探析煤矸石综合开发利用前景

关键词：煤矸石；煤矸石产生；主要成份；综合开发

煤炭是我国最主要的能源，其资源非常丰富，2008年产量已超过27.16亿吨。随着煤炭生产的不断扩展，煤矸石的产生量与日俱增，数据显示，2015年我国煤矸石排放量达8亿吨，累计堆放量45亿吨，形成大大小小的煤矸石达2600多座，占地50万亩以上，而且仍在继续增加，这样大量的煤矸石已严重地污染了环境，并侵占了大量的土地和农田，破坏了土地资源，如不加紧有效利用，将影响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。经过实践证明，利用煤矸石技术作为主攻方向，发展高科技含量、高附加值的煤矸石综合利用技术和产品，所以对煤矸石的改造势在必行。

一、煤矸石的产生

煤矸石是夾在煤层中，与煤伴生的岩石。是采煤和选煤过程中排出的废弃物。其产生的途径有以下三种：

1.1在井下巷道掘进过程中开凿排出的岩石，所占比例为45%。

1.2在采煤开采过程中，媒层中夹有矸石或煤层上部顶板冒落及机器割煤层以外的岩石，运到地面煤炭含有的原矸，所占比例为35%。

1.3洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸，所占比例为20%。

二、煤矸石的主要成份

煤矸石的化学成分是煤矸石煅烧后灰渣的成分，其化学成分和粘土相似，主要是三氧化二铝（AI2O3）和二氧化硅（SiO2）。此外，还有微量元素和稀有元素如：Ga、Be、Co、Cu、Mn、Mo、Ni，Pb、V、Zn、In、Bi、Gk等，甚至有的还含有放射性元素。

三、煤矸石综合开发利用

为了合理利用煤矸石，下面介绍几种技术比较成熟、生产投资少、能耗低、销路好，起到保护环境，减少煤矸石的有效途径。

1、煤矸石可用作筑路和充填材料

煤矸石是很好的筑路材料，它具有很好的抗风雨侵蚀性能。目前，国内使用煤矸石作筑路材料的不多，有待开拓。在道略建设中，特别是在乡镇公路中使用煤矸石.可以降低筑路成本，改善环境，减少排放煤矸石占用的土地，是综台利用煤矸石的一条重要途径。

2、煤矸石可用作发电

煤矸石发电的关键，是它的燃烧加工问题。由于其发热量低，故不能用一般燃烧锅炉燃烧处理，研究和生产实践表明.沸腾炉是燃烧煤矸石较好的一种炉，特别适用于处理粉碎后的煤矸石。

3、煤矸石可作为化工原料

煤矸石所含的许多元素中，Si02和Al203是含量最高的。因此，通过不同方法，提取其中一种元素或生产硅铝材料是煤矸石化工利用的主要途径，其中有烧结、自行糟化法可生产氯化铝和水泥；硫酸法生产氧化铝或硫酸铝；盐酸和硫酸法浸取煤矸石，制取氧化铝、聚合铝、水玻璃和白炭黑等生产铵明矾。

4、利用煤矸石可生产水泥

4.1煤矸石可作为原燃料生产水泥

煤矸石作原燃料生产水泥的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.再加适量的石膏和混台材料，磨成细粉而制成水泥，即所谓“二磨一烧”

4.2煤矸石可作水泥混合材料和少熟料水泥

由于煤矸石经自燃或人工煅烧后具有一定活性，可掺入水泥中做活性混合材料，与熟料和石膏按比例配合后入水泥磨细，然后入水泥库包装或散装出厂。用煤矸石作混合材料时，应控制烧失量≤5%，SO2≤3%，火山灰性试验必须合格，水泥胶砂28天抗压强度比≥62%。煤矸石掺入量的多少取抉于熟料质量与水泥品种和标号，在水泥熟料中掺入15%的煤矸石，可制得325号"--425号普通硅酸盐水泥。掺量超过20%时，就成了火山灰硅酸盐水泥，国家标准规定，火山优质硅酸盐水泥可掺混台材量20～50%，煤矸石制水泥用矸量不大。但水泥可以胶结为符合技术要求的砂岩型煤矸石骨料（代替砂石料），生产多种建材产品，达到大量用矸的效果。

