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石煤的综合利用

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石煤的综合利用

蒋述兴;王锋;胡晓林

【摘 要】我国有着丰富的石煤资源,在能源日益缺乏的今天,石煤的综合利用有着重要的意义.本文从石煤的特性出发,对石煤在发电、冶金、建材、农业等多方面的应用进行了概述.

【期刊名称】《佛山陶瓷》

【年(卷),期】2010(020)009

【总页数】2页(P43-44)

【关键词】石煤;石煤渣;综合利用

【作 者】蒋述兴;王锋;胡晓林

【作者单位】桂林理工大学材料科学与工程学院,桂林541004;桂林理工大学材料科学与工程学院,桂林541004;桂林理工大学材料科学与工程学院,桂林541004

【正文语种】中 文

石煤生成于古老地层中，由菌藻类等生物遗体在浅海、泻湖、海湾条件下经腐泥化作用和煤化作用转变而成，是一种含碳少、发热值低的劣质无烟煤，又是一种低品位多金属共生矿。传统上讲，石煤有两种：一种是含碳量较高的优质石煤，呈黑色，具有半亮光泽，杂质少，相对密度为1.7～2.2之间；另一种是含碳量较少的石煤，呈偏灰色，暗淡无比，夹杂有较多的黄铁矿、石英脉和磷、钙质结核，相对密度在2.2~2.8之间。石煤发热量不高，是一种低热值燃料。

石煤具有高灰(灰渣含量在65%～80%)、高硫(2%～5%)、低碳(10%～25%)和低热(2520～10500 kJ/kg)的特点[1]，它是由有机质和矿物质组成的复合体，常呈黑色、褐色、棕色，具纤维状或颗粒状结构，含纤维量一般在30%～90%，发热量5280～16800kJ/kg。干燥石煤的最高热值可达21000kJ/kg，通常石煤(干基)的主要成分为：有机质30%～90%(腐殖酸10%～60%)；灰分10%～70%；氮、磷、钾含量较多，一般含氮1%～3%，氧化钾0.1%～2%；有时含油率可达2%～10%，沥青质高者可达12%。石煤中含有或富集了较多的伴生元素，如Mo、V、Ni、U、Cu、Se及贵金属等60余种。在某些层位中，如一种或几种伴生元素达到工业单独开采品位或边界品位，可作种矿物资源单独开采，并通过冶炼回收其有价组分。

石煤在我国分布广泛，储量丰富，总储量达618.8× 108t。广泛分布于我国南秦岭区的川北、陕南、鄂西北、豫西南和江南隆起周围的浙江、江西、湖北、湖南、广西、贵州等省，其中以南秦岭区储量最丰富，煤质较佳。

石煤是有机碳与无机元素的混合体，它具备一定的发热能力。但由于石煤碳含量低、灰分高，给燃烧带来一定困难。石煤经过简单浮选后，去掉大部分灰分，可作无烟煤用，也可加少量粘结剂制成形煤供民用或工业锅炉用。随着工艺的改进和技术难关的突破，沸腾炉、循环硫化床锅炉燃烧石煤发电已经投入商业开发，因此石煤作为一种能源不仅可在一般工业锅炉中使用，而且可用于电厂发电。

石煤在燃烧过程中产生大量大气污染物，如HCl、Cl2、HF、SO2等，危害严重。因此，在要做好烟尘的回收防止环境污染的同时，也要注意二氧化硫的充分利用，如可以利用其制硫酸，或者制焦亚硫酸钠[2]，目前该技术已经相当成熟。

结合我国石煤储量大、分布相对集中的特点，可以考虑采用石煤作为能源矿产用于发电，综合回收钼、镍、钒等有价金属[3]，既达到环保要求又能解决能源问题，达到资源综合利用。石煤发电可以结合浮选技术，当无机杂质含量高时先分别富集。石煤发电项目及废渣综合提炼精钼、镍、钒等产品工程，经济利润显著。 石煤结构较致密，多呈片状，层间吸附水少、粘性小。石煤的颗粒组成大多为粘粒级（小于0.05mm的颗粒占到40%），故易磨性和易烧性好。可以利用石煤渣生产碳化砖及其他碳化制品。碳化原理主要是利用生石灰的水化生成氢氧化钙，然后与二氧化碳化反应生成碳酸钙而硬化，与石煤渣结合在一起，广泛用于各种建筑物。由于石煤渣中含有一定数量的伴生矿物和制水泥的原料，可用锅炉燃烧后的石煤渣为主要原料，配以适当比例的石灰、石膏，用蒸汽养护，配料、破碎、磨细即得成品水泥[5]。

