煤炭开发与利用中的环境问题及对策

司爱丽 尹锦锋

摘 要：文章主要对煤炭开发与利用中的环境问题进行了阐述，如固体污染、空气污染等。针对这些问题采取了几种相应措施，以减少煤炭开发与利用过程中对环境造成的破坏问题。

关键词：煤炭；环境问题；对策

能源是推动经济和社会发展的重要物质基础。中国能源以煤炭为主，煤炭开发、利用带来了严重的污染：固体污染、水体污染、噪声污染、粉尘污染、空气污染等方面。现实生产中此类例子很多，比如：田庄选煤厂、四矿、天宏焦化、神马尼龙等。

1 煤炭开发过程中的环境问题及对策

1.1 煤炭开发过程中产生的固体废物

煤矸石是煤炭开采、洗选过程中排除的主要固体废物，现已积存30多亿吨，且每年仍以1.5亿～2.0亿吨排向地面。煤矸石大量排放不仅占据了大量的土地，而且对空气造成了一定程度的污染，比如煤矸石能排放出二氧化硫、硫化氢等有毒气体。煤矸石大量堆积还有可能引发爆炸。

煤矸石是成煤过程中与煤共生的含碳量低的碳质、泥质、沙质等岩石。煤矸石按主要矿物含量，分为黏土岩类、砂质岩类，碳酸盐类、铝质岩类。针对煤矸石造成的环境问题，依据煤矸石的物理化学性质，可采取如下措施：

1.1.1 生产煤矸石砖

利用煤矸石制砖包括用煤矸石生产烧结砖、内燃砖和超内燃砖。比如焦煤集团中马选煤厂就有矸砖厂，中平能化集团也有自己的矸砖厂。

1.1.2 生产水泥

（1）普通硅酸盐水泥；（2）火山灰质硅酸盐水泥；（3）煤矸石无熟料水泥

1.1.3 生产空心砌块

煤矸石混凝土空心砌块是以煤矸石无熟料水泥作胶结剂，破碎的自然煤矸石为粗细骨料，加适量水搅拌配制成半硬性混凝土，经振动成型，蒸汽养护而制成的一种墙体材料。煤矸石空心砌块的生产工艺和粉煤灰砌块的生产工艺基本相同。在生产过程中要注意砌块的成型和护养问题，要根据生产砌块的规格选择合适的成型机。

④生产轻骨料

用煤矸石可生产两种类型的轻骨料；一种是用烧结机烧制的烧结型煤矸石多孔烧结料；一种是用回转窑生产的膨胀型煤矸石陶粒。这两种类型轻骨料都是以煤矸石为主要原料。对于生产多孔烧结料的煤矸石要求其含碳量比较高。对于生产陶粒的煤矸石，对含碳量的要求比较严格。两者都必须满足适于生产轻骨料的原料要求，及原料必须含有在熔融温度条件下，能够分散或者与其他成分发生反应而释放出气体的物质成分。

1.2 煤炭开发过程中的废水

中国北方约有70%的煤矿严重缺水。然后，全国煤矿区每年因采煤外排矿井水约22亿吨，选煤外排水0.28亿吨，外排其他工业废水0.3亿吨。这些水的外排不仅造成了环境污染而且也造成了资源浪费。针对这个问题，煤矿开采、选煤过程中排出的废水作如下处理：

洗煤过程中产生的废水、矿井水（经过沉淀）与石灰乳发生中和反应，处理过的水进行循环使用，同时还可以回收煤泥。这是对酸性废水的综合处理方法。同时也可以根据水质的不同采取不同的处理方法，比如洁净矿井水通常是奥灰水，砂岩裂隙水，第四纪冲积曾水及少量老空积水。这类矿井水水质好，pH值中性，矿化度低，不含有毒、有害离子，低浊度，经消毒处理后，可直接作生活用水。

1.3 煤炭开采产生的煤气层

据初步测算，中国每年通过煤矿井下通风排放的煤层气约有100亿立方米，为全国甲烷排放总量的29%。这不仅对区域环境造成严重影响，而且也影响全国大气环境。针对这些问题，可以对煤层气进行有效的开采和利用。

煤层气开采的方法主要有：煤层气开采的井下钻孔方法和煤层气开采的地面钻孔方法。

煤层气利用：①煤层气作燃料（作民用燃料、发电燃料和动力燃料）。②煤层气作化工原料（可生产合成氨、合成甲醇、合成氢氰酸、合成二硫化碳、制炭黑等化工产品）。

煤层气是介于石油天然气和煤炭之间的新兴产业，以气代煤开发利用，为矿区和附近城镇居民提供清洁、方便、经济的燃料，不仅能提高居民生活质量，同时也改善了环境，并减少了能源交通运输负荷。

1.4 煤炭开采土地的破坏

煤炭开采造成的地面塌陷对全国生态环境的破坏日益严重。有些地区由于煤炭大量开采造成建房受到一定程度限制，比如焦作市就是一个典型的例子，建房时高层比较少。有些地区沙漠化比较严重像内蒙。

为减轻由于煤层开采产生的地表沉陷，在开采技术上可以采取减少煤炭采出，或者对采空区加以充填。在开采方法上有房柱式开采、条带式开采和分层间歇式开采可以选择，关键在于经济上的合理性。

总之，每个矿的生产都会带来这些方面的污染，比如中平能化集团、神华集团、焦煤集团等。

2 煤燃烧利用中的环境问题及政策

煤燃烧过程中产生的烟尘、氮氧化物、二氧化硫等大量有害污染物，成为大气的主要污染源。中国燃煤产生的粉尘排放量约占粉尘总排放量的70%；而燃烧排放的二氧化硫约占总排放量的90%；氮氧化物约占排放量的70%。因此直接燃烧煤炭，使中国大气污染十分严重。

例如：近几十年来，河南、内蒙、山西等超强开采煤炭，大力发展煤炭洗选加工及炼焦工业，造成严重的环境污染。随着国民经济的持续发展，煤炭的消费量将继续增长，这将会使中国城市中的烟尘、氮氧化物、二氧化硫等大量有害污染物变得更加严竣。针对这些问题可采取如下措施：

2.1 煤炭洁净燃烧技术

2.1.1 控制煤炭燃烧时的着火点、燃烧过程（炉温、二次风与粉煤气流混合时机、空气动力场等）以及煤炭燃烧过程中结渣问题处理。对于煤炭结渣问题可以采取人为添加矿物质等方法改变其结渣性能。

2.1.2 采用先进的燃烧设备，如采用低氮氧化物燃烧器、火焰稳定船式直流型燃烧器等。

2.2 烟道气净化技术

烟气净化技术主要包括烟气除尘、烟气脱硫和烟气脱硝三大技术。

2.2.1 烟气除尘主要采用的设备有旋风除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器及电除尘器。

2.2.2 烟气脱硫主要有干法和湿法两大类。干法主要有喷雾干燥法、活性炭/活性焦催化氧化吸附法等。湿法主要有石膏法烟气脱硫技术、海水脱硫技术、磷铵肥法烟气脱硫技术等。

2.2.3 烟气脱硝主要有选择性催化还原烟气脱硝技术、选择性非催化还原烟气脱硝技术、烟气联合脱硫、脱硝技术等。

总之，煤炭开发加工利用过程中，给环境带来了很大的污染与破坏，而我国又以煤炭作为主要能源，所以我们在煤炭开发利用过程中应该采取有效措施，避免或降低这些问题的出现。