福建省煤矿综合利用学科发展报告



福建省煤矿综合利用学科发展报告

福建省能源研究会

根据福建省煤炭资源状况，阐述我省煤矿综合利用资源、煤炭洗选、煤矸石利用和洁净煤技术等方面的发展现状，提出我省煤矿综合利用技术的发展方向和目标，展望煤矿综合利用技术的发展趋势。

煤矿 综合利用技术 煤炭资源 发展展望 学科报告

1 概述

福建省复杂的地质构造和地壳运动，形成品种单一、高变质的无烟煤。福建省探明煤炭地质储量有14.7亿吨，是经济发展中不可缺少的资源。煤炭在燃烧或气化前，通过经济的洗选加工排除原煤中大量的矸石、灰分、硫分，为后续深加工和转化创造必要的条件，同时也为燃烧后昂贵的烟气净化和污染控制等减轻负担，按照循环经济的要求，大力推进煤炭废弃物的资源化利用，做好煤矸石综合利用和发展水煤浆、型煤、粉煤灰处理和煤炭气化技术，增进资源转化效益，不仅有利于煤炭工业可持续发展和煤炭行业结构的调整，也是建设资源节约型社会的有效措施。

2 福建省煤矿综合利用工程发展简况

2.1 福建省煤矿综合利用产业发展历程

福建省煤矿综合利用产业的探索历程，在理念上实现了由轻视到重视，由关注经济效益向可持续发展的转变,由环境的表象化治理向深层次的环保迈进,综合利用产业持续稳定,呈现出产业与企业和谐发展的良好态势。

2.1.1第一阶段:初期探索阶段

20世纪50年代后期，随着国营煤矿和地方煤矿的开发，煤矿综合利用处于低级利用阶段，主要表现为：煤矿开采的矸石采用堆积法，每一个在建和生产的煤矿，都有一个从设计开始就确定的矸石山。矸石山的形成主要有两种形式：一是利用山谷地形，沿着等高线，采用翻斗车侧翻排入山沟，等沟填平后再采用卸矸架平地造山，形成矸石山；二是利用煤矿固有的平地或斜坡，安装翻矸架，利用提矸绞车将矿车拉到卸矸架上前翻或侧翻倒下矸石，随着卸矸架的前移和堆高形成矸石山。这些矸石山都是矿上的废弃物，没有进行开发利用，长年堆放。

原煤的加工利用主要体现：一是原煤上井后没有进行洗选，在提升煤炭质量的前提下，主要是对煤炭的初加工（即筛选），这种粗放的加工方式持续了相当一段时间。

利用本省无烟煤进行综合利用主要表现在：一是为了解决城乡的燃料问题，大力发展蜂窝煤加工，全省各地市的燃料公司均建立规模不一的煤球厂，其中福州市的煤球厂规模最大，仅一个东站煤场的东风煤球厂，经多次扩建，年产10万吨蜂窝煤，据不完全统计，全省的蜂窝煤产量约为300万吨。

石灰碳化煤球是这个时期煤炭综合利用的最大成果。永春化肥厂于1969年底实现了全用煤球制气，1978年获全国科学大会科技成果奖，开创了无烟煤生产化肥的历史，并推广到全国各合成氨化肥厂生产中，产生了巨大的经济效益和社会效益。

2.1.2第二阶段:逐步实施阶段

煤炭在一次能源消费构成中将长期占据主导地位，但是，煤炭高效洁净利用难度大，带来了严重的环境污染和生态破坏。因此，煤炭的综合利用被提到日程中来，特别是对煤炭开采、转换、加工提出更高的要求。

