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煤矸石的特性与综合利用分析 浮爱青,朱振忠,余泽宇,杨 洁 重庆地质矿产研究院,重庆 400042 摘 要通过详细分析煤矸石的特性及其与综合利用的关系,提出煤矸石的综合利用应该从产出源 头进行管理,即先对煤矸石进行初步分选、再根据煤矸石的特性选择合适的综合利用途径。 关键词煤矸石;特性;综合利用 中图分类号 TQ536 文献标识码 A文章编号 100727677 2009 0120045202 Analysis of characteristic and comprehensive utilization of gangue FU Ai2qing , ZHU Zhen2zhong , YU Ze2yu , YANGJie Chongqing Geological and Mineral Research Institute , Chongqing 400042 , China Abstract According to detail analysis of characteristic and comprehensive utilization of gangue , this paper put forwards that comprehensive utilization of gangue should be managed from the very beginning , that is the gangue was primarily separated first , and then appropriate comprehensive utilization approach was selected based on the characteristics of gangue. Key words gangue; characteristic; comprehensive utilization 煤矸石是在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中 排放出的固体废弃物。其露天堆放不仅占用大量土 地,还对水体、大气和土壤带来严重的环境污染, 有时还会产生滑坡、泥石流,甚至发生爆炸。煤矸 石问题是煤矿持续生产亟待解决的环境问题之一。 虽然国家发改委、国家环保总局等7部委联合下发 的关于加快煤炭行业结构调整、应对产能过剩的 指导意见中明确要求“十一五”期间煤矸石利用 率要提高至75 ,但就目前43 的利用率来讲, 仍需加大对煤矸石的特性和综合利用研究 [1 ] 。 1 煤矸石的类型 煤矸石的类型是指煤矸石的大类,一般以煤矸 石的产出方式为主要依据,并采用煤矿生产中的一 些习惯叫法命名。此分类方式实际上蕴含了初步分 选的含义。煤矿可先按照该分类方案对煤矸石进行 评价,若煤矸石适合于开发生产,则采用分排分运 的方法排放煤矸石,否则可混合排矸。如此处理可 大大提高煤矸石的资源利用率,节约成本。 目前,比较有影响的大类划分有1985年1月, 重庆煤炭研究所王长根在煤矸石三级分类命名法提 出的将煤矸石分为煤巷矸、岩巷矸、手选矸、洗矸 和剥离矸 [2 ] ; 1991年5月,焦作矿业学院葛宝勋 等在平顶山矿区煤矸石的二级分类命名方案中提出 的将煤矸石分为煤巷矸、岩巷矸、手选矸、洗矸和 自燃矸 [3 ] ; 1998年焦作工学院的邓寅生等在分析 上述分类方案的基础上,提出将煤矸石分为煤巷 矸、井岩巷矸、手选矸、选煤矸、剥离矸和自燃矸 过火矸 6 大类 [4 ] ; 2001年中国矿业大学北京研 究生部许泽胜等在分析前两个分类方案的基础上, 提出将煤矸石分为煤巷矸,岩巷矸、手选矸、洗 矸、剥离矸和自燃矸6大类 [5] 。分析比较该四类方 案可以看出,后两类分类方案除习惯命名的差别 外,大类划分完全相同,都比较全面地覆盖了我国 煤矸石的所有类型。因此,可以将我国煤矸石按产 出方式划分为煤巷矸,岩巷矸、手选矸、选煤矸、 剥离矸和自燃矸过火矸。 2 煤矸石的特性 煤矸石的特性是决定煤矸石综合利用途径的 重要因素。主要是指煤矸石的矿物特性和化学特 性。