煤矸石综合利用现状及前景

煤矸石综合利用现状及前景

关杰李英顺上海第二工业大学环境工程系上海中国矿业大学北京化学与环境工程学院北京【摘要】煤矸石是煤在开采和洁净煤生产过程中的一种固体废弃物长期堆积不仅占用大量耕地而且严重污染环境。对其有效利用和资源化已成为一个新的经济增长点。本文在阐述煤矸石综合利用现状的同时指出了存在的问题、解决方法及发展前景。【关键词】固体废弃物煤矸石综合利用可持续发展中图分类号文献标识码文章编号—一一∞为了保证国民经济的高速发展我国煤炭的生产量逐年增加目前已占到全世界的三分之一年我国煤炭产量达到亿【¨其中煤矸石占当年煤炭产量的一。目前累计堆有煤矸石山多座约亿占地万以上而且每年约以亿的速度递增每年形成新增占地多甜。因为大量的煤矸石堆积未能利用和处置给环境带来了巨大的污染如侵占耕地自燃所产生的有毒有害气体对大气的污染风蚀扬尘及淋溶水污染等。因此合理利用煤矸石既可以保护环境又可以利用其富含的有价能源和资源。煤矸石的化学组成煤矸石的矿物成分以粘土矿物和石英为主常见矿物为高岭土、蒙脱石、伊利石、石英、长石、云母和绿泥石类。除石英和长石外以上矿物均属于层状结构硅酸盐这是煤矸石矿物成分的一个特点。煤矸石常规的主要化学成分见表。表煤矸石的常规化学组成业№埯№——一—煤矸石的利用途径国外现状世

界各国越来越重视煤矸石的处理和利用并制定了一些保护性政策。美国政府通过多项政策鼓励发展煤矸石发电和土地复垦严格执行露天开采控制和复田法年颁布要求采矿权必须配以相应的复垦任务煤炭公司要交纳环保复垦保证金开采结束后经验收观察年确认后再返还。在德国煤矸石利用的主要措施是一部分利用风力充填井下采空区另一部分通过加工筛选作为建筑材料。在俄罗斯除作为井下采空区的充填材料及用于道路工程、生产建筑材料外还对有机质以上的煤矸石生产有机矿物肥料可使农作物稳产。波兰水泥工业采用海尔得克斯公司的选煤矸石作水泥原料。用煤矸石作水泥原料有很多优点矸石含可燃物质其热值约为×一×】可使燃料消耗降低左右矸石中含氧化铁熔剂煅烧过程中可以降低熟料烧成温度并在窑衬上形成玻璃层起到保护作用延长窑衬寿命使耐火材料耗量降低一。增加窑的运转时间。总之各国的煤矸石利用的程度因组成、环境要求及各国的政策而异同时也制定了一些保护性政策比较典型的是政府要求用于洁净能源并进行立法。我国煤矸石资源及综合利用现状据统计目前我国煤矸石保守存量为亿主要分布在山西、山东、黑龙江、河北、辽宁、安徽等产煤区。利用率最高的是山东省年全国煤矸石综合利用量【达到万比年增加万综合利用率由年的上升到提高了个百分点结束了“八五”时期在左右长期徘徊的局面。五年累计综合利用煤矸石【亿年均增长

