淺談煤矸石的開發(fā)利用

目前我國煤礦的排矸量約占煤炭開采量的10%～25%，已成為我國累積堆積量和占用場地最多的工業(yè)廢物。由于煤矸石的開發(fā)技術(shù)跟不上，除少數(shù)用于修路或鋪路外，大部分仍是露天堆放，煤矸石的堆放不僅占用大量土地，而且在一定條件下會發(fā)生自燃事故，造成人員傷亡和煤礦排矸系統(tǒng)的破壞，影響安全生產(chǎn)。同時，煤矸石自燃排放出的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體，污染周圍大氣環(huán)境，嚴(yán)重影響礦區(qū)周圍居民的身體健康。與此同時煤矸石兼有煤、巖石、化工原料的性質(zhì)，所以煤矸石又是一種可利用資源，若我們能對其進(jìn)行科學(xué)的開發(fā)利用，在改善礦區(qū)環(huán)境的同時，既節(jié)約資源，又減少占地，對于構(gòu)建節(jié)約資源型、和諧型社會起到積極的作用。

一、我國對煤矸石開發(fā)利用的現(xiàn)狀

我國對煤矸石開發(fā)利用雖然有幾十年的歷史，但到目前為止，對其開發(fā)利用水平的很低。主要表現(xiàn)在技術(shù)裝備水平落后，企業(yè)規(guī)模小，發(fā)展后勁不足，競爭能力弱等方面，一些技術(shù)含量較高的煤矸石開發(fā)利用技術(shù)還未得到廣泛應(yīng)用。據(jù)資料報道，美國、英國和德國等西方國家煤矸石的總體利用率已高達(dá)90%以上，而我國這樣一個以煤炭為主要能源的國家對煤矸石的總體利用率卻不到50%，這導(dǎo)致目前我國煤矸石的堆積量每年還以1.5～2.0億噸的速度在增加，煤矸石的危害日益嚴(yán)重。因此，我們應(yīng)加大對煤矸石開發(fā)利用工作的力度，加強(qiáng)煤矸石開發(fā)利用技術(shù)的開發(fā)和推廣應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)煤矸石的變廢為寶，促進(jìn)煤炭企業(yè)的循環(huán)健康發(fā)展。