在这个阶段，煤矸石的利用开始从堆弃进入回用的过程，一是利用矸石进行筑路填方；二是在环保的要求下，对矸石山进行绿化；三是水泥开始将煤矸石作为辅料渗烧。

原煤的加工以体现质量和效益为中心，特别是科技创新理念的普及，将煤炭加工利用提到一个新的高度，主要体现在：在原有分选和筛分的基础上，进行多种洗选加工的试验。上世纪70年代，省苏邦煤矿雁石发运站率先引进北京煤炭设计研究院的风选技术；80年代，邵武煤矿采用水采工艺，配套引进无烟煤跳汰洗煤工艺；这个时期投产的煤矿大多配套有筛选厂，除了配置有拣矸皮带进行人工拣矸外，还利用重型振动筛或其筛分设备进行分级，分品种分级别售煤，取得一定的经济效益。

2.1.3第三阶段：全面推广阶段

近年来，煤矿综合利用工程提到了可持续发展的高度，得到飞速的发展。《大宗工业固体废物综合利用“十二五规划》把煤矸石、粉煤灰的综合利用列为重点领域；《福建省人民政府关于加快循环经济发展的意见》提出支持矿产尾矿综合利用项目的建设。我省煤矿综合利用技术全面推进。

2.2 福建省煤矿综合利用的发展前景

2.2.1煤炭资源总量概述

截止2010年底，全省累计探明煤炭资源量约14.7亿吨，保有可利用资源量约10亿吨，后备资源可利用资源量约3亿吨。全省煤炭资源稳定均衡生产可采期约28年，详见表1。

表1 福建省煤田地质探明储量表

全省探明量14.7亿吨储量中，工业储量约7.7亿吨，远景储量约为7.0亿吨。我省煤炭资源特点：一是保有储量少，属南方缺煤省份之一；二是煤炭品种单一，以无烟煤为主，占全省总量的98.0%以上；全省煤炭产量由2005年的约1600万吨升至2010年的约2200万吨，每年排放矸石约660万吨。煤炭产业集中度明显提高，确保了全省经济社会发展对自产煤炭的需求。

2.2.2煤质特征

由于赋存条件的差异，闽西、闽北所产煤炭的煤质则有差异。其中，龙岩坑柄矿、田螺形矿所产块煤煤质最优，深受用户的欢迎。福建省煤炭除漳平煤矿为瘦烟煤外，其余各煤矿均属高变质的一号、二号无烟煤，鉴于地质构造复杂，煤层夹矸，顶板较破碎，致使原煤质量较差，属于高变质、低挥发份、低磷、低中硫、低中灰分、中高发热量的无烟煤。但经过筛分拣矸、洗选后，商品煤质量有较大幅度的提高。如福建省最早进行无烟煤洗选的邵武煤矿，入洗原煤的质量指标是：灰分40%～45%，固定碳45%～55%，挥发分为3%～5%，而洗精煤的质量指标是：灰分20%，固定碳70%～75%，挥发分2%～3%，灰熔点1250℃～1285℃。福建省当属于易选、可选煤。

2.2.3煤矿综合利用发展前景

煤炭高效、洁净、经济综合利用是可持续发展能源系统的核心。如何依托煤炭加工利用新技术，实现煤炭资源的综合利用和深度加工增值是亟待解决的问题。目前，我省煤矿综合利用技术得到长足的发展，选煤新技术除传统的筛选、重选、浮选等选煤方法外，近年来选煤技术发展很快，如自生介质螺旋滚筒分选已经运用于生产实践。煤炭深度加工主要可提取煤基材料、碳复合材料和碳分子筛与炭黑，以及发展气化型煤技术、固硫洁净型煤技术、空腔型煤技术、炉前型煤技术等。煤矸石综合利用的主要途径有:矸石发电、制砖、高科技深加工等，同时发展以煤矸石为载体来生产优质、高效、营养全面、对环境无污染的无机复合肥和微生物肥料等新型肥料。

