利用現有煤礦企業的排矸場，進行煤矸石填溝造地，即土地復墾，每年消納100萬噸。此項工作符合當前的土地政策，應積極推進。同時，積極推進煤矸石熱源廠建設，在設計時采用煤矸石燃燒技術和設備，同步建設相應脫硫脫銷除塵裝置，力爭盡快能夠投入使用。

（二）中期（2021-2023年）

煤矸石消納主要依靠煤矸石制磚、井下回填、供應熱源廠，少量掘進矸石進行土地復墾。通過積極推廣煤矸石多孔磚等附加值高的產品，使全市煤矸石燒結磚企業產能全部釋放，消納所有3號煤矸石，共計120萬噸;部分高硫或低熱值煤矸石仍然通過井下回填處置，積極開展煤矸石充填開采置換煤炭資源的試點工作，每年消納約140萬噸;具備一定發熱量和低硫的煤矸石供應煤矸石熱源廠，每年消納約30萬噸;少量掘進矸進行土地復墾。

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

（三）遠期（2023年后）

在熱電聯供廠建設完成并投入生產的基礎上，以發電制熱及作建筑材料為主、井下回填處置為輔。預計2023年之后，每年新增煤矸石300萬噸。煤矸石消納主要依靠煤矸石制磚，每年消納120萬噸;供應熱電聯供廠作為燃料，每年消納50萬噸;剩余煤矸石進行井下回填，少量掘進矸石進行土地復墾。

五、結語

煤矸石的綜合利用一直以來是困擾我國煤炭工業的難題，在當前環保形勢嚴峻的態勢下，煤矸石的綜合利用將會高度重視。要徹底解決該問題，既要滿足環保要求，又能使處置成本控制在可接受范圍內，只有依靠科技創新，積極探索和開發適合高平本地特點的煤矸石綜合利用之路。

（一）開展采煤和選礦工藝優化研究，逐步減少放頂煤開采的比例，開展井下矸石分選不升井技術試點工作;

（二）與有關煤矸石燒結磚設備制造廠家聯合攻關，開發高附加值產品;在本地積極推廣使用煤矸石燒結磚產品，擴大煤矸石磚產品銷路，提高煤矸石制磚企業效益，擴大其煤矸石消納能力;

（三）積極開展煤矸石井下回填技術試點工作。以往煤矸石充填開采技術主要針對減少地面沉降，其開采成本較高。可在此基礎上簡化設備和工藝流程，不考慮或者少考慮地面沉降，探索和開發低成本煤矸石井下回填技術。

作者簡介：

許江山（1965-），男，漢族，山西省高平市人，在職大學學歷，工程師，長期從事礦山生產技術管理工作。