1、煤矸石的综合利用张晓飞（化工 092 班 学号 090101221）摘要：煤矸石是从煤矿生产过程产生的废渣，已经成为我国最大的工业固体废物i之一，处置不当会对环境和生态平衡造成极大危害，同时也是对资源的严重浪费，对煤矸石的综合利用可实现环境和经济的双重效益。本文主要分析了煤矸石对环境的影响，综合评述了我国当前对煤矸石的综合利用，在此基础上，对煤矸石的综合利用做相关的思考与展望。关键词：煤矸石 环境影响 综合利用 思考与展望0 引言煤矸石是煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石等多种矿岩组成的混合物，主要成分有煤炭、炭质页岩、泥质页岩及砂岩等。目前，我国煤矸石以累计约有4
2、5亿吨，并且每年还新增3.0到3.5亿吨煤矸石。煤矸石的堆放不仅占用了大量土地，影响自然美观，破坏生产生活环境，而且还会造成大气、土壤、水体污染以及造成地质灾害的发生。然而，煤矸石不仅仅是一种工业生产的固体废弃物，还是一种可以利用的综合资源。煤矸石的综合利用，将会变废为宝，化害为益。1 煤矸石对环境的影响1.1 煤矸石对大气环境的影响煤矸石对大气环境的影响主要包括以下两个方面：一是煤矸石在堆放运输过程中会产生扬尘，扬尘污染的影响范围一般不超过1km；二是煤矸石自然排放的有害气体，煤矸石中含有黄铁矿、有机硫、残煤和炭质泥岩等可燃物，长期堆积。矸石山会因内部温度持续升高而发生自燃，在自然的过程中，
3、不仅产生大量的二氧化硫、氮氧化物、硫化氢等有害气体，而且还会产生许多严重危害环境的多环芳烃类有机污染物，具有极强的致癌性。1.2 煤矸石对水体环境的影响煤矸石对水体环境的影响既包括物理污染也包括化学污染。物理污染主要是雨水将煤矸石上的堆粒冲刷下来，形成黑色淤泥细流进入河道湖泊，污染水体，提高河床，影响河道的通航与蓄洪能力。化学污染主要是重金属对水体的污染，煤矸石除含有二氧化硅，三氧化氯以及铁、锰等常量元素外，还含有铅、铬、汞、砷、镉等有害的微量重金属元素。长期露天堆放，其中的有害金属元素会通过雨水淋溶后渗入土壤，进而通过土壤渗入浅层地下水，使地下水和浅表水的可溶性盐类增多，情况严重会使水质酸化
4、，同时，已被污染的矸石区地下水，通过各种水力联系（导水沙层、地层裂缝、农灌、河流等）发生污染转移，致使大面积的水系被污染，从而大范围的影响工农生产。1.3 煤矸石对土壤环境的影响煤矸石侵占大量的耕地、林地、居民用地和工矿用地，再分化过程中，可分解成部分可溶盐，导致土壤盐渍化，影响农作物的生长，更为严重的是煤矸石中有害金属含量高于土壤的相应含量。这些煤矸石中的有害金属元素，经过雨水淋溶进入土壤后，所携带的部分重金属元素浓度远远超过国家的污染物最高允许排放标准，从而破坏了土壤的有机养分，增加了土壤的重金属含量。1.4 煤矸石对地面环境的影响主要是泥石流、坍塌以及滑坡等重力灾害。多数煤矸石的堆放未经
5、设计，极不正规，一般采取绞车提升、翻矸机倾倒自然成堆，露天堆放，容易造成滑坡。同时，在人为开挖、降雨淋滤、山洪冲刷作用下，容易失稳引发诸如泥石流、坍塌以及滑坡等重力灾害。2 对煤矸石的综合利用根据我国煤矸石的组成特点，我国煤矸石主要用于发电、农业肥料、建筑材料、化工原料等各方面，下面就详细介绍下煤矸石在各方面的综合利用。2.1 煤矸石发电煤矸石中含有部分碳和其他可燃物，可以被用作燃料使用，但是由于一般煤矸石中可燃物的含量比较低，发热量大约在1000到3000Kcal/kg之间，其作为一种低热值燃料，利用其发电时一般采用循环流化床锅炉燃烧技术。该锅炉燃烧时，由炉底鼓风机向炉膛进风使破碎成颗粒的煤
6、粒成悬浮状态，形成流化床。煤可在炉内与空气充分混合，强化了燃烧和传热。一般来说，热值大于4200kJ/kg的煤矸石通过洗选后可作为燃料直接使用，热值高于6270kJ/kg的煤矸石可直接作为燃料燃烧供电。2.2 煤矸石的农业方面利用煤矸石中含有10%20%的有机质和多种植物生长所需的B、Zn、Cu、Mn、Mo等微量元素。部分煤矸石中的氮、磷、钾和微量元素含量是普通土壤的数倍，可生产有机肥料。煤矸石有机肥一般采用化学活化法制成，将有机质含量较高的煤矸石磨成粉末后与过磷酸钙按照一定比例混合，加入活化添加剂搅拌，加入适量水，堆肥活化。还可以在其中加入氨、钾和微量元素等制成复合肥料。煤矸石肥料可增加土壤
