煤矸石综合利用途径

摘要：煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一,处理不当不仅会占用大量的土地资源,还会对周边环境和居民身体健康造成不利影响。

“双碳”背景下要实现煤炭行业的绿色高质发展,必须要解决煤矸石的处理处置问题。

按照全硫含量、灰分产率、灰成分、碳含量和灰熔点对煤矸石进行了分类,对其物理性质和化学组成进行了分析。

阐述了煤矸石污染环境、污染水土和引发地质灾害等危害的机理,介绍了煤矸石的主要处理方法即物理法、化学法、物理化学法。

煤矸石综合利用途径目前主要有用作建筑材料、发电、熔融烧结、充填采空区、用作肥料等,其中熔融烧结法值得重点关注,因煤矸石中含有大量灰分,该方法可以使灰分得到有效利用,符合“吃干榨净”的理念。

关键词：煤矸石;物理化学性质;综合利用;熔融烧结法;物理法;化学法;物理化学法0 引言中国是世界上能源生产和能源消费大国之一,主要依赖于煤炭,煤炭的长期大规模开采造成了煤矸石的大量堆积。

煤矸石是煤炭开采过程中形成的废弃物,其碳含量较低,且干基灰分超过50%,其年排放量约占煤炭开采量的15%～20%,占中国工业废弃物排放量的25%。

按我国原煤年产量35亿～40亿t计,煤矸石年排放量至少在5亿～8亿t,已成为世界上最大的固体废弃物之一。

据统计,我国现有煤矸石在70亿t以上,而且还在以较快的速度增长。

煤矸石一般采用露天堆放,很多煤矸石山在常温环境下会发生自燃,释放出大量NO x、SO2等气体,不仅污染了空气,还影响了居民的正常生活和身体健康。

此外,煤矸石经风化后,锰、铬、硒、镍、砷等多种微量元素会散布到环境中,进而污染环境和地下水,对周边生态系统造成严重破坏。

有调查显示,我国的煤矸石利用率仅为60%～70%,通过燃烧来利用煤矸石通常会造成二次污染。

因此,开发煤矸石绿色高效利用途径,尽量避免其对生态环境造成不良影响,是我国煤炭行业亟需解决的问题。

基于此,本文在总结煤矸石的分类和特性的基础上,全面阐述其危害机理,详细介绍其资源化利用途径,以期为我国煤炭行业的高质量发展提供参考。

城市调研盘江煤电煤矸石综合利用途径 汪胜超 贵州盘江煤电集团有限责任公司安全环保部摘 要：随着公司煤炭产能的发展壮大，煤矸石带来的系列环保、安全问题愈发凸显，开展煤矸石综合利用迫在眉睫。

利用煤矸石填沟造地，与传统的煤矸石综合利用途径相比较，存在经济效益明显、风险可控、工作效率高、工艺技术简单等优点，是未来区域内煤矸石高效综合利用途径之一。

关键词：环保；安全；综合利用；煤矸石煤矸石是在煤炭开采、加工过程中分选出来的黑色岩石，是煤炭的伴生资源。

受当今经济和技术条件限制，未能有效发掘煤矸石的利用价值，导致煤矸石一直被作为固体废物处置，目前处置煤矸石的主要方式为直接外排堆存，不仅占压大量宝贵土地，还存在生态环境和地质安全隐患。

如何高效利用煤矸石，做到既要守住环保和安全红线，又要保证企业经济效益，是当前煤矿企业生产经营过程中不可回避的问题。

一、煤矸石概况2019年贵州省全省煤炭产量12969.5万吨，预计到2025年全省规划煤炭产能2.4亿吨，规划产量2.1亿吨。

盘江煤电2019年煤炭产能2965万吨，煤炭（原煤）产量2053万吨；到2025年规划煤炭产能7615万吨,煤炭（原煤）产量5550万吨。

截至2019年，盘江煤电现有煤矸石堆场37座，累计堆存煤矸石量达19915.83万吨，其中2019年盘江煤电煤矸石产量637万吨，占原煤产生量的比例31.03%。

