煤矸石综合利用现存问题分析与解决对策研究

王红美

（霍州煤电云厦建筑工程有限公司 山西霍州 031400）

引言

原煤中含有煤矸石，并且煤矸石在原煤中占有一定的比例，煤矸石是一种附属品，是从原煤到精煤过程中形成的。煤矸石在不同的煤层所占的比例不同。由于持续的煤炭开采，会有大量的的矸石产生，若放置不管任其增加，则会形成矸石山，存在于矿区周围。土地资源的占用，周围环境的污染都会被矸石山的存在而增加。由于环境污染严重，国家提出提高对环境保护的要求，治理煤矸石的问题被许多矿区关注起来。煤矸石的综合利用被人们开始重视起来，是因为煤矸石也是一种资源。由于刚刚开始起步，因此在煤矸石的综合利用方面中会有这样那样的问题存在。下面将会在煤矸石的综合利用方面展开阐述，这些问题的解决对策将会重点讨论。

1 煤矸石对环境的影响及综合利用的必要性

煤矸石属于一种废弃岩石，它主要是随着煤炭的形成伴煤而生的，它经煤炭资源的开采或洗选加工变为了一种堆积的固体废弃物。放眼全球的煤炭资源开采现状，我国的煤炭资源开采量与利用量算是最大的，据有关数据显示，在煤炭开采与洗选加工作业中，煤矸石的产量几乎要占到煤炭总产量的1/10，当前我国所积累的煤矸石总量已经高达70 多亿吨，并且积累数量也在呈现连年递增的趋势，煤矸石已发展为所有工业废弃物中所占场地最大，积存量与年增量都为最大的固体废弃物。该种工业固体废弃物，不仅具有所占土地面积大，严重浪费大量土地资源的不足，而且这种固体废弃物的长期大量堆放还会释放有毒有害气体，污染环境，其产生的重金属以及部分矿物质污染水土。大量堆放的煤矸石，不仅会严重危害生态环境，而且会危害人们身心健康，其产生的危害主要如下：（1）堆积的矸石山的稳定性较差，较易引发部分地质灾害；（2）大量堆积的矸石山，会占用土地造成土地资源的浪费；（3）堆积的矸石山在经雨水冲刷后，会形成部分有毒有害物质，这些有害物质会严重污染周围的水体以及土壤，会严重影响周边植物的正常生长；（4）堆积的矸石山，经长期的风吹日晒，矸石也会逐步发生风化，风化的矸石在风的吹动下易出现大量扬尘，严重污染空气；（5）堆积的煤矸石中通常会含有大量的C 元素以及S 元素等，这些元素都为可燃物，矸石的长期堆放易出现蓄热燃烧的现象，会逐步释放大量的有毒有害气体如SO2，CO 以及H2S 等。纵观煤矸石易给人类带来的种种危害，怎样科学合理的利用煤矸石，应作为当前研究的重中之重。当前国内煤矸石不仅积累量大而且价格相对较低廉，如何高效利用这些煤矸石不仅是环保需要，而且也是新形势下长期走资源节约型以及环境友好型社会发展道路的必然选择[1]。

2 分析煤歼石综合利用现状

复垦绿化矸石山和资源化矸石山这2 个方面是煤矸石的综合利用的主要表现。

2.1 进行复垦绿化矸石山

最方便、直接、投入不多的矸石山综合利用方法是复垦绿化矸石山。目前，矸石山在许多矿区附近大量且长时间堆积，造成了在进行资源化处理时会产生高昂的成本。由于以上原因，为了减少污染，只能采取矸石山绿化的做法。矸石山绿化的具体做法是：（1）为了隔绝与O2接触，会将一定量的黄泥浆注入矸石山内部，已达到降低矸石山内部温度的目的；（2）为了防止矸石山产生滑坡，只能把矸石山加固；（3）一定厚度的黄土和一定数量的绿色植被，被回填和种在矸石山的表面，如图1 所示。

图1 矸石山复垦绿化效果图

矸石山复垦绿化分为几期工程的原因是需要的时间比较长，通常都是在几年以上。这样做会使矸石山对环境污染能够有效的减少，使矿区周边环境能够有效的得到改善。但是，也会有一些弊端存在其中，主要表现有：（1）矸石山的污染不能在根本上得到解决，雨水中仍含有矸石中存在的有毒有害物质，并随其流入地下水中；（2）复垦后的矸石山在有雨水时仍会产生滑坡的危险，仍存在很大的不稳定性；（3）在植被种植时不能保证植被的成活率，需要补种，因此，还会有较大的维护费用的产生[2]。