煤矿综合利用要求通过对资源采取“3R”原则(即资源减量化、资源再使用和资源循环利用)，以达到高效利用和循环利用，产生最少的废料；把煤矿的清洁生产和废弃物综合利用融为一体，使“自然资源—粗放型工业—产品—污染排放”的线性经济，转变为“自然资源—循环利用型工业—绿色产品—再生资源深加工业—绿色产品”的循环经济，就是要以煤为基础，依托矿区的煤矸石、粉煤灰、矿井水、采煤塌陷地复垦的土地等资源，通过建立煤矸石发电、制砖、动力配煤、型煤和煤炭气化等循环利用型工业，使煤炭废料和余能多次回收复用，物质合理循环，价值逐级增值，形成各生态链之间互为资源、共耗废料、相得益彰，用尽量少的资源、能源来达到发展经济的目的，减少废物的排放，减轻对生态环境的破环的目的。

通往煤矸石、水煤浆、型煤、粉煤灰处理和煤炭气化等综合利用项目。实现矿区资源优化配置，形成煤炭—电力—化工—建材多元化经营体系，延长产业链，促进煤炭产业结构调整，培植煤矿的后续产业。

3 福建省煤矿综合利用发展现状

3.1 煤炭洗选工艺

煤炭经洗选后可显著降低灰分和硫分的含量，这样可以减少燃烧后烟尘、二氧化硫等污染物的排放。煤炭冼选主要采用物理选煤和化学选煤二种方法，物理法是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选。化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺过程。目前福建省煤炭工业主要采用物理选煤。

3.1.1无烟煤洗选加工现状

根据用户对煤质的要求，福建省无烟煤洗选加工的主要任务是降低煤中的灰分和硫分，具体说就是使混杂在原煤中的矸石、煤矸共生的夹矸煤按它们的比重、外形和其他物理性质方面的差别加以分离。原煤经过洗选、筛选、分级、脱水可以得到不同质量、品种、规格、适销对路的商品煤。

3.1.2筛选

目前省属煤矿大多设有矿区集中筛选系统，已建成7个集中筛选厂，筛选能力为480万吨／年，具有各级分选能力。大部分局、矿块煤畅销、筛到6mm以上，部分块煤筛到+50mm以上。

筛分是一种原始的干式分选工艺，目前已越来越不能适应环保对低硫分的要求，因此部分筛选厂对现有生产流程进行改造，增加洗选工艺。

3.1.3简易跳汰洗煤

这种选煤工艺是使混有矸石的原煤在分选机中，利用风与水造成的上下振荡的脉动水流，使煤和矸石按比重进行分选的过程。邵武煤矿于上世纪80年代初建成以简易跳汰工艺为主的选煤车间，随后扩建成30万吨／年的选煤厂，这种工艺分选效率较高，质量易控制，入选粒度范围广，一般情况效率可达70%～80%，入洗粒度0～100mm。

3.1.4自生介质螺旋滚筒洗煤

自生介质螺旋滚筒选煤工艺和设备是我省从比利时引进的，由原福建省永定煤矿机械厂研制生产。LZ吨18/90型自生介质螺旋滚筒选煤机于1991年12月通过煤科院技术发展局的技术鉴定。该机介质为煤水混合悬浮液，工艺布置紧凑、流程简单、分选块煤效果好、投资省，适合于中小型煤矿用于易选及中等可选的无烟煤。

自生介质螺旋滚筒分选的工艺原理是：原煤由中转仓经皮带机进入料溜槽，随一定速度的介质流到螺旋分选筒的中部，滚筒内原煤及矿浆随滚筒作逆时针回转，在筒内螺旋隔条的作用下，净煤和矸石在密度大小中分层，精煤处于流体上层，在介质流的携带下越过一道道螺旋隔条到排料端排出，进入块煤脱水筛，而沉在底层的重物料矸石和煤矸石则被螺旋隔条送到滚筒的另一端排出。

永安煤业丰海筛选厂在原有筛分基础上，增加一套螺旋滚筒洗煤机，入洗能力为30万吨／年，入洗粒度25～70mm。＋120mm以上块煤破碎成－70mm入洗，洗煤产品为精块、矸石、末煤、煤泥四种，毛煤洗选后，块煤灰分约17%，煤泥灰分为30%。

