浅谈煤矸石的开发利用
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作者: 刘贵保
目前我国煤矿的排矸量约占煤炭开采量的10%～25%，已成为我国累积堆积量和占用场地最多的工业废物。由于煤矸石的开发技术跟不上，除少数用于修路或铺路外，大部分仍是露天堆放，煤矸石的堆放不仅占用大量土地，而且在一定条件下会发生自燃事故，造成人员伤亡和煤矿排矸系统的破坏，影响安全生产。同时，煤矸石自燃排放出的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体，污染周围大气环境，严重影响矿区周围居民的身体健康。与此同时煤矸石兼有煤、岩石、化工原料的性质，所以煤矸石又是一种可利用资源，若我们能对其进行科学的开发利用，在改善矿区环境的同时，既节约资源，又减少占地，对于构建节约资源型、和谐型社会起到积极的作用。
一、我国对煤矸石开发利用的现状
我国对煤矸石开发利用虽然有几十年的历史，但到目前为止，对其开发利用水平的很低。主要表现在技术装备水平落后，企业规模小，发展后劲不足，竞争能力弱等方面，一些技术含量较高的煤矸石开发利用技术还未得到广泛应用。据资料报道，美国、英国和德国等西方国家煤矸石的总体利用率已高达90%以上，而我国这样一个以煤炭为主要能源的国家对煤矸石的总体利用率却不到50%，这导致目前我国煤矸石的堆积量每年还以1.5～2.0亿吨的速度在增加，煤矸石的危害日益严重。因此，我们应加大对煤矸石开发利用工作的力度，加强煤矸石开发利用技术的开发和推广应用，最终实现煤矸石的变废为宝，促进煤炭企业的循环健康发展。
二、煤矸石开发利用的主要途径
（1）煤矸石发电。煤矸石发电是科学开发利用煤矸石的重要途径之一。煤矸石发电主要是利用热值在6.53MJ/kg～8.37MJ/kg之间的洗矸和掘进矸石。所以煤矸石发电不仅消耗大量的煤矸石，使之变废为宝，还可以节约大量的煤炭资源，缓解我国煤电日益紧张的局面，其经济效益、社会效益和环境效益都十分显著。（2）利用煤矸石生产建筑材料。利用煤矸石可生产的建筑材料及其制品主要有：煤矸石砖、煤矸石砌块、煤矸石通用水泥、煤矸石特殊水泥、轻集料、马赛克及釉面砖等等。这是煤矸石综合利用的又一重要方向，可以消耗大量的煤矸石。一是煤矸石作筑路和充填材料。煤矸石是很好的筑路材料，有很好的抗风雨侵蚀性能，并可以降低筑路成本。二是煤矸石生产轻骨料。适宜烧制轻骨料的煤矸石主要是碳质页岩和选矿厂排出的洗矸，矸石的含碳量不要过大，以低于13%为宜。有两种烧制方法：成球法与非成球法。三是煤矸石生产空心砌块。煤矸石空心砌块是以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料，以磨细生石灰和石膏作胶结剂，经转动成型，蒸汽养护制成的墙体材料，产品标号可达200号。四是煤矸石制砖。包括用煤矸石生产烧结砖和作烧砖内燃料。五是煤矸石作原燃料生产水泥。煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量，用其代替粘土和部分燃料生产普通水泥能提高熟料质量。用作水泥原燃料的煤矸石其生产工艺过程与生产普通水泥基本相同.将原燃料按一定比例配合，磨细成生料，烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的熟料，再加入适量石膏和混合材料，磨成细粉而制成水泥。（3）煤矸石生产肥料。利用煤矸石为原料生产农用肥料，在国内外已经得到应用。煤矸石中含有灰质页岩和含炭粉砂岩，有机质含量在15%左右，并含有植物生长所需的B、Zn、Cu、Co、Mo、Mn等微量元素，用煤矸石改良土壤，一些矿区早已实施过。如中国农科院开发的“金丰牌”微生物肥料、山东龙口矿务局与北京田力宝科技研究所开发生产的“田力宝”微生物肥料，均取得了很好的社会效益和经济效益。（4）开发煤矸石中的共伴生矿物。煤矸石中含有Al、Fe、S、As、Gd等多种因素，当其含量达到一定的富矿含量时，可回收利用。从80年代初开始，我国在高硫煤矿区南桐、天府等相继建设了硫精矿回收车间，回收硫铁矿。南票、井陉等矿区，利用煤矸石生产氯化铝、聚合氯化铝等净水剂，丰富了矿区多种经营的内容，也发展了矿区经济，促进了环境保护。此外，因为用煤矸石生产铝盐后留下的残渣的主要成分为SiO2，所以除以上高铝产品外，其残渣还可以用来生产水玻璃、白炭黑等。（5）利用煤矸石筑路、填坑、土地复垦。利用煤矸石作充填物治理采煤沉陷区，或用来填筑沉陷的公路、铁路路基、堤坝等，进行土地复垦，恢复生态环境。这些大批量处理矸石的方法，是解决矸石污染的有效途径之一。这种方法在平原矿区，如河北、河南、两淮等地已有20多年的应用历史。
三、对煤矸石综合利用的建议
（1）研究开发一批煤矸石综合利用技术，着重进行大型燃煤矸石循环流化床锅炉及成套发电技术、简易高效烟气脱硫、生态微生物复垦技术、高岭土深加工等技术的研究开发以及地面无矸石山综合处置利用技术和工艺的开发。（2）加快现有企业煤矸石综合利用技术改造，用先进实用技术改造落后的、污染环境的技术、工艺和装备，如用循环流化床锅炉改造老电厂的沸腾炉，从根本上解决煤矸石电厂的污染问题；用硬塑、半硬塑成型技术改造落后的软塑成型技术装备，使煤矸石制砖上规模、上水平。（3）推广一批先进适用的煤矸石综合利用技术，重点推广75t/h以上的循环流化床锅炉，推广炉内石灰石脱硫和静电除尘技术等。（4）强化技术导向作用，加快先进、成熟技术的推广应用，建立健全煤矸石综合利用技术和产品的推广及技术转让网络，有效地发布技术和供需信息，促进科研成果的有效转化。
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