阳新县七约矿区煤矸石综合利用研究

第21卷增刊　2007年7月
资源环境与工程
Re s ources Envir on ment &Enginee ring Vol 121.Su p
Jul y,2007
阳新县七约矿区煤矸石综合利用研究
刘又林
(湖北煤炭地质勘查院,湖北武汉　430070)
摘　要:七约矿区煤矸石资源储量丰富,用循环流化床锅炉燃烧技术在矿区内建坑口煤矸石发电厂,提出了煤、矸混采的采矿方案及开采技术条件,为煤矸石综合利用提供了发展前景。

关键词:煤矸石;综合利用;煤矸石混采;循环流化床
中图分类号:T D984 文献标识码:A 文章编号:1671-1211(2007)S1-0116-03
1　国内煤矸石资源及利用情况
中国是产煤大国,年产量已达16亿多吨,煤炭生产加工过程中产生的煤矸石每年就有2亿吨左右,目
前全国煤矸石累计积存量已达34多亿吨。

按热量计算,相当于10多亿吨标准煤。

煤矸石长期以来被视为废弃物,是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,全国34多亿吨煤矸石,积存在1500多座矸石山上,占地约112万公顷。

由于资源性质的因素及经济条件的制约,目前国内煤矸石的利用率仅为10%～30%左右。

中国对煤矸石的开发利用起步较晚,从上世纪80年代开始用于发电,2000年底全国有煤矸石发电厂120座,装机容量184万K W ,年发电量87亿度,且规模都在215M W 以下。

每年实耗煤矸石1200～1800×104t,占当年可用于发电的煤矸石量的15%～20%。

近年来国家出台了一系列政策措施,鼓励综合开发利用煤矸石。

在资金上给予扶持,税收上给予优惠,在技术装备上组织有关部门、单位进行攻关。

如75t /h 循环流化床锅炉已完善,5K W 以上机组所需200T/h 以上循环流化床锅炉及其脱硫设备、关键控制设备、除尘设备等都有新的突破,国产化率逐步提高。

煤矸石综合利用以大宗量利用为重点,将煤矸石发电、煤矸石建材及其制品、复垦回填以及煤矸石山无公害化处理等大宗量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。

2　煤矸石
Ο
2.1　煤矸石的基本特征
阳新铝厂与美亚电力有限公司合作,在阳新县韦
源口与黄颡口两镇交界处建设2×150MW 坑口煤矸石发电厂,并以煤、矸混合开采方式合作开发七约矿区的煤炭、煤矸石资源。

煤矸石层主要为一套与煤共生的碎屑颗粒较细的含炭质岩层,岩石颜色以黑、灰黑色为其特征,岩性为薄层炭质泥(页)岩。

位于煤层顶、底板的炭质泥岩、黑色泥岩、黑色粉砂质泥岩及不可采煤层,均为煤矸石层,热值在013MT/kg ～12155MT/kg 之间。

其特征为薄～页片状,结构松散,微层理发育,含黄铁矿结核、煤线及炭质滑面,风化后呈碎片状,岩石强度极低。

该层位较稳定,主要位于煤层顶、底部,一般呈藕节状或似层状分布。

厚度为0～18189m ,平均为4131m 。

根据钻孔及巷道的揭露情况,炭质泥(页)岩一般位于煤层的顶底板,其中顶板为赋存的主要层位。

而黑色粉砂质泥岩一般则位于炭质泥(页)岩的上覆岩层。

2.2　煤矸石的质量
原勘探工作已基本查明煤矸石的岩性、厚度特征,但未对煤矸石的质量进行评价,取样化验资料较少。

通过对七约矿区生产矿井巷道中取样测试,煤矸石化验结果为:水分(W ad )0178%～1106%,平均0197%;灰份
(Ad )59188%～84133%,平均71118%;全硫(S td )2185%
～5101%,平均3177%;弹筒发热量(Qbad)3154MJ/kg ～
收稿日期63作者简介刘又林(6),男,高级工程师,煤田地质与勘探专业,中国地质学会会员。

