煤炭開發(fā)與利用中的環(huán)境問題及對策

司愛麗 尹錦鋒

摘 要：文章主要對煤炭開發(fā)與利用中的環(huán)境問題進行了闡述，如固體污染、空氣污染等。針對這些問題采取了幾種相應(yīng)措施，以減少煤炭開發(fā)與利用過程中對環(huán)境造成的破壞問題。

關(guān)鍵詞：煤炭；環(huán)境問題；對策

能源是推動經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。中國能源以煤炭為主，煤炭開發(fā)、利用帶來了嚴重的污染：固體污染、水體污染、噪聲污染、粉塵污染、空氣污染等方面。現(xiàn)實生產(chǎn)中此類例子很多，比如：田莊選煤廠、四礦、天宏焦化、神馬尼龍等。

1 煤炭開發(fā)過程中的環(huán)境問題及對策

1.1 煤炭開發(fā)過程中產(chǎn)生的固體廢物

煤矸石是煤炭開采、洗選過程中排除的主要固體廢物，現(xiàn)已積存30多億噸，且每年仍以1.5億～2.0億噸排向地面。煤矸石大量排放不僅占據(jù)了大量的土地，而且對空氣造成了一定程度的污染，比如煤矸石能排放出二氧化硫、硫化氫等有毒氣體。煤矸石大量堆積還有可能引發(fā)爆炸。

煤矸石是成煤過程中與煤共生的含碳量低的碳質(zhì)、泥質(zhì)、沙質(zhì)等巖石。煤矸石按主要礦物含量，分為黏土巖類、砂質(zhì)巖類，碳酸鹽類、鋁質(zhì)巖類。針對煤矸石造成的環(huán)境問題，依據(jù)煤矸石的物理化學(xué)性質(zhì)，可采取如下措施：

1.1.1 生產(chǎn)煤矸石磚

利用煤矸石制磚包括用煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚、內(nèi)燃磚和超內(nèi)燃磚。比如焦煤集團中馬選煤廠就有矸磚廠，中平能化集團也有自己的矸磚廠。

1.1.2 生產(chǎn)水泥

（1）普通硅酸鹽水泥；（2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥；（3）煤矸石無熟料水泥

1.1.3 生產(chǎn)空心砌塊

煤矸石混凝土空心砌塊是以煤矸石無熟料水泥作膠結(jié)劑，破碎的自然煤矸石為粗細骨料，加適量水?dāng)嚢枧渲瞥砂胗残曰炷粒?jīng)振動成型，蒸汽養(yǎng)護而制成的一種墻體材料。煤矸石空心砌塊的生產(chǎn)工藝和粉煤灰砌塊的生產(chǎn)工藝基本相同。在生產(chǎn)過程中要注意砌塊的成型和護養(yǎng)問題，要根據(jù)生產(chǎn)砌塊的規(guī)格選擇合適的成型機。

④生產(chǎn)輕骨料

用煤矸石可生產(chǎn)兩種類型的輕骨料；一種是用燒結(jié)機燒制的燒結(jié)型煤矸石多孔燒結(jié)料；一種是用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的膨脹型煤矸石陶粒。這兩種類型輕骨料都是以煤矸石為主要原料。對于生產(chǎn)多孔燒結(jié)料的煤矸石要求其含碳量比較高。對于生產(chǎn)陶粒的煤矸石，對含碳量的要求比較嚴格。兩者都必須滿足適于生產(chǎn)輕骨料的原料要求，及原料必須含有在熔融溫度條件下，能夠分散或者與其他成分發(fā)生反應(yīng)而釋放出氣體的物質(zhì)成分。

1.2 煤炭開發(fā)過程中的廢水

中國北方約有70%的煤礦嚴重缺水。然后，全國煤礦區(qū)每年因采煤外排礦井水約22億噸，選煤外排水0.28億噸，外排其他工業(yè)廢水0.3億噸。這些水的外排不僅造成了環(huán)境污染而且也造成了資源浪費。針對這個問題，煤礦開采、選煤過程中排出的廢水作如下處理：

洗煤過程中產(chǎn)生的廢水、礦井水（經(jīng)過沉淀）與石灰乳發(fā)生中和反應(yīng)，處理過的水進行循環(huán)使用，同時還可以回收煤泥。這是對酸性廢水的綜合處理方法。同時也可以根據(jù)水質(zhì)的不同采取不同的處理方法，比如潔凈礦井水通常是奧灰水，砂巖裂隙水，第四紀沖積曾水及少量老空積水。這類礦井水水質(zhì)好，pH值中性，礦化度低，不含有毒、有害離子，低濁度，經(jīng)消毒處理后，可直接作生活用水。