永安煤业西洋筛选厂的螺旋滚筒洗煤机入洗粒度为13～50mm，洗出的精块煤、矸石、末煤、煤泥四个品种，其分别占入洗原料煤的48%、25%、27%（后二个品种），该厂设有旋流筛和高频振动筛处理煤泥，处理深度至0.25mm，处理量占煤泥量的35%。

3.1.5重介质选煤技术

重介质选煤以其分选效率高、对煤质适应性强、可实现低密度分选和易于实现自动控制等优点，深受世界各产煤大 国的重视。龙岩市文翔矿业有限公司主要是利用国内领先的重介质选煤技术和重介质旋流器等设备进行煤炭深加工，年产清洁煤45万吨。该项目不仅经济效益高、而且十分环保，对当地煤炭产业的升级将起到很大的推动和促进作用。

3.2 水煤浆

3.2.1水煤浆的特性

水煤浆是一种由70%左右的煤粉，30%左右的水和少量药剂混合制备而成的液体，可以像油一样泵送、雾化、储运，并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。

水煤浆利用储量丰富、价格低廉的煤炭作为主要原料，使用浮选精煤或水洗煤进行研磨加工、细化，再辅以27%～35%的水和约1%的化学添加剂，经过多道严密工序，层层筛除煤炭中不能充分燃烧的成份及产生污染的硫、灰等杂质，只将炭本质留下来，制出性能像油的水煤浆。水煤浆具有浓度高、流变性好、便于运输、耐储存等特点。

水煤浆锅炉以水煤浆为主要燃料，经搅拌、泵送、过滤后，在浆枪喷头内混入压缩空气，经雾化后喷入预热炉膛点燃。水煤浆在炉膛里进行充分混合燃烧，燃烬率为98%以上。高温烟气对锅炉受热面进行加热，然后进入尾部对受热面进行余热交换利用，最后尾气通过除尘器净化，排入大气。经权威机构检测，一般水煤浆锅炉热效率达到86%以上，各项排放指标均优于国家标准（GWPB3—1999二类地区），可达到国家一类地区标准。水煤浆技术指标见表2。

表2 水煤浆技术指标

3.2.2水煤浆的应用情况

上世纪90年代末，福建省煤炭工业科学研究所协同集美大学和福建省能源研究会共同开展“福建无烟煤制浆及其燃烧技术”项目的科研攻关试验，并委托国家水煤浆工程技术研究中心进行水煤浆成浆性试验，结果表明：利用福建省翠屏山无烟煤为原料煤，采用球磨机干法磨煤工艺，A4#分散剂加入量为0.9%，稳定剂加入量为0.1‰，搅拌剪切装置叶轮转速为500r/min，剪切时间为4h情况下，可制得浓度和稳定性分别为60%和48h的水煤浆。

2008年6月，由省经贸委主办的“福建省水煤浆技术推广会”，吸引了我省石狮、晋江、闽清、德化等地的应用水煤浆企业及省内外专家和省市有关部门120多人参加，为水煤浆的应用推波助澜，起到很好的作用。

2008年6月，福建第一台6吨/h燃水煤浆蒸汽锅炉在福星（厦门）饲料有限公司投入运行，调试正常后通过技术监督局验收。

2008年7月，由石狮清源印染公司投资，与福州大学环境与资源学院、国家水煤浆工程技术研究中心联合研发新型的水煤浆制备技术，一期工程计划投资7000多万元，年产水煤浆50万吨，该项目是福建省2008年企业技术创新重点项目。

2011年11月，由福建清源科技有限公司投资的水煤浆环保应用技术项目，在晋江伍堡工业区旗下的6家印染企业正式投入运行。该项目制定一期年产65万吨、远期年产200万吨水煤浆的建设目标。水煤浆环保应用技术投入运行后，一期年节能量可达4.78万吨标煤。