Ο七约山矿区煤矸石资源地质勘查报告。

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:200-10-0
:191-
11102MJ/kg,平均7127MJ/kg;高位发热量(Qgr d) 2183MJ/kg～10133MJ/kg,平均6158MJ/kg;容重(d
20
)2131t/m3～2171t/m3,平均2152t/m3;灰熔点> 1450℃,灰成份主要为铝硅酸盐,占总灰份的7815%,其次为三氧化二铁占10193%,氧化钙占3107%,三氧化硫占2108%,由于铝硅酸盐含量高,造成煤矸石灰熔点高,三氧化二铁及三氧化硫含量较高,主要是黄铁矿含量较高所致,也是煤矸石含硫高的主要原因。

3　煤矸石资源的开采价值及开采技术条件
3.1　煤矸石开采及加工利用
七约矿区煤矸石赋存情况较好,从测试结果看,发热量大于412MJ/kg可用作循环流床锅炉的燃料煤矸石经煤矸石资源储量估算约有1亿吨左右。

原七约山矿务局在煤矸石综合利用方面作了大量的工作:1981年该局委托“武汉建材学院硅工系”做过《煤矸石作建材研究小结》,以煤矸石为主料生产水泥。

1989年“湖北省建筑材料工业研究设计院”提交《湖北省七约山矿务局煤矸石水泥厂建设工程初步设计说明书》,七约矿区煤矸石主要由粘土矿物组成,经武汉工业大学12年的试验和黄石市建材厂生产性试验结果,用煤矸石作水泥原料替代粘土可烧制较高标号的水泥。

用电厂的炉渣每年可生产100万吨水泥,此外还可以生产炉灰砖。

1990年该局又作过《1215K W煤矸石发电厂可行性研究报告》七约矿区煤矸石的开发利用在技术上是可行的。

充分利用煤矸石,实行综合利用,将煤矸石用以发电、建材及制品。

是不占压土地无公害化处理的方向。

因此煤矸石的开采不会产生地质环境灾害,利用煤矸石作循环流化床锅炉的燃料,起到了一定的环保作用。

3.2　煤矸石开采技术条件
煤矸石作为煤层的顶、底板及煤层夹矸。

它的开采技术条件以开采煤层为前提,与开采煤层一样,对水文地质、顶底板岩性、瓦斯、煤尘、自燃等,要充分了解研究。

七约矿区的开发已有二十多年历史。

“黄石煤矿设计院”对七约矿区的茅村、七约两井田作过多次开采设计并论证,开采技术条件是具备的。

鉴于七约矿区都是恢复建设矿井,且一部分煤矸石资源在老采空区内,如何在安全基础上最大限度地利用资源,提高回收率,在开采设计时,要对开拓方式、开采方法作认真的分析研究。

由于区内煤层的顶板为炭质泥(页)岩、黑色粉砂质泥岩和泥质粉砂岩;底板为粘土岩、粉砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩。

直接顶板为较软岩层,其稳固性差,老顶均为坚硬岩层。

因此,煤层与煤矸石必须实行混合开采,改进采矿方法,并结合矿井的实际情况,制定巷道支撑措施。

在充分利用现有生产矿井,进行资产重组和技术改造的同时,可提高生产能力,提高煤炭资源回采率,延长服务年限,减少资源浪费。

矿区所在地区,开采煤炭历史悠久,经验丰富,黄石地区有不少有经验的工程技术人员、管理人员、熟练工人可以选用。

阳新县政府对开发两井田非常重视,成立了“金海煤炭开发管理区”,专管井田煤矿开发,该地区的经济支柱主要是煤炭生产,已经形成了良好的开发煤炭资源氛围。

4　煤矸石综合利用的经济效益及社会效益
煤矸石的综合开发利用,对调整煤炭行业的产品结构,提高资源的回收率,减少开拓成本,减少投入,分流煤矿富余人员,解决下岗职工再就业、待业人员就业,有利于社会安定。

从环保来看,减少土地压占,解决了自燃的矸石山燃烧时的CO
2
、S O
2
、氮氧化合物、烟尘严重污染大气环境问题,解决了矸石山雨水淋溶作用形成酸性水渗透到地下,污染地下水问题,煤矸电厂使用的新机组用循环流化床锅炉燃烧技术,使氮氧化合物排放降低,矸石中大量的碱性灰分在循环流化床锅炉内燃烧过程中起到对S O2的脱除作用。