1.3 煤炭開采產(chǎn)生的煤氣層

據(jù)初步測算，中國每年通過煤礦井下通風(fēng)排放的煤層氣約有100億立方米，為全國甲烷排放總量的29%。這不僅對區(qū)域環(huán)境造成嚴重影響，而且也影響全國大氣環(huán)境。針對這些問題，可以對煤層氣進行有效的開采和利用。

煤層氣開采的方法主要有：煤層氣開采的井下鉆孔方法和煤層氣開采的地面鉆孔方法。

煤層氣利用：①煤層氣作燃料（作民用燃料、發(fā)電燃料和動力燃料）。②煤層氣作化工原料（可生產(chǎn)合成氨、合成甲醇、合成氫氰酸、合成二硫化碳、制炭黑等化工產(chǎn)品）。

煤層氣是介于石油天然氣和煤炭之間的新興產(chǎn)業(yè)，以氣代煤開發(fā)利用，為礦區(qū)和附近城鎮(zhèn)居民提供清潔、方便、經(jīng)濟的燃料，不僅能提高居民生活質(zhì)量，同時也改善了環(huán)境，并減少了能源交通運輸負荷。

1.4 煤炭開采土地的破壞

煤炭開采造成的地面塌陷對全國生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴重。有些地區(qū)由于煤炭大量開采造成建房受到一定程度限制，比如焦作市就是一個典型的例子，建房時高層比較少。有些地區(qū)沙漠化比較嚴重像內(nèi)蒙。

為減輕由于煤層開采產(chǎn)生的地表沉陷，在開采技術(shù)上可以采取減少煤炭采出，或者對采空區(qū)加以充填。在開采方法上有房柱式開采、條帶式開采和分層間歇式開采可以選擇，關(guān)鍵在于經(jīng)濟上的合理性。

總之，每個礦的生產(chǎn)都會帶來這些方面的污染，比如中平能化集團、神華集團、焦煤集團等。

2 煤燃燒利用中的環(huán)境問題及政策

煤燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵、氮氧化物、二氧化硫等大量有害污染物，成為大氣的主要污染源。中國燃煤產(chǎn)生的粉塵排放量約占粉塵總排放量的70%；而燃燒排放的二氧化硫約占總排放量的90%；氮氧化物約占排放量的70%。因此直接燃燒煤炭，使中國大氣污染十分嚴重。

例如：近幾十年來，河南、內(nèi)蒙、山西等超強開采煤炭，大力發(fā)展煤炭洗選加工及煉焦工業(yè)，造成嚴重的環(huán)境污染。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，煤炭的消費量將繼續(xù)增長，這將會使中國城市中的煙塵、氮氧化物、二氧化硫等大量有害污染物變得更加嚴竣。針對這些問題可采取如下措施：

2.1 煤炭潔凈燃燒技術(shù)

2.1.1 控制煤炭燃燒時的著火點、燃燒過程（爐溫、二次風(fēng)與粉煤氣流混合時機、空氣動力場等）以及煤炭燃燒過程中結(jié)渣問題處理。對于煤炭結(jié)渣問題可以采取人為添加礦物質(zhì)等方法改變其結(jié)渣性能。

2.1.2 采用先進的燃燒設(shè)備，如采用低氮氧化物燃燒器、火焰穩(wěn)定船式直流型燃燒器等。

2.2 煙道氣凈化技術(shù)

煙氣凈化技術(shù)主要包括煙氣除塵、煙氣脫硫和煙氣脫硝三大技術(shù)。

2.2.1 煙氣除塵主要采用的設(shè)備有旋風(fēng)除塵器、濕式除塵器、袋式除塵器及電除塵器。

2.2.2 煙氣脫硫主要有干法和濕法兩大類。干法主要有噴霧干燥法、活性炭/活性焦催化氧化吸附法等。濕法主要有石膏法煙氣脫硫技術(shù)、海水脫硫技術(shù)、磷銨肥法煙氣脫硫技術(shù)等。

2.2.3 煙氣脫硝主要有選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)、選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)、煙氣聯(lián)合脫硫、脫硝技術(shù)等。

總之，煤炭開發(fā)加工利用過程中，給環(huán)境帶來了很大的污染與破壞，而我國又以煤炭作為主要能源，所以我們在煤炭開發(fā)利用過程中應(yīng)該采取有效措施，避免或降低這些問題的出現(xiàn)。