4.3煤矸石无熟料水泥

煤矸石无熟料水泥的制备不需生料磨粉和煅烧，而是直接将具有一定活性和适当化学成分的煤矸石沸腾炉渣与激发剂按比例配合。沸腾炉烧渣是煤矸石低温沸腾燃烧排出的废物，氯化铝渣是以煤矸石作原料生产氯化铝过程中排出的废物，它可以提高水泥强度。加速水泥硬化，石灰和石膏可以提高水泥的早期强度、加速水泥硬化，此种煤矸石无熟料水泥的原料配比为：沸腾炉渣60～75%、生石灰15—25%，熟石膏8～12%、氯化铝渣8～15%。

5、利用煤矸石制砖

5.1利用煤矸石生产煤矸石砖

泥质和碳质煤矸石质软、易粉碎，是生产煤矸石砖的理想原料。用煤矸石粉料压制成的坯料.要求塑性指数在7～l7之间，塑性指数过高的，要掺加瘦化剂；塑性指数过低的.砖坯子不能成型，焙烧后的废品率也高。煤矸石的发热量要求在2l00～4200KJ/kg屯之间，发热量过低需加煤，以免砖欠烧；发热量过高时易造成砖过火。

煤矸石制砖是以煤矸石为主要原料，煤矸石一般占坯料重量的80%以上，有的全部以煤矸石为原料，有的外掺拂腾炉渣或少量粘土。利用煤矸石生产煤矸石砖在我国已有较长的历史，应用非常广泛.生产技术成熟，节能效果显著。

5.2利用煤矸石生产砌块

煤矸石空心砌块，是以自燃或人工煅烧煤矸石作为骨料，以磨细生石灰、石膏作腔结料，经振动成型，生产工艺简单，技术成熟，产品性能稳定，使用效果良好。煤矸石砌块是用煤矸石腔结料和煤矸石粗、细骨料制成。煤矸石腔结料是用人工煅烧的或自燃的煤矸石，加少量石敷、石膏配成，采用这种腔结料，并选用适宜的煤矸石粗、细骨料.可以生产煤矸石空心砖块，也可以生产煤矸石加气块做墙体材料。同红砖相比，这种材料具有自重轻、利用系数高、节省材料、节省劳力、降低劳动强度、提高工效、降低墙体造价和降低建筑造价等优点。

5.3利用煤矸石生产轻骨料

轻骨料和用轻骨料配制的混凝土是一种轻颅、保温性能较好的新型建筑材料。可用于建造大跨度桥粱和高层建筑。用煤矸石烧制轻骨料有两种方法，即成球法与非成球法。成球法是将煤矸石破碎和糟磨成球状颗粒，然后送入窑炉中焙烧。非成球法是把煤矸石破碎到一定粒度直接焙烧。

结束语：

煤矸石已经成为我国煤矿的一个特有标志，煤矸石的排放对我国的环境污染造成了极大的影响，给人类生存环境带来极大危害，但是煤矸石又是丰富的天然资源，我们可以将其“变废为宝”，对煤矸石的综合利用已经在各个行业和技术领域都得到了最为广泛的应用前景，这不仅可以使得煤矸石在人们生活中变成一种可利用资源，还可以解决资源短缺的能源危机，建立起“资源节约型、环境友好型”社会做出了重要的贡献。因此，我们只有通过多种途径开展煤矸石的综合利用，才能获得良好的经济效益、社会效益和环境效益，从而可以为矿区实现可持续发展做出应有的贡献。

参考文献：

[1]《固废处理工程技术》刘良栋，陈娟主编/2009年12月/华中师范大学出版社

[2]《煤矸石综合利用工程项目可行性研究报告》曹健主编/2007年03月

[3]古胜利，王素兰，张全国 煤矸石综合利用技术展望，资源节约与综合利用，1999（1）：22-26

[4]吕鹏，浅析煤矸石对环境的影响2015.03

作者简介：

聂林柱，男，工程师，1993年毕业于鸡西矿业集团工学院煤化工专业，现任龙煤集团鸡西矿业公司选煤煤质部煤质综合科科长。