煤矸石综合利用存在的问题及对策分析

煤矸石综合利用存在的问题及对策分析

摘要：目前我国煤炭开采和加工过程中煤矸石的排放量，大约占有我国工业固

体中废弃物排放量的26%。煤矸石的大量堆积和排放,即占用珍贵的土地资源,又

破坏了矿区生态环境，淋溶水和矸石山自燃又会造成严重的水资源和大气污染。

针对此问题本文阐述了煤矸石的危害及有效利用和资源化及其发展前景。

关键词：煤矸石危害综合利用

1 引言

煤矸石是具有热值的矿物质，可作为造田复垦、燃烧发电、生产建材产品等原料。随着

中国发展对能源需求激增，煤炭的产量和原煤的入洗量都有很大的增长率，煤矸石的排放量

会相应增加。另外煤随着煤炭资源的进一步开采利用，劣质煤炭逐步上升，吨煤排矸率也将

不断提高。因此煤矸石的有效利用和资源化技术发展迫在眉睫，对推动我国可持续发展起到

很大作用。

煤矸石是一种可再利用的资源，但我国综合利用煤矸石的整体水平还比较落后。大力开

展煤矸石的综合利用不仅可以减少土地浪费和对环境的污染，而且对于增加企业的经济效益

也有很积极的促进作用。

2、煤矸石综合利用的主要途径

2.1 煤矸石作为发电燃料

煤矸石含有一定数量的固定碳和挥发分，一般烧失量在10%～30%，发热量一般在

1.68～

2.10mj/kg，有的可达10.50～12.60mj/kg，一般4吨煤矸石约合1吨标准煤发热值，因

此煤矸石可以用来代替燃料。当煤矸石中碳含量>20%，发热量达到6.27～12.55mj/kg时，一

般适宜作为发电燃料。

我国利用煤矸石发电已经形成一定的规模，全国煤矸石电厂装机容量已发展到500万kw。煤矸石发电现在正向大型循环流化床燃烧技术方向发展，逐步改造现有的煤矸石电厂，提高

燃烧效率和综合利用率。煤矸石发电是我国煤矸石综合利用的主要领域。

2.2 生产新型建筑材料

（1）煤矸石制烧结砖

我国利用煤矸石烧结砖，一般采用全内燃焙烧技术，即把煤矸石粉碎制成砖坯，再用传

输带把砖坯送砖炉，不用燃料，可自燃的煤矸石砖坯引燃后迅速生成建筑用砖，自燃过程的

热能又替代了煤矿要用的燃煤锅炉。用煤矸石制砖的主要工艺流程为：破碎一粉磨一搅拌一

压制一成型一干燥一焙烧一成品。矸石砖可以部分或全部代替粘土砖，且强度和耐腐蚀性优

于粘土砖，可作为承重墙、非承重墙及内隔墙等。

（2）煤矸石制水泥

煤矸石已被广泛用于水泥生产，从煅烧后的煤矸石的灰渣化学组成可知，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料，改善水泥的性能。也可以利用

其二氧化硅、三氧化二铝含量高的特点来部分或全部代替黏土配料，使用过火矸等作水泥混

合材技术，烧制各种硅酸盐水泥熟料。以煤矸石为原料生产的水泥有：少熟料水泥、普通硅

酸盐水泥、无熟料水泥等。

（3）作为填充材料

煤矸石具有很好的抗风雨侵蚀性能，具有良好的水稳性。它是一种与碎石土相似的良好

的筑路材料，煤矸石混合料作道路基层材料、公路的稳定层等，其强度、冻稳性和抗温缩防

裂性均能满足多种等级公路的规范要求。其次，煤矸石充填矿井，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。此外，可以进行换土垫层建设。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，同时结合土壤改良，优质农田。

2.3 生产化工产品

煤矸石中含有硫、铝、铁、钙、硅等50多种元素，当煤矸石中某一种或几种元素富集

到具有工业利用价值时，便可提取化工原料或化工产品，主要有：结晶氯化铝、氧化铝、硫

酸铝、硅酸纳、聚合氯化铝、铵明矾等。用煤矸石制取硫酸铝的工艺比较简单，主要工序是

破碎、酸解、过滤提纯、蒸发结晶和脱水烘干，生产工艺简单，产品质量可靠。用煤矸石制

取碱式氯化铝和水玻璃主要工序是通过破碎、焙烧、连续酸溶、浓缩结晶、沸腾分解和配水

聚合等工序，用酸溶法制取聚合氯化铝，或制成水玻璃和碳黑等产品。

2.4 生产合金和提取稀有金属

我国矿产资源一个很大的特点是共伴生矿床占有相当比例，煤矸石一项就占了18%，可

见在煤矸石中提取有用的金属是何等的重要。合金产品主要有：硅铝铁合金、硅铝钛合金等。提取稀有金属主要是指提取镓和钛，在河南省平顶山煤层的顶底板和夹矸中富集有金属镓，

做为稀有金属，镓钛的提取工艺基本相同。

2.5 生产肥料

煤矸石中含有多种农作物生长所必需的的zn、cu、mn等微量元素成分，某些煤矸石中b、zn、cu、co、mn、mo等微量元素的含量是普通土壤的数倍，经过加工可生产有机肥和微

生物肥料，煤矸石肥料生产成本低、肥效长，有广泛的发展前景。这些有机肥和微生物肥料

施于田间不仅可以增加土壤疏松性和透气能力，而且可以改善土壤结构，使有机质和腐植酸

大量增加，提高了土壤肥力。目前全国最大的微生物肥料厂龙口龙盛生物肥料厂年产微生物

肥料6万多吨，其主要成分就是煤矸石、磷矿粉、面粉、骨胶。还有新疆准东矿区神东天隆

科技有限公司年产5万吨腐植酸化肥厂，其主要原料就是露天矿含腐植酸的煤矸石，外加磷

矿粉、添加剂等。

3、煤矸石综合利用中存在的问题及对策

（1）煤矸石综合利用率偏低

许多煤矿生产企业由于多方面的原因，对煤矸石综合利用认识程度低。据统计，我国煤

矸石的综合利用率不到60%，大多局限在烧砖方面，远低于我国煤炭的产出水平。据统计，2017年全国共排放煤矸石8.74亿t，其中6.1亿t用于发电，利用率仅为27%，远远不能满

足煤矸石资源合理利用要求。因此，建议政府相关部门应加强规划引导，进一步加快煤矸石

综合利用电厂建设步伐，构建以煤矸石等低热值燃料发电的循环经济产业链，应将煤矸石综

合利用电厂建设纳入国家电力建设规划。

（2）煤矸石发电装机严重不足

近几年来，我国利用煤矸石进行发电发展迅速，但利用水平不高，特别是在单机高参数、大容量的要求下，部分小型矿区的新建煤矸石综合利用发电项目立项和核准困难，导致资源