煤矸石的综合利用

摘　要：煤矸石是我国煤炭工业固体废物，煤矸石的综合利用有着重要的社会经济和环境效益。并从不同角度阐述了煤矸石的利用途径。
关键词：煤矸石；综合利用；化工产品
中图分类号： TD849⁺.5　　　文献标识码： B　　　文章编号：1008-8725(1999)05-0025-02

LI Hai-zhen, JIANG You

(Yangquan Coal Training School,Yangquan 045001,China)

Abstract:Refuse is a kind of solid waste in coal industry.How to use it and make it produce great economic and environmental benefit,which is approached from all angles in this paper.
Key words:refuse;　application;　chemical industry product.

0　前言
　　在矿井建设和煤炭生产中，有大量的矸石排往在地面。据统计，我国排矸量每年达2亿多t，占地12万亩，这不仅占用了大量的农田，而且严重污染了生态环境，危害了工农业生产和人民生活，制约着煤炭工业的发展，为此开展煤矸石综合利用是我国煤炭工业的一项重要任务。

1　煤矸石的综合利用
　　目前我国煤矸石综合利用的途径主要有：作为工业燃料使用，制作建筑材料，制备化工产品，土地复垦等^［1］。
1.1　充分利用煤矸石蕴含的热量
　　煤矸石中除岩巷掘进外，其它或多或少夹杂一些煤且有硫化物，一般煤矸石的发火点为280℃，比煤的发火点约低80℃，煤矸石的发热量在3.35×10³～6.28×10³ kJ/kg左右，经过人工筛选后最大可达1.67×10⁴ kJ/kg。所以对煤矸石的热能进行利用是大有作为的。利用矸石燃烧时间长，可为居民提供低热热源，也可利用其发电，煤炭系统已建成矸石电厂七十多座，总装机容量为832.3 MW，年利用煤矸石约700万 t。如江西的萍乡高坑矸石电站，采用热值为6.479×10³～6.706×10³ kJ/kg的煤矸石在相同规模下发电，成本不到0.06元/kW^.h。
　　在煤矸石制砖中，如采用生矸为原料的制品称为内燃砖。以煤矸石代替部分或全部的粘土，利用煤矸石中少量的可燃物，既作制作的原料又作制砖的燃料，可大大减少制砖的能耗，实践证明坯重2.4 kg的砖只需热值3.97×10³～5.016×10³ kJ。
1.2　土地复垦
　　利用热值低的煤矸石作为筑路、复田材料，矸石中含有多种植物生长所需的有机质，微量元素，可适合栽培多种植物。这种利用消耗矸石量大，且可以把目前没有能力利用的矸石保存起来等技术和经济上可行时再进行开发利用。如安徽淮北矿务局在两个大塌陷区填埋，煤矸石复土还田，造地1 600多亩，获得较好的环境效益和社会效益^［2～3］。
1.3　制作建筑材料
　　用煤矸石烧水泥，是以煤矸石代替部分或全部粘土，利用煤矸石中少量的可燃物，既作水泥原料，又作燃料煅烧熟料的生产工艺。电厂煤矸石的烧渣也可作为水泥原料，还可加工成具有一定性能的产品。因此，将沸腾炉视为水泥厂生产水泥、混合材料的热工设备，可以按照混合材料的技术要求加强生产控制，使炭尽可能完全燃烧，而又兼收供热和发电之利。再加上粘土型煤矸石可用来生产普通硅酸盐水泥；高铝煤矸石可用来生产早强、速凝特种水泥。由于用煤矸石作为水泥的混合材料具有用量大，成本低的优势，用其生产低标号水泥其前景是相当可观的。