南安市95条陶瓷生产线通过水煤浆节能技术改造，每年可节约标准煤6万吨。

另外，我省部分公司的锅炉经改造后应用水煤浆，详见表3。

表3 部分公司锅炉应用水煤浆情况

3.2.3水煤浆应用的鼓励政策

为了加快水煤浆的推广应用，2012年6月5日，省经贸委、省环保厅、省物价局出台《关于水煤浆应用试点的实施意见》（闽经贸环资[2012]368号），鼓励以合同能源管理方式实施锅炉改造项目，根据项目节能量按投资比例奖励节能服务公司和用能单位，对符合国家奖励条件的合同能源管理项目，每节约一吨标准煤奖励500元，符合本省奖励条件的，每节约一吨标准煤奖励300元。这对于企业推广应用水煤浆将起到积极的作用。

3.3 煤矸石的综合利用

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物,煤矸石的大量排放和堆积不仅严重污染环境,而且对社会和经济发展危害极大。进行煤矸石综合利用和矿区景观重建与生态恢复,解决煤矸石污染问题,具有重大和深远的意义。

3.3.1制砖

制砖采用的煤矸石发热值一般在8.00～11.00MJ/kg。我省利用矸石制砖，主要是利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，仅在煤矸石发热量较低时才向煤矸石中掺入少量煤炭。只是煤矸石烧制砖的工艺比粘土制砖工艺增加了一道粉碎工序。风化后的煤矸石添加少量的胶结材料和激活剂生产的煤矸石砖，具有独特力学性质和抗冻性等优点均达到GB/吨5101-85规定的100#标准。

2007年11月，位于将乐县积善高新科技工业园区的沙县腾飞实业综合场投资800多万元开发的煤矸石多孔砖生产线投产。该项目每年可生产煤矸石多孔砖4000万块标砖。项目投产后，每年可利用三化公司的热电锅炉燃煤灰、渣12万余吨，消化将乐当地煤矿的煤矸石15万吨。

2009年7月，邵武煤业公司投资1500万元，采用国内最先进的隧道窑生产线，年可生产标准砖或空心砖3000万块，年可消耗煤矸石21万吨。

近年来，福建省龙岩市发展了一批新型墙体材料企业。2011年全市生产煤矸石烧结砖15.9亿标块，占墙体材料总量的68%。其中节能型煤矸石烧结多孔砖4.5亿标块，煤矸石、粉煤灰烧结实心砖4.5亿标块。2011年墙体材料生产企业共计利用煤矸石185万吨，粉煤灰62万吨。

新罗区针对全区176家矿业企业产生的煤矸石等尾矿，提出“机砖建材、烧结做水泥配料、工程填料和复垦回填、矸石山无害化处置”思路，推动重点矿业乡镇尾矿的再资源化。目前，该区引进煤矸石综合开发利用项目3个，总投资近亿元，每年消耗煤矸石达35万吨以上。新罗区紫金建材有限公司等6家企业生产1亿多块。2013年1月6日，永定县坎市镇新型建材公司利用民间资金3000多万元兴建全自动化的煤矸石机砖生产线，利用煤矸石、粉煤灰等工业废料生产空心砖，日产标准煤矸石空心砖10万块，日消耗煤矸石200吨左右。永春县利用煤矿产生大量煤矸石的优势，相继投产3条矸石制砖生产线，年产矸石砖近1亿标块。

2011年12月，永安市桂龙新型建材公司以煤矸石为主要原材料，按照国家产业政策要求，投资3000万元建成2条全自动采用煤矸石、页岩替代粘土的新型环保机砖生产线，年生产量可达5000万标块，年可实现产值2000多万元。

2013年来，福建省大田县充分利用地方资源优势，变废为宝，大力开发煤矸石烧结多孔砖生产线，墙材革新工作取得明显成效。目前，全县有11家新型墙材生产企业，产能达l亿块。在三明、龙岩两地各建设2～3条产能6000万标砖的高掺量烧结煤矸石空心砖生产线。