按照矸石产生比例，预计到2025年，每年煤矸石产生量将达到1722.17万吨。

如果继续按照当前集中堆存煤矸石的方式处置煤矸石，随之带来的生态环境问题、安全问题和成本问题将会严重制约公司的发展。

因此，站在公司战略发展角度，积极探索高效的、可持续的矸石综合利用新新工艺、新技术和新途径，迫在眉睫。

二、煤矸石综合利用情况1.国内煤矸石综合利用情况。

目前，国内煤矸石综利用途径主要为：利用煤矸石发电；作为水泥、墙板、砖等建材原料；作为稀有金属提取原料；作为矿井采空区填充材料等。

煤矸石的综合利用技术摘要煤矸石是一种固体废弃物，又是一种宝贵的资源。

本文针对煤矸石的化学成分、物理特性和发热值等特点，介绍了现今煤矸石的直接利用和间接利用的技术方法和工艺流程，以及改善环境和培养新的经济增长点。

关键词：煤矸石利用工艺流程环境1 概述煤矸石是指在建井、开拓掘进、采煤和洗涤过程中排出的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生含碳量比较低，比价坚硬的岩石。

煤矸石的露天堆放、长年日晒、淋雨、风化分解、产生大量的酸性水或携带有重金属的离子水。

下渗损害地下水质，外流导致地下水体的污染。

干旱季节煤矸石发生自燃产生大量SO2、H2S、NOX和CO等有毒有害气体，使周围的环境恶化。

“十一五”期间中国煤炭工业大力发展循环经济，按照减量化，再利用，再循环的原则，重点治理。

[ 1 ]煤矸石的综合治理是头等大事，由于煤矸石本身成分不稳定，必须因地制宜科学地开发利用煤矸石资源，防止二次污染。

2 煤矸石的特点各地煤矸石的成分（表1）[ 2 ]、热值（表2）[ 2]、重金属含量[ 3]的含量差别较大。

应根据煤矸石的成分、性质选择科学合理的利用途径。

3 煤矸石的直接利用3.1煤矸石制砖煤矸石制砖使用煤矸石发热值一般在2090~4180 MJ /kg范围。

我国利用煤矸石制砖，利用煤矸石自身的发热量提供的热能来完成干燥和焙烧的工艺过程，基本不需外加燃料，仅在煤矸石发热量较低时才向煤矸石中参入少量煤炭。

只是煤矸石烧制砖的工艺比粘土制砖工艺增加了一道粉碎工序。

风化后的煤矸石添加少量的胶结材料和激活剂生产的煤矸石砖，具有独特力学性质和抗冻性等优点均达到G B5101 – 85规定的100#标准。

3.2煤矸石制水泥由于煤矸石和粘土的化学成分相近并且含一定量的炭和热量，可替代粘土作为生产水泥的原材料或作为混合材料直接掺入熟料中增加水泥的产量。

煤矸石和粘土生产水泥工艺基本相同，是将矸石、石灰石、铁粉（或铝粉）磨细按一定的比例配制成生料，在回转窑中煅烧生成水泥熟料，在掺入石膏等原料进行磨制[ 4 ]。

摘要煤矸石是在煤炭生产和加工过程中产生的一种固体废弃物，同时也是现阶段我国排放量最大的工业废弃物之一。

煤矸石的大量堆存不仅占用土地，也对周边环境造成污染，同时在一定程度上造成了资源的浪费。

因此，煤矸石资源化综合利用问题将成为我国可持续发展中必须解决的重大资源和环境问题。

本文主要介绍了煤矸石的化学组成及分类，以及其危害和在我国目前利用的现状。

主要探究了目前比较成熟的处理工艺和详细介绍了煤矸石综合利用的几个主要途径。

关键词：煤矸石，工艺过程，综合利用，产业化目录1 绪论 (3)1.1煤矸石的简介 (3)1.1.1煤矸石的产生 (3)1.1.2 煤矸石的分类 (3)1.1.3 煤矸石的化学组成 (4)2 煤矸石对环境的影响 (4)2.1煤矸石对大气环境的影响 (4)2.2煤矸石对水体环境的影响 (5)2.3煤矸石对土壤环境的影响 (5)2.4煤矸石对地面环境的影响 (5)3 煤矸石资源化利用现状 (6)4煤矸石的能源化利用及工艺 (6)4.1回收煤炭 (6)4.2煤矸石制4A分子筛 (7)4.3煤矸石制含铝产品 (7)5煤矸石的综合利用途径 (8)5.1固体废弃物的处理原则 (8)5.2煤矸石的综合利用途径 (8)5.2.1用煤矸石发电和造气 (9)5.2.2利用煤矸石制砖 (9)5.2.3用煤矸石制取碱式氯化铝和水玻璃 (10)5.2.4煤矸石制取聚合氯化铝 (10)5.2.5用煤矸石制取硫酸铝 (10)5.2.6用煤矸石配制水泥 (11)5.2.7用煤矸石生产肥料 (11)5.2.8煤矸石的其它用途 (11)6结语 (11)参考文献 (13)1 绪论1.1煤矸石的简介1.1.1煤矸石的产生煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的岩石，是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物，排放量相当于煤炭产量的10%左右。

目前，我国煤矸石已累计堆存约45亿吨，占用土地约115万公顷，每年还新产生3.0亿~3.5亿吨煤矸石[1]。