二、煤矸石開發(fā)利用的主要途徑

（1）煤矸石發(fā)電。煤矸石發(fā)電是科學(xué)開發(fā)利用煤矸石的重要途徑之一。煤矸石發(fā)電主要是利用熱值在6.53MJ/kg～8.37MJ/kg之間的洗矸和掘進(jìn)矸石。所以煤矸石發(fā)電不僅消耗大量的煤矸石，使之變廢為寶，還可以節(jié)約大量的煤炭資源，緩解我國煤電日益緊張的局面，其經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益都十分顯著。（2）利用煤矸石生產(chǎn)建筑材料。利用煤矸石可生產(chǎn)的建筑材料及其制品主要有：煤矸石磚、煤矸石砌塊、煤矸石通用水泥、煤矸石特殊水泥、輕集料、馬賽克及釉面磚等等。這是煤矸石綜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，有很好的抗風(fēng)雨侵蝕性能，并可以降低筑路成本。二是煤矸石生產(chǎn)輕骨料。適宜燒制輕骨料的煤矸石主要是碳質(zhì)頁巖和選礦廠排出的洗矸，矸石的含碳量不要過大，以低于13%為宜。有兩種燒制方法：成球法與非成球法。三是煤矸石生產(chǎn)空心砌塊。煤矸石空心砌塊是以自燃或人工煅燒煤矸石為骨料，以磨細(xì)生石灰和石膏作膠結(jié)劑，經(jīng)轉(zhuǎn)動成型，蒸汽養(yǎng)護(hù)制成的墻體材料，產(chǎn)品標(biāo)號可達(dá)200號。四是煤矸石制磚。包括用煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚和作燒磚內(nèi)燃料。五是煤矸石作原燃料生產(chǎn)水泥。煤矸石和粘土的化學(xué)成分相近并能釋放一定的熱量，用其代替粘土和部分燃料生產(chǎn)普通水泥能提高熟料質(zhì)量。用作水泥原燃料的煤矸石其生產(chǎn)工藝過程與生產(chǎn)普通水泥基本相同.將原燃料按一定比例配合，磨細(xì)成生料，燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的熟料，再加入適量石膏和混合材料，磨成細(xì)粉而制成水泥。（3）煤矸石生產(chǎn)肥料。利用煤矸石為原料生產(chǎn)農(nóng)用肥料，在國內(nèi)外已經(jīng)得到應(yīng)用。煤矸石中含有灰質(zhì)頁巖和含炭粉砂巖，有機(jī)質(zhì)含量在15%左右，并含有植物生長所需的B、Zn、Cu、Co、Mo、Mn等微量元素，用煤矸石改良土壤，一些礦區(qū)早已實(shí)施過。如中國農(nóng)科院開發(fā)的“金豐牌”微生物肥料、山東龍口礦務(wù)局與北京田力寶科技研究所開發(fā)生產(chǎn)的“田力寶”微生物肥料，均取得了很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。（4）開發(fā)煤矸石中的共伴生礦物。煤矸石中含有Al、Fe、S、As、Gd等多種因素，當(dāng)其含量達(dá)到一定的富礦含量時，可回收利用。從80年代初開始，我國在高硫煤礦區(qū)南桐、天府等相繼建設(shè)了硫精礦回收車間，回收硫鐵礦。南票、井陘等礦區(qū)，利用煤矸石生產(chǎn)氯化鋁、聚合氯化鋁等凈水劑，豐富了礦區(qū)多種經(jīng)營的內(nèi)容，也發(fā)展了礦區(qū)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)了環(huán)境保護(hù)。此外，因?yàn)橛妹喉肥a(chǎn)鋁鹽后留下的殘?jiān)闹饕煞譃镾iO2，所以除以上高鋁產(chǎn)品外，其殘?jiān)€可以用來生產(chǎn)水玻璃、白炭黑等。（5）利用煤矸石筑路、填坑、土地復(fù)墾。利用煤矸石作充填物治理采煤沉陷區(qū)，或用來填筑沉陷的公路、鐵路路基、堤壩等，進(jìn)行土地復(fù)墾，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。這些大批量處理矸石的方法，是解決矸石污染的有效途徑之一。這種方法在平原礦區(qū)，如河北、河南、兩淮等地已有20多年的應(yīng)用歷史。

三、對煤矸石綜合利用的建議

（1）研究開發(fā)一批煤矸石綜合利用技術(shù)，著重進(jìn)行大型燃煤矸石循環(huán)流化床鍋爐及成套發(fā)電技術(shù)、簡易高效煙氣脫硫、生態(tài)微生物復(fù)墾技術(shù)、高嶺土深加工等技術(shù)的研究開發(fā)以及地面無矸石山綜合處置利用技術(shù)和工藝的開發(fā)。（2）加快現(xiàn)有企業(yè)煤矸石綜合利用技術(shù)改造，用先進(jìn)實(shí)用技術(shù)改造落后的、污染環(huán)境的技術(shù)、工藝和裝備，如用循環(huán)流化床鍋爐改造老電廠的沸騰爐，從根本上解決煤矸石電廠的污染問題；用硬塑、半硬塑成型技術(shù)改造落后的軟塑成型技術(shù)裝備，使煤矸石制磚上規(guī)模、上水平。（3）推廣一批先進(jìn)適用的煤矸石綜合利用技術(shù)，重點(diǎn)推廣75t/h以上的循環(huán)流化床鍋爐，推廣爐內(nèi)石灰石脫硫和靜電除塵技術(shù)等。（4）強(qiáng)化技術(shù)導(dǎo)向作用，加快先進(jìn)、成熟技術(shù)的推廣應(yīng)用，建立健全煤矸石綜合利用技術(shù)和產(chǎn)品的推廣及技術(shù)轉(zhuǎn)讓網(wǎng)絡(luò)，有效地發(fā)布技術(shù)和供需信息，促進(jìn)科研成果的有效轉(zhuǎn)化。