率为累计节约能源折合标准煤约万节约土地万多亩煤矸石综合利用成为煤炭企业新的经济增长点。根据矸石热值、含碳量、矿物质含量不同可以有不同的用途低位发热量在—、碳含量的煤矸石适合于作为锅炉燃料低位发热量万方数据关杰等煤矸石综合利用现状及前景�9�9�9�9在—碳含量在的煤矸石适宜于造砖、水泥和其他建筑材料低位发热量小于灰分含量在的煤矸石适宜于复垦、筑坝和铺路材料有机物含量较高的还适宜于生产有机肥料。煤矸石发电用于发电的煤矸石发热量要在—【国家政策明确规定推广应用循环硫化床燃烧并采用脱硫及静电除尘技术。到年底全国已建成并投产煤矸石发电厂【多座总装机容量万。问题集中表现在国家鼓励发展政策不到位监管力度滞后技术水平偏低环保措施跟不上并网发电难度大等诸多问题。煤矸石建材煤矸石制砖。我国利用煤矸石烧结砖四驯一般采用全内燃焙烧技术即用煤矸石自身的发热量提供的热能来完成干燥和焙烧的工艺过程基本不需外加燃料。但产品的成本普遍偏高另外砖的放射性也是值得考虑的问题。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煤矸石的含碳量不要过大以低于为宜。有两种烧制方法成球法与非成球法。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、蒸汽养护制成的墙体材料产品标号可达

静。煤矸石代替粘土生产水泥。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部分或全部粘土生产普通

水泥能提高熟料质量。用煤矸石【作水泥原料的生产工艺过程与生产普通水泥基本相同。但应注意煤中的硫所带来的污染。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的活性可掺入水泥中作活性混合材料与熟料和石

膏按比例配合后进入水泥磨磨细。煤矸石的掺入量取决于水泥品种和标号在水泥熟料中掺入煤矸石可制得—普通硅酸

盐水泥掺量超过时按国家规定为火山灰硅酸盐水泥。提取化工产品煤矸石中可利用的矿物元素主要是、虬、、岛和、、等。她的高铝煤矸石可用来制炼钢高效脱氧剂硅铝铁合金、水玻璃、氢氧化铝、碱式氯化铝净水剂、制造硫酸铝和铵明矾的烧结料等。另外含嗡较高的煤矸石氧化产生的是污染环境的罪魁祸首而硫又是重要的化工原料从煤矸石中回收

硫铁矿如抽提硫酸具有较高的生态效益和经济效益。煤矸石复垦绿化对于不好处理或处理价值较低的可以考虑充填塌

陷区或埋填造地。方法是在造地的片区上先将熟化表土转移然后垫铺岩石及自燃矸石至一定厚度碾压整平再将熟化土

覆盖如此分片区逐年扩展可造就大面积平地和台阶地同时

结合土壤改良再造优质农田。回填矿井采空区或铺路材料采用煤矸石不出井的采煤生产工艺充填采空区减少矸石排放

量和地表下沉量采用煤矸石充填废弃矿井。在道路、堤坝【等

工程建设中采用以煤矸石代替粘土作基材增加稳固性。当前煤矸石综合利用工作中存在的主要问题煤矸石综合利用总体水平不高主要表现在技术装备落后企业规模小发展后劲不足竞争能力弱等方面。目前煤矸石综合利用技术装备水平达到国际世纪年代先进水平的比例还不足一些技术含量高的煤矸石综合利用技术还未得到广泛应用。企业规模普遍偏小如全国煤矸石砖厂的平均生产能力【】不足万块标准砖且品种单一不能适应市场需要产品附加值低竞争能力较差。地区发展不平衡在能源相对短缺的地区煤矸石综合利用发展较快【驯如华东地区、西南地区煤矸石综合利用率一般在以上高于全国平均水平个百分点其中山东四重庆。而在煤炭资源相对丰富的地区如山西、陕西和东北地区等煤矸石综合利用发展较慢。优惠政策落实难目前国家已经出台的优惠政策在某些地区还存在落实难和可操作性不强的问题存在着项目审批难、并网发电难、政策落实难严重挫伤了企业开展对煤矸石综合利用的积极性。缺乏资金渠道各地区普遍反映煤矸石综合利用项目在资金上得不到保证投入严重不足。目前国家没有专项资金扶持原有的煤矸石综合利用专项资金已被取消而新的融资渠道还没有形成企业筹措资金困难一些煤矸石发电、煤矸石建材项目难以落实给煤矸石的扩大再利用带来不便。企业经营管理体制落后目前煤矸石电厂和某些煤矸石建材企业大多不是独立核算单位这种经营管理体制