装有水膜或多管旋风除尘器,静电布袋等高效除尘器,粉尘排放得到控制,循环流化床锅炉燃烧生成的灰渣活性好,生产建材,复垦造田,实现灰渣零排放。

煤矸石的开采不会产生地质环境灾害。

将煤矸石资源转化为经济优势,可实现社会、环境、经济效益的统一。

利用当地煤炭资源和煤矸石发电,建立坑口电站,是综合利用的有效途径之一,也是国家对产业政策的鼓励。

七约矿区煤矸石资源丰富,原煤及煤矸石具有含硫较高、灰份高的特点,采用洗选技术,降低无机硫的含量和采用循环流化床洁净燃烧用于发电是可行的。

黄石地区及阳新县煤矿开采历史悠久,有一定的开采技术经验,交通便利,开采条件较好,如采取煤、矸混采形式开发利用资源,技术上是可行的,经济上是合算的,特别是可缓解湖北火电几乎全部依靠从省外调煤的局面,解决当地就业,调整煤炭行业单一的产品结构,促进当地经济的发展都具有深远的意义。

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5　煤矸石开发利用综合评价
5.1　煤矸石综合开发利用的可行性
七约矿区煤矸石资源储量丰富,是原煤资源储量的2～3位,原煤含硫较高,如果与煤矸石一起混合开采,采用循环流化床锅炉燃烧用于发电,可以节约开拓成本、回采成本,提高资源回收率,提高劳动生产率,开采技术是可行的,经济上是合理的。

5.2　综合开发利用的主要措施
(1)积极创造条件,改善投资环境,引进外资综合开发煤矸石利用项目,重点抓紧煤矸石发电厂的开工建设。

多渠道开发煤矸石的综合利用。

(2)抓好现有矿井的整顿改造,组建煤、电、运一体化的煤电企业集团,提高抗风险能力。

(3)抓好老矿井恢复建设,应用新技术、新设备、新工艺提高劳动生产率。

(4)积极筹措资金,引进外资。

争取国家对煤矸石综合利用的税费、优惠政策,提高企业的经济效益。

(5)积极引进人才,多层次、多渠道培养技术人才和管理人才。

(6)加强储量管理和煤田地质勘探工作,为煤炭
开发建立后备基地。

(7)做好总体规划设计,建设成一个从人才、技术、资金统一管理;矿、厂、路、电建设相配套;供、产、运、销协调发展的,布局合理、开发正规、生产均衡、可持续性发展的重要能源基地。

6　建议
(1)七约矿区目前归属金海开发区管理,对煤炭及煤矸石资源的开发,阳新县应有一个总体思路和布局,要做好人才、技术、管理、综合开发利用规划,要“依法、安全、科学”办矿。

(2)由于原勘探的主要对象是煤层,目前也无法对采区以下煤矸石进行取样分析,建议在今后的工作中逐步完善。

(3)对原有矿井必须进行技术改造,改井采煤方法,实行“煤、矸”混合开采,提高生产能力及井巷的利用率,以保证电厂的燃料供应。

(4)区内构造较复杂,矿井涌水量较大,实际煤矸混采的经验还相对较少,在生产过程中,应加强矿山地质和水文地质工作,严格按操作规程和规范施工,确保矿井安全。

The C o m pr ehen si ve Ut ili za tio n of Gangue i n the Q iyue M i n e of Yan gxi n
C oun ty of Hube i
L I U Y ou 2lin
(Hu bei Geol og ic a l I n v est iga ti on of C oa l ,Wu han ,Hu bei 430070)
Abstrac t:There exist plenty of gangue s in the Qiyue m ine of Yangxin County in Hubei Pr ovince .The comprehensive uti 2lizati on of gangues thr ough cir culati on fl owing f urnace technique in the power p lant by the m ining p it ha s a bright f uture .I n the paper,the author als o discussed the m ining p lan and conditi ons f or coal and gangue in the m ine .Key wor ds:gangue;co m prehensive utilization;composite m ining of gangue;circulati on fl ow f urnace
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