　　用煤矸石制砖，除煤矸石需粉碎外，其它与粘土砖生产工艺基本相同，是以煤矸石或沸腾渣为原料，并配以适当的石灰，按粘土砖或蒸汽养护砖的生产工艺加工而成。利用自然和风化的煤矸石添加少量的胶结材料和激活剂生产的煤矸石砖，具有免烧、免蒸、加压成型、自然养护，且力学性质、抗冻性等均达到GB 5101-85规定的100^#标准。我国目前有800多个生产煤矸石砖的厂家，每年生产煤矸石砖130多亿块，其中纯矸石砖20多亿块。对煤矸石的利用，相当于少挖农田7 000多亩，少用煤炭240多万t，成本为0.1元/块，且生产受季节、气候的影响不大，可常年运行，取得了明显的经济效益、社会效益和环境效益。如大同矿务局忻州窑矿1996年投产的年消耗矸石量为5 000 t的建材砖厂。
　　由于煤矸石中含有各种金属氧化物及碳酸钙和硫铁矿等，它们在高温下都分解溢出气体使物料在塑性阶段产生膨胀，形成孔隙结构。煤矸石通过烧结机或回转窑可以煅烧成轻骨料，轻骨料具有容重轻，强度高，吸水率小等特点，可代替砂石，配制轻混凝土，用作墙体，保温吸湿效果好。
　　由于煤矸石中含有的金属和非金属氧化物量较大，因此可作为制做陶瓷的掺合料，加入煤矸石的陶瓷材料强度有所提高，坯料工艺性能良好，可以基本上不改变原有工艺条件下进行生产，而且成本明显下降。
　　由于煤矸石中含有大量的二氧化硅和三氧化二铝等，如再加上少量的石灰或水泥调制成灰浆，可提高充填体的强度。同时矸石的粗细颗粒混杂，制做的充填材料密实性好。用于井下护巷充填材料，既可以减少充填用砂又减少其排矸量。
1.4　制取化工产品
　　煤矸石中含有硫、铝、铁、钡、钙、钛、硅、镓、钒、锗、钽、铀等50多种元素，当矸石某种元素或几种元素富集到具有工业利用价值时，就可以提取综合利用。如南票矿务局采用盐酸或硫酸处理含铁量低，含铝量高的煤矸石烧渣，生产氯化铝、铝铵钒、三氧化二铝等化工产品。抚顺煤矿用煤矸石生产玻璃和金红石钛白。波兰和匈牙利联合开办的“哈尔德斯克”公司，用硫酸或盐酸法浸渍煤矸石从中制取结晶氧化铝、聚合铝、水玻璃、碳黑以及生产明矾、硫磺、硫酸等化工产品。此外煤矸石中含有植物生产需要的大量有机质和微量元素，加入添加剂、活性剂可以生产有机肥料，鹤壁洗矸制取的硅铝炭黑作为橡校的充填剂，在补强性能上接近半补强炭黑。并且具有延迟硫化等特点^［4～6］。

2　结语
　　近年来，煤矸石的综合利用受到了我国各级政府和煤矿的重视，煤矸石的利用率在逐年提高，取得了明显的社会、经济、环境效益。并通过各种途径开展了对煤矸石的利用，以充分利用资源，降低对环境污染，又可减少投资，提高煤炭企业的经济效益。

作者简介：李海珍(1965-)，女，山西平定人，讲师，1987年毕业于山西矿业学院地质系，现从事煤田地质教学与科研工作，发表多篇论文。

作者单位:阳泉煤炭专科学校，山西 阳泉045001

参考文献
［1］ 易恭猷.免烧煤矸石砖的研究［J］.煤炭科学技术，1993，(11).
［2］ 孙昌仁.中国环境地质研究［M］.北京：中国科学技术出版社，1998.
［3］ 毛文水.资源环境常用数据手册［M］.北京：中国科学技术出版社.
［4］ 李瑞等.煤矸石活化制取硅铝炭黑的研究［J］.煤炭科学技术，1993，(2).
［5］ 贾悦谦.我国煤矿巷旁充填新技术现状及展望［J］.煤炭科学技术，1993，(3).
［6］ 吴春来等.大力开展煤炭转化及综合利用技术［J］.煤炭科学技术，1993，(7).