7、的透气性、疏松性、改善土壤的团粒结构，提高土壤肥力。2.3 煤矸石生产建筑材料及制品目前技术成熟、利用量比较大的煤矸石资源化途径是生产建筑材料。2.3.1 煤矸石制砖包括用煤矸石生产烧结砖和作烧砖内燃料煤矸石砖以煤矸石为主要原料，一般占坯料质量的8以上，有的全部以煤矸石为原料，有的外掺少量粘土。煤矸石经破碎、粉磨、搅拌、压制、成型、干燥、焙烧制成煤矸石砖。焙烧时基本上无需再外加燃料。2.3.2 煤矸石生产轻骨料适宜烧制轻骨料的煤矸石主要是碳质页岩和选矿厂排出的洗矸。2.3.3 煤矸石生产空心砌块煤矸石空心砌块是以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料，以磨细生石灰和石膏作胶结剂，经转动成型、蒸汽养护制成的
8、墙体材料。2.3.4 煤矸石作原燃料生产水泥煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量，用其代替粘土和部分燃料生产普通水泥能提高熟料质量。这是因为煤矸石配料比粘土配料配的生料活化能降低了许多，用少量煤就可提高生料的预烧温度，且煤矸石中的可燃物也有利于硅酸盐等矿物的熔解和形成；此外煤矸石配的生料表面能高，硅铝等酸性氧化物易于吸收氧化钙可加速硅酸钙等矿物的形成。2.3.5 煤矸石作水泥混合材料煤矸石经自燃或人工煅烧后具有一定活性，可掺入水泥中作活性混合材，与熟料和石膏按比例配合后入水泥磨磨细。煤矸石的掺入量取决于水泥的品种和标号，例如：在水泥熟料中掺入15的煤矸石，可制得325号-425号普通硅
9、酸盐水泥；掺量超过20时，按国家规定为火山灰硅酸盐水泥。2.4 煤矸石用于化工原料煤矸石中所含的化合物种类较多，以SiO2 和Al2O3 的含量最高。其主要化工利用途径是通过各种方法，提取其中化学元素，生产硅铝材料。含铝较高的煤矸石，化工产品主要有硫酸铝、结晶氯化铝、聚合氯化铝、4A 沸石等。2.5 煤矸石作筑路和充填材料煤煤矸石是很好的筑路材料，有很好的抗风雨侵蚀性能，并可降低筑路成本。推广在道路等工程建设中，以煤歼石代替粘土作基衬技术，凡有条件利用的，必须掺用一定量的煤矸石。煤矸石综合利用技术政策要点( 国经贸资源19991005号)中指出：推广在道路等工程建设中，以煤歼石代替粘土作基村技
10、术，凡有条件利用的，必须掺用一定量的煤矸石。2.6 煤矸石复垦及回填矿井采空区利用煤矸石作为复垦采煤塌陷区的充填材料，即可使采煤破坏的土地得到恢复，又可减少煤矸石占地，减少煤矸石对环境的污染。一般用于复垦的煤矸石以砂岩、石灰岩为主，采用推土机回填、压实，进行表面复土后进行耕种。对处于开发早期，尚未形成大面积沉陷区或未终止沉降形成塌陷稳定区的矿区，可采用预排矸复垦。矸石复垦土地作为建筑用地时，应采用分层回填，分层镇压方法充填矸石，以获得较高的地基承载能力和稳足性。2.7 其他综合利用途径其他利用煤矸石的方法还有：煤矸石制备微生物肥料、有机复合肥料；利用煤矸石的酸碱性及其中含有的多种微量元素和营养
11、成分改良土壤；用于冶炼硅铝铁合金；生产铸造型砂等。3 煤歼石综合利用的前景展望3.1 提高利用量, 拓宽利用途径煤研石中可供利用的资源种类很多, 对其加以二次开发和利用, 不仅可以节省大量的开采费用, 而且在一定程度上还可以缓解资源短缺的矛盾。我国的一些老煤矿, 地下煤资源枯竭后, 地面上的资源以煤研石为主, 进行煤研石综合利用, 推动煤矿地面产业的发展, 是许多老煤矿的必然选择。一些煤研石利用量大的工艺技术, 如煤研石发电、煤研石制砖及生产水泥等, 将不断完善、提高和发展。我国煤研石的年利用量将由目前的3500万吨增加到“ 九 五”末的6800一7200万吨 , 煤研石综合利用产品将涉及化工
12、、冶金、建材、环保、轻工、农业、林业等领域, 成为一种经济效益明显、社会效益巨大的新兴产品系列。3.2 基础研究取得突破煤研石综合事业发展缓慢的一个重要原因就是其基础研究相对薄弱。这一局面在今后一段时期内将会有较大的改观。随着一些新理论、新方法在煤研石综合利用研究领域的应用, 其基础研究将取得较大的突破。例如分形理论的应用, 对煤研石产品的性能、结构研究必然产生巨大的促进作用, 从而解决煤研石综合利用的难点问题。此外, 研究手段的进步, 也将对煤研石综合利用产生十分积极的影响。3.3 新工艺的开发推广煤研石综合利用的新工艺技术研究开发和推广应用, 今后将主要集中在两个方面, 一是联合工艺开发, 二是清洁工艺研究。如煤歼石发电建筑材料生产的联合工艺, 经进一步完善后将是一个重点发展方向 清洁工艺研究以工艺过程低污染或无污染为基础, 着力提高产品的经济效益, 其应用前景也十分乐观。参考文献：1张鹏翔，汪丽媛。煤矸石及其综合利用