如将石煤渣煅烧、活化、粉碎后可代替硅藻土做助滤剂，用于净化啤酒、菜油、酱油以及水处理等。

石煤是古代低等植物沉积而成的一种灰分含量高、热值低的燃料，它含有十几种农作物必须的营养元素，如磷、钾、硅、钙、镁、硫、铁、相、锰、硼、锌及稀土等。石煤经高温燃烧后，也可将这些元素的有效成分而保留在废渣中。用石煤废渣作肥料可改善农作物的生育性状，提高产量。在酸性或缺磷少钾的土壤中施用，增产幅度更大。将石煤渣球磨成120～180目的石煤渣粉作基肥或追肥施用即可。如把石煤渣粉与有机肥料混合堆沤，石煤渣中所含的硅、钙、磷、钾等元素不但能改善微生物繁殖的环境，而且还能使石煤渣中的难溶性养分被有机酸活化，使其各种养分达到协调、互补。

我国石煤资源丰富，发展石煤综合利用是很有前途的。但地质勘探、开采以及加工工作还需进一步做深做透，综合利用技术的研究和有价元素的综合回收必须加强；此外，还需大力发展三废治理的研究。

【相关文献】

[1]陈鹏.中国煤炭性质、分类和利用[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2]刘建忠，周俊虎，程军等.长广煤燃烧硫析出动态特性研究[J].燃料化学报，2001，29(4):368～370.

[3]李有禹.湖南下寒武统石煤中的镍钼铂族元素的地球化学特征[J].煤炭学报，1996，21(3):261～264.

[4]秦纯.用碳酸钠转化处理黑色页岩分离钼镍的工艺[P].CN: 1177012A，1998O03O25.

[5]朱一平.石煤废渣的综合利用[J].矿产综合利用，1983，(1):16～19.

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煤矸石综合利用工程项目可行性研究报告

煤矸石综合利用工程项目可行性研究报告

循环经济工程

煤矸石综合利用工程

可行性研究报告

目 录

前 言 ................................................................................... 3

第一章 项目概况 ............................................................... 3

第二章 项目建设背景 ........................................................ 4

第三章 编制依据和原则 .................................................... 5

一、编制依据 ........................................................... 5

二、编制原则 ........................................................... 6

第四章 项目区概况 ........................................................... 6

第五章 必要性分析 ........................................................... 8

一、市场竞争的迫切要求 ......................................... 8

二、旅游产业发展的必然结果 .................................. 8

第六章 项目建设地点及建设方案 ....................................... 9

一、项目建设地点 .................................................... 9

煤矸石综合利用与矿山生态修复的战略思考

煤矸石综合利用与矿山生态修复的战略思考

煤矸石综合利用与矿山生态修复的战略思考

【摘要】我国是煤炭资源开采大国，煤炭生产、加工过程中产生了大量的煤基固体废物，对矿区土地资源和生态环境造成了严重的破坏，已成为制约矿山生态修复的重大战略问题。目前，我国煤矸石综合利用存在储量大、综合利用率低、空间分布不均衡等特征，煤矸石综合利用能力难以满足国家对生态环境保护的要求。本研究基于煤矸石主要来源及理化性质，分析了其排放及综合利用现状，阐述了其在矿山生态修复领域的技术应用，同时探讨了我国煤矸石综合利用存在的问题。提出将“充填开采、塌陷区回填、土地复垦修复、地面筑基”的生态修复途径和“煤矸石发电、筑材、化工品、价元提取”源化利用途径相结合的发方向。

1引言

煤炭是世界上重要的化石能源，在我国能源

结构中占主导地位［1］。煤基固体废物是煤炭资源

在开采、加工、燃烧、转化等过程中产生的附属

产物，主要包括煤矸石、粉煤灰、锅炉渣、脱硫

石膏、煤气化灰渣和煤液化残渣等［2］。其中煤矸

石年产生量达7.43×108t、粉煤灰年排放量达5.80×

108t，两种固体废物产生量占煤基固废总产生量的85%以上。煤矸石堆置占用大量土地，造成土地

资源浪费，使得矿区的地质结构遭到破坏，极易

引起地表塌陷、裂缝、下沉等地质灾害问题。严

重时会造成矿区生态环境失衡，增加矿区生态修

复的难度［3-4］。

煤矸石是采煤和洗煤过程所排出的固体废物，

其理化性质主要取决于煤的原生状态［2］。本研究

选取煤矸石为主要研究对象，基于煤矸石的来源、

分类及理化性质，分析我国煤矸石的排放现状和综合利用现状，在此基础上阐述煤矸石在矿山生态修复领域的技术应用，同时分析我国煤矸石综

合利用存在的问题，并对未来发展方向提出建议，

旨在为我国煤矸石产业未来发展提供借鉴。

2我国煤矸石的性质及排放现状

2.1我国煤炭产量概况

我国煤炭资源储量十分丰富，近十年来，我

国的煤炭产量一直占全球煤炭总产量的40%以上，

如图1所示。2021年，全球煤炭总产量达到8.173×109t，主要集中在中国、印度、印尼、美国

石煤

石煤

石煤

石煤（stone-like coal）是一种含碳少、发热值低、低品位的多金属共生矿，由4亿至5亿年前地质时期的菌藻类等生物遗体，在浅海环境下经腐泥化作用和煤化作用转变而成。含碳量较高的优质石煤呈黑色，具有半亮光泽，杂质少；含碳量较少的石煤，呈偏灰色，暗淡无光，夹杂有较多的黄铁矿、石英脉和磷、钙质结核。石煤的发热量不高，一般在800大卡/千克左右，是一种低热值燃料。