由于煤层地质年代、地区、成矿地质环境、开 采条件不同,我国产于不同地区、不同时代层位、 不同开采方式的煤矸石特性差别很大,但煤矸石的 化学成分变化与矿物成分变化是相吻合的 [6 ] ,例如 Al2O3的含量表明了高岭石含量的多少。根据构成 54 第1期煤 质 技 术2009年1月 煤矸石中无机质和有机质成分的元素,可以考虑 煤矸石综合利用的途径。和煤矸石综合利用密切 相关的质量指标主要有有机碳含量、全硫含量、 硅铝比 SiO 2/Al2O3、铁的氧化物含量 Fe 2O3、 MgO CaO含量等。 3 煤矸石的利用途径 随着科技进步,煤矸石的利用途径越来越多, 我国对煤矸石的利用主要集中在热值开发、有用元 素和工程利用方面。其中煤矸石发电和矸石渣、矸 石生产建材是我国工业化程度比较高和推广范围比 较广的资源化利用方式。 311 热值利用 煤矸石中有机碳含量是决定煤矸石热值利用的 主要因素。在有机碳含量大于20 时,废渣由于 其具有很大的能源潜力发热量大于8136 MJ /kg 而完全适合于作燃料,其燃烧后生成的灰渣,化学 活性提高,可作为建材、化工及农业原料加以利 用,减少二次污染;当有机碳含量在6 ～20 时,其发热量介于3134～8136 MJ /kg ,可以作为 矿物燃料掺和料。热值利用中最成功推广范围比较 广的是煤矸石发电,我国的山西、阜新、乌鲁木 齐、重庆等地都有其成功应用的范例 [7 ] 。 312 有用元素利用 31211 制造建材 煤矸石在制造建材方面的主要应用有煤矸石制 砖、煤矸石制水泥、制轻骨料、制空心砌块和制作 混凝土 [8 ] 。煤矸石在建材方面的应用实际是煤矸石 中硅铝元素的利用。当煤矸石中的二氧化硅、三氧 化二铝及三氧化二铁的总含量在80 以上时,煤 矸石是一种天然黏土质材料,可以代替黏土配料烧 制普通硅酸盐水泥、特种水泥、无熟料水泥及煤矸 石烧结砖等。 31212 生产化工产品 煤矸石中含有硫、铝、铁、钡、钙、钛、硅、 稼、钒、锗、钴、铀等50多种元素,当矸石某种 元素或几处元素富集到具有工业利用价值时,就可 以利用煤矸石生产化学肥料及多种化工产品,如结 晶三氧化铝,水玻璃以及化肥配料硫酸铵[9 ]。 313 工程应用 煤矸石在工程方面主要应用于铁路和公路路 基 [10 ] 、土地复垦、矿区回填 [11 ] 。其典型代表有淮 北、徐州、新汉和开滦等矿区。目前矿业集团煤电 一体化的企业,都打算利用煤矸石充填塌陷区来复 田,消灭矸石山,减少塌陷区,提高土地的复垦利 用率。 4 结 语 1由于不同时代、不同层位、不同开采方式 的煤矸石特性变化很大。为了煤矸石能够很好地综 合利用和节约利用成本,很有必要从煤矸石的开采 源头进行分类堆放; 2煤矸石的矿物特性和化学特性是决定煤矸 石综合利用的重要因素。对于分类堆放的煤矸石可 以通过其矿物特性和化学特性选择合适利用途径。 参考文献 [1]韩红光,刘海龙,崔 莉1 煤矸石资源化利用关键 问题分析[J ]1 科技情报开发与经济, 2007 , 17 341 [2]王长根1 我国煤矸石的分类和命名探讨[J ]1 煤炭 加工利用, 1985 11 [3]葛宝勋,邓寅生1 平顶山矿区煤矸石的二级分类探 讨[J ]1 煤矿环境保护, 1994 61 [4]张玉贵,李毓琼,张玉贵 1 我国煤矸石分类探讨 [J ]1 煤炭加工与综合利用, 1998 31 [5]许泽胜,杨巧文,王新国,等1 煤矸石的分类及其 综合利用[J ]1 科技纵横, 2001 , 7 增刊1 [6]王国平,孙传敏1 浅论煤矸石资源化及其分类[J ]1 煤炭经济研究, 2004 51 [7]20072008年中国煤矸石工业分析及投资咨询报告 [R]1 中国投资咨询网, 2007年8月1 [8]杜 忠,陶 玲,李庆兰,等1 煤矸石的综合利用 现状[J ]1 资源环境工程, 2007 , 21 51 [9]孟 薇1 煤矸石的综合利用[J ]1 应用能源技术, 2007 121 [10]邱 任,缪林昌,刘松玉1 煤矸石在道路建设中的 应用研究现状及实例[J ]1 公路交通科技, 2002 , 19 21 [11]段永红,白中科,赵景速1 阳泉煤砰石山浅层研石 风化物水分特性初探[J ]1 煤炭学报, 1999 , 24 51 作者简介浮爱青19762,女,河南焦作人,工程师,主要 从事洁净煤技术研究工作。 收稿日期20082082 22 64 第1期煤 质 技 术2009年1月