目录一、煤矸石的产生二、煤矸石的主要成份及其分类1、煤矸石的主要成分2、煤矸石的分类3、煤矸石的活性三、煤矸石带来的环境问题1、占用土地2、煤矸石堆放污染水源3、煤矸石堆放污染土壤4、煤矸石堆放污染空气5、煤矸石山失稳引起重力灾害四、国内对煤矸石开发利用情况1、治理现状2、我国煤矸石利用现状五、综合评述1、煤矸石作筑路和充填材料2、煤矸石造气3、煤矸石发电5、利用煤矸石生产水泥4、煤矸石作为化工原拌刈6、利用煤矸石制砖1)利用煤矸石生产煤矸石砖2）利用煤矸石生产砌块3)利用燥研石生产非烧结砖4)利用煤矸石生产轻骨料煤矸石的综合利用冀伟新（黑龙江科技大学矿业工程学院黑龙江哈尔滨 150022）摘要：煤炭是我国最主要的能源，其资源非常丰富，2008年产量已超过27.16亿吨。

随着煤炭生产的不断扩展，煤研石的产生量与日俱增，煤矸石产生量按原煤产量的15%计，每年煤矸石至少增加1.8亿吨，历年积存下来的煤矸石已超过27亿吨，占地30万亩以上，而且仍在继续增加。

这样大量的煤矸石已严重地污染了环境，并侵占了大量的土地和农田，破坏了土地资源．如不加紧有效利用，将影响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。

煤矸石综舍利用以大宗量利用为重点，将煤矸石发电、煤矸石建材及制品、复垦回填“及煤矸石山无害化处理等太宗量利用煤矸石技术作为主攻方向，发展高科技古量、高附加值的煤矸石综合利用技术和产品。

关键字：煤矸石，综合利用,建筑材料，制砖，发电Comprehensive utilization of coal gangueJi Weixin(Heilongjiang University of science and Technology (Heilongjiang) MineralAbstra：Coal is China's most main source of energy, and its resources are very rich, 2008 production has been more than 27.16 million tons. With the expansion of coal production, MeiYan stone quantity grows, coal gangue production rawcoal production according to the plan, every year at least 15% increase 1.8 million tons of coal gangue, coal gangue jiali stockpile down already more than 27 million tons, covers an area of more than 30 mu, and continues to increase. Such a lot of gangue has seriously polluted environment, and occupy a large amount of land and farm, destroy the land resources. If not stepping up effective use, will affect the normal development of the coal industry, influence around the environment quality. For bulk quantity of coal gangue ensemble andother blessed use as the key, coal gangue power, coal gangue building materials and products, reclamation backfilling "and gangue mountain free-pollution disposal etc was quantity by using coal gangue technology as the main attack direction, develop hi-tech ancient quantity and high value-added gangue comprehensive utilization technology and products. Key word:coal gangue, comprehensive utilization, building materials, make bricks, power generation.一、煤矸石的产生煤矸石是夹在煤层中，与煤伴生的岩石。