目录

简介

更多来历

石煤的结构

1、石煤发电

2、石煤提钒

3、用于建材工业

简介

更多来历

石煤的结构

1、石煤发电

2、石煤提钒

3、用于建材工业

简介

stone-like coal

石煤生成于古老地层中，由菌藻类等生物遗体在浅海、泻湖、海湾条件下经腐泥化作用和煤化作用转变而成。外观像石头，肉眼不易与石灰岩或碳页岩相区别，高灰分（一般大于60%）深变质的可燃有机矿物。

含碳量较高的优质石煤呈黑色，具有半亮光泽，杂质少。相对密度为1.7～2.2。含碳量较少的石煤，呈偏灰色，暗淡无比，夹杂有较多的黄铁矿、石英脉和磷、钙质结核、相对密度在2.2～2.8之间，石煤发热量不高，在3.5～10.5MJ/kg之间，是一种低热值燃料。热值偏高的石煤，在改进燃烧技术后，可用作火力发电的燃料，石煤可用作烧制水泥、制造化肥。灰渣制碳化砖等。伴有生矾的石煤，可提取五氧化二钒。

目前，在我国石煤资源中已发现的伴生元素多达60多种，其中可形成工业矿床的主要是钒，其次是钼、铀、磷、银等等。含钒石煤遍布我国20余个省区，仅浙江至广西一条长约1600多公里的石煤矿，就蕴含着1亿吨以上的五氧化二钒。

石煤含钒矿床是一种新的成矿类型，称为黑色页岩型钒矿，它是在边缘海斜坡区形成的，主要含钒矿物是含钒伊利石。我国石煤资源的主要利用途径是石煤发电、石煤提钒及用于建材工业。但百分之七八十的石煤中钒的品位很低，五氧化二钒含量多在0.8%以下，要进行提钒技术难度极大。攀钢在石煤提钒技术上取得了突破，使钒的总收率平均达到60.70%，远远高于国内同行业通常的40%～50%的指标。

煤矸石综合利用的研究进展

煤矸石综合利用的研究进展

煤矸石综合利用的研究进展

王晓刚等通过AFM实验发现,硅质煤矸石的主要组分是SiO2和C,而且这两种组分具有纳米粒状和纳米层状结构。纳米SiO2颗粒的粒径为3 -20nm,纳米C质颗粒的粒径为10

-20nm,纳米层厚为5 -80nm, SiO2和C呈密接触状态。

西安交通大学的贾书海在N2气氛下将5%的碳黑加入煤矸石中并在1400℃下反应2小时,得到性能良好的碳化硅,这种碳化硅的抗弯曲性能达到137.18MPa。

何恩广等以硅质煤矸石和部分弱粘煤代替石英砂和价格较贵的石油焦炭或资源较匮乏的无烟煤合成了SiC,这种方法可提高产率、降低生产成本。

冯芳霞等以高岭石族的煤矸石为原料,在水热体系中合成丝光沸石(化学式为Na2Ca [AlSi5O12]4•12H2O),得到的产物结晶度高,在CO加氢直接合成低碳烯烃反应中,对C2~C4低碳烯烃具有较好的选择性。

赵银等用活化的煤矸石作为盐基度调整剂,并研究了酸浸取液的浓度,初始盐基度及反应的温度、时间等因素对盐基度调整过程的影响,从而得出盐基度调整的最佳条件:酸浸液浓度0.7-0.9M,初始盐基度25% -30%,反应温度105℃,时间3.5小时,液固比2.5。

许卫星等将煤矸石经高温活化后,和盐酸反应生成羟基氯化铝溶液,然后加入一定比例的盐基度调整剂进行反应,可以获得盐基度为50%以上的聚羟基氯化铝溶液。

吕淑珍等采用矿物组成改性技术活化煤矸石中的氧化铝,利用硅酸二钙晶相转变制备煤矸石自粉化料,实现煤矸石活化烧结料100%的自粉化。用8%Na2CO3溶液从煤矸石自粉化料中以NaAlO2形式提取铝组分,采用高效分散剂碳化法制备得到平均粒径小于200nm超细氢氧化铝粉体,这种方法是实现煤矸石高价值利用的一条新途径。

鞠馥阳等用煤矸石制备硫酸铝,是将煤矸石粉碎,焙烧,冷却,用硫酸浸取,加入硫化钠让溶液自然沉淀,过滤,中和滤液中剩余硫酸,然后再次过滤,加热浓缩,冷却结晶,结晶产品即硫酸铝。