2.2 资源化矸石

煤矸石是一种资源，AI2O3、SiO2以及C 等是煤矸石的主要成分。金属铝是从分选出的煤矸石中提炼出AI2O3，从而进一步获得的。为了能提高提炼金属铝的成功率，许多矿区用建立煤矸石电解铝厂的方法使煤矿的经济效益得到提高。许多矿区正在尝试把金属铝从矸石中提炼出来，使这项技术进行工业化。煤矸石粉碎后的颗粒表面积大，吸附性强，能够处理酸性污水。其中Al3+是在AI2O3和酸性相溶时溶解产生的。Al3+在特定的条件下，能够进一步反应，通过这一反应会有沉淀的产生，能够使对污水的处理能力大大提高。此外，煤矸石作用的还有许多，例如防渗水泥的制作、矸石砖等。目前，采空区回填煤矸石是矸石利用最行之有效的方式。通过这种办法能够让矿区周围的矸石山问题快速得到解决，能够使煤矿开采造成的地面坍塌问题得到改善，能够减少处理矸石的费用。所以，从一个角度来讲，采空区可以把地表的矸石直接充填到里面；从另一个角度来讲，采空区可以将井下的矸石直接分选并填充进去，减少矸石处理的时间。最应该值得注意的是，应采用煤矸石和其他的胶结构材料一起充填到采空区。

还有很多问题存在于煤矸石资源化利用过程中，急需解决，主要有：（1）投入较大，例如许多矿区不能承受需要购买大量的设备，用于把铝从矸石中提炼出来；（2）利益较少，很多矿区将会有处理矸石资源化所带来的经济利益非常有限这一问题需要面对；（3）由于技术还不成熟，处于实验阶段的矸石处理方法，商业化推广在短时间内将会难以进行[3]。

3 分析使煤矸石综合利用得到提高的方法

由于在利用煤矸石的过程中会有这样那样的问题存在，所以只能从利用的方法和原理上解决。怎样解决煤矸石利用的问题将在以下方面体现。

3.1 处于主导地位的应是政府

人们见证着矸石山周围环境污染的变化。之前，煤矿开采方面的关注点是经济效益的增加，忽视了环境的破坏问题。基于国家提高了环境保护要求，环境污染的问题由于矿区矸石山而更加突出，这一现象引起了相关部门的关注，相关部门要求煤矿企业处理由于矸石山所带来的问题，但处理的速度不快。因为处理矸石山需要花费大量的金钱，却只有少量的收益。若想处理矸石山的速度加快，这就需要政府的主导地位的作用显现出来。政府对治理力度不大的煤矿企业进行一些处罚，加快煤矿企业矿区周边煤矸石的治理。政府应该奖励治理矸石有效的煤矿企业，比如减免一些相关的税费等。政府的奖、罚分明的措施，使处理矸石的问题能尽快的引起煤矿企业的正确看待。当地的经济效益由于煤矿开采有所提高，但环境也受到了污染，这其中也有政府的责任在里面。政府应拨付一部分款项用于矸石山的治理。双方的强强联手，使矸石山能够有效的治理。目前，管理环境保护，投入科技在煤矸石的利用需投入更多，但是，有的环保措施在煤矸石利用方面还不发达，目前还未符合国家规定的污染物排放标准。所以，对管理煤矸石利用项目的力度要加大，达到国家标准是新建项目最基本的要求。

3.2 研发煤歼石利用力度的加大

煤矸石的利用方法现在虽然存在一些，但是其方法产业化很难，尤其是铝的提炼，煤矸石中含有铝，但是把铝从煤矸石中分离出来却比较困难。所以，研发力度在煤矸石利用方面需要投入更多。第一，依据本企业的情况，煤矿企业应该寻找适用于本企业的利用煤矸石的方式方法；第二，煤矿企业可以与相关单位强强联手，寻找一条适合利用煤矸石的道路。成本高和收益少是煤矸石利用需要面临的最大的问题。降低煤矸石利用的成本，把治理煤矸石的成本降到最低点，是研发的最大目标。此外，由于有很多重金属存在于煤矸石中，这些金属会造成二次污染，所以，在利用煤矸石时避免这些重金属流失到土地或地下水中[4]。依据相关技术指标，来进一步测定分析我地区的煤矸石情况，可知我地区的很多煤矸石可用于铺路，如道路的底基层以及道路的基层都可用，部分不符合相关技术标准的煤矸石可运输到制砖厂进行制砖，这样能有效增强煤矸石的综合利用价值，让煤矸石实现高效化利用，图2 为煤矸石的主要利用途径情况图。

图2 煤矸石主要利用途径图

结语

总之，矸石都会在煤炭洗选时产生，矸石山也是矸石在矿区长期堆积形成的。大量的土地资源被占用，周边环境的污染等都是因为矸石山的长期堆积。因此，必须要治理矿区周边的矸石，而最有效的方法就是矸石山综合利用。

由于提高了对环境保护的要求，相关部门应该对造成环境污染的矸石山问题重视起来。煤矸石的应如何治理，这一问题深受相关部门和煤矿企业的重视。目前，矸石山复垦绿化、矸石资源化是煤矸石利用的主要两种方法。矸石山复垦绿化分为几期工程的原因是需要比较长的周期，通常都是高达几年的时间；工艺是矸石资源化利用将要面临的最主要的问题。为了煤矸石的综合利用效率的提高，发挥主导作用的应该是政府，煤矿企业对于煤矸石利用的研发力度加大。