煤矸石综合利用途径1. 引言煤矸石是指在煤矿生产过程中，通过筛分、洗选等工艺处理后，分离出来的比较细小的煤矸石颗粒。

传统上，煤矸石被视为一种废弃物，对环境造成了严重的污染和资源的浪费。

然而，随着资源的稀缺和环境保护意识的增强，煤矸石的综合利用途径受到了越来越多的关注。

本文将介绍几种主要的煤矸石综合利用途径。

2. 煤矸石的物理、化学性质煤矸石主要由煤炭和岩石组成，具有一定的物理、化学性质。

煤矸石的主要成分是碳质物质，含碳量较高，可达到20%以上。

此外，煤矸石还含有大量的灰分、硫分和水分。

煤矸石的颗粒大小不均匀，一般在0.5毫米至50毫米之间。

3. 煤矸石的热利用煤矸石可以通过燃烧的方式进行热利用。

煤矸石燃烧后能够产生大量的热能，可以用于供热、发电等方面。

煤矸石的热利用对于改善能源利用效率、减少二氧化碳排放具有重要意义。

利用煤矸石进行热利用需要进行适当的煤矸石处理工艺，使其符合燃烧要求。

4. 煤矸石的化学利用4.1 煤矸石的气化煤矸石气化是指将煤矸石在一定条件下通过化学反应转化为可燃气体的过程。

煤矸石气化可以产生的气体主要包括合成气、水煤气和油气等。

这些气体可以被用作化工原料、燃料等。

煤矸石气化技术是一种高效利用煤矸石的方法，有助于减少煤矸石的占地量和环境污染。

4.2 煤矸石的化学提取煤矸石中含有一些有价值的化学物质，如煤系烃类、硫化物、金属等。

通过适当的化学处理方法，可以从煤矸石中提取出这些有价值的化学物质，并用于化工、冶金、能源等领域。

煤矸石的化学提取可以实现煤矸石资源的最大化利用。

5. 煤矸石的物理利用5.1 煤矸石的建筑材料利用煤矸石可以研磨成粉状并与水泥、石灰等物质混合，制成煤矸石水泥或煤矸石砂浆等建筑材料。

这些建筑材料具有一定的强度和稳定性，可以用于建造墙体、地板、砌块等。

煤矸石的建筑材料利用不仅能够减少煤矸石的占地量，还能够降低建筑材料的成本。

5.2 煤矸石的路基填料利用煤矸石可以作为路基填料，以替代传统的石子等材料。

煤矸石的综合利用煤矸石是煤炭的一种共伴生矿物，是一种含煤高岭土，产生于煤炭的开采和洗选加工过程。

其热值一般低于6.3MJ/kg，含有Al2O3、SiO2和Fe2O3等无机灰分，总含量达到煤矸石总量的60%～95%，因难以利用而成为一种工业固废。

一般地，每生产1t原煤会产生0.15～0.2t煤矸石。

煤矸石的大量堆放带来了特别严峻的社会、环境和经济问题。

大量土地的占用，造成耕地、林地等面积的削减;因自燃产生SO2、NOx等有毒有害气体，有毒有害元素也会随着雨水淋溶和渗滤而污染地下水体和土壤，对生态环境造成严峻危害;而且，煤炭企业每年还需要投入大量资金用于解决煤矸石土地的征用、矸石山的污染以及应对山体滑坡和泥石流等自然灾难等问题。

煤矸石的产生及堆存引起国外各大产煤国的关注。

煤矸石综合利用的途径许多，但因受到技术条件和外部因素的限制，实际上正在实行的项目不多。

煤矸石的传统利用途径主要为回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。

1 回填煤矿采空区煤矸石回填煤矿采空区就是将煤矸石用于矿井回填，用煤矸石置换出煤炭，可以采纳煤矸石不出井的采煤方式，直接填充采空区，削减煤矸石的排放量和地表下沉量。

利用煤矸石作塌陷区充填原料，可大量地消耗煤矸石，是目前最好的煤矸石处理方式之一。

2 铺路法国道路大路技术讨论部和道路桥梁试验中心的讨论表明，煤矸石可以作为很好的建筑充填材料。

将煤矸石分层铺成35cm左右厚的路基，压实后密度可达 1.8t/m3，这样路基就具有良好的防透水性。

法国北部全部的载重车道路都是使用这种材料做路基。

近些年来，以煤矸石作为路基材料，广泛用于城市乡村道路、轻重型汽车道路、铁路路基、人行道、公园小路和运动场地等。

徐丰大路庞庄矿区段塌陷区1.2km长路段的路基，全部采纳煤矸石填筑，使用性能良好。

3 土壤改良近年来，以煤矸石为载体生产有机复合肥和微生物有机肥料等的技术进展很快。

利用煤矸石制备有机复合肥料，主要是利用煤矸石中含有的植物生长所必需的元素，如N、P、K、B、Cu、Zn、Mo、Co等。

煤矸石利用的流程和工艺条件一、煤矸石资源化利用的评价煤矸石的性质决定着煤矸石资源化的途径，因此对煤矸石的组分及性质进行分析和评价，将有利于选择煤矸石最佳的资源化利用途径，更好、更有效地利用煤矸石资源，达到综合利用。

按照煤矸石的岩石特征分类，可以分成高岭石泥岩（高岭石含量＞60％）、伊利石泥岩（伊利石含量＞50％）、砂质泥岩、砂岩及石灰岩。

主要综合利用途径为：高岭石泥岩、伊利石泥岩-生产多孔烧结料、煤矸石砖、建筑陶瓷、含铝精矿、硅铝合金、道路建筑材料；砂质泥岩、砂岩-生产建筑工程用的碎石、混凝土密实骨料；石灰岩-生产胶凝材料、建筑工程用的碎石、改良土壤用的石灰。

煤矸石中的铝硅比（三氧化二铝/二氧化硅）也是确定一般煤矸石综合利用途径的因素。

铝硅比大于0.5的煤矸石，铝含量高，硅含量较低，其矿物成分以高岭石为主，有少量伊利石、石英，质点粒径小，可塑性好，有膨胀现象，可作为制造高级陶瓷、煅烧高岭土及分子筛的原料。

煤矸石中的碳含量是选择其工业利用方向的依据。

按煤矸石中碳的含量多少可分为四类：一类＜4％，二类4～6％，三类6～20%，四类＞20％。

四类煤矸石发热量较高（6270～12550千焦／千克），一般宜用作为燃料，三类煤矸石（2090～6270千焦／千克）可用作生产水泥、砖等建材制品，一类、二类煤矸石（2090千焦／千克以下）可作为水泥的混合材、混凝土骨料和其他建材制品的原料，也可用于复垦采煤塌陷区和回填矿井采空区。

在煤矸石的化学成分中，全硫含量一是决定了矸石中的硫是否具有回收价值，二是决定了煤矸石的工业利用范围。

按硫含量的多少也可将煤矸石分为四类：一类（0.5％，二类0.5～3％，三类3～6％，四类＞6％。

全硫量达6％的煤矸石即可回收其中的硫精矿，对于用煤矸石作燃料的要根据环保要求，采取相应的除尘、脱硫措施，减少烟尘和二氧化硫的污染。

二、煤矸石发电1、煤矸石发电的技术要求含碳量较高（发热量大于4180千焦／千克）的煤矸石，一般为煤巷掘进矸和洗矸，通过简易洗选，利用跳汰或旋流器等设备可回收低热值煤，供作锅炉燃料。