3.3.2煤矸石制水泥

由于煤矸石和粘土的化学成分相近,并且含一定量的炭和热量，可替代粘土作为生产水泥的原材料或作为混合材料直接掺入熟料中增加水泥的产量。煤矸石和粘土生产水泥工艺基本相同，是将矸石、石灰石、铁粉（或铝粉）磨细按一定的比例配制成生料，在回转窑中煅烧生成水泥熟料，再掺入石膏等原料进行磨制，生产工艺简单，技术要求低，经济效益高。减轻了煤矸石对生态环境的污染，节约了大量的粘土资源，消耗了大量的废弃物。目前我省靠近煤矿的水泥厂大多采用煤矸石掺烧的工艺，取得良好的经济效益和环保效益。

3.3.3煤矸石作工程回填材料

煤矸石作填筑材料主要是指充填沟谷、采煤塌陷区等低洼区的建筑工程用地，或用于填筑铁路、公路路基等，或用于回填煤矿采空区及废弃矿井。煤矸石工程填筑是以获得高的充填密实度，使煤矸石地基有较高的承载力，并有足够的稳定性。要求煤矸石是砂岩、石灰岩或未经风化的新矸石，施工通常采用分层填筑边回填、边压实，并按照《工业与民用建筑地基基础施工规范》对填筑工程进行质量评价。上京、永安、天湖山等煤矿均有利用矸石作工业建筑填方的实例。

3.3.4煤矸石复垦

煤矸石充填造地首先应防止水土流失。在需要造地的地方先将熟化表土转移，然后垫铺岩石及自然矸石至一定的厚度，展压整平再将熟化土覆盖。如此这样分块逐年扩展，可造就大面积平地、台阶地，同时改良土壤和造就优质的农田。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。当煤矸石复垦土地用途为建筑用地时，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定性。进行复垦后可针对当地煤矸石的理化性质和有毒有害物质进行检测，然后再针对具体情况进行绿化种植。先以草灌植物为主，然后再种乔木树种，一般选择抗旱、耐盐碱、瘠薄的树种。对表层已风化成土的煤矸石复垦后，可以直接植树造林或开垦为农田，目前我省煤矿进行矸石山植树绿化，如福建煤电公司的翠屏山、红一井、大同沟矸石均在山上种果树和绿化。

3.3.5矸石发电

天湖山能源实业公司建设的2×50MW煤矸石电厂投入运行，年耗煤矸石约30万吨，年节约用地20亩。大唐电力计划在永安建设2台35万kW循环硫化床发电机组，消耗矸石约120万吨～150万吨。

3.4 型煤

型煤以民用型煤、工业用型煤、造气型煤为主。型煤是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等经加工成一定形状、尺寸、有一定理化性能的块状燃料或原料，其燃烧特性比原煤还要好些，燃烧利用率比原煤要高，没有太多的一氧化碳、二氧化碳排放。

3.4.1民用煤球

用机械方法将末煤或粉煤加压成型，具有一定形状或粒度的煤制成品，常见的有煤砖、蜂窝煤和煤球等。型煤能提高燃烧效率、减少环境污染、扩大瘦煤、气煤、长焰煤和褐煤等高挥发分弱粘结性煤的应用范围，合理利用煤资源。从上世纪60年代到本世纪初，蜂窝煤和煤球是沿海地、市的主要燃料，每一个地、市、县均建有煤球厂，可谓遍地开花，最高年产量可达300多万吨。

随着液化气和天然气进入千家万户，煤砖、蜂窝煤和煤球已逐步退出民用燃料市场，但以民用为主的蜂窝煤偶尔在城郊和乡镇应用。

3.4.2碳化煤球

石灰碳化煤球是在无烟煤粉中加入一定数量的消石灰作粘结剂。将石灰与煤粉按一定比例(灰／灰+煤=18%～22%)混合均匀：压制成球，并经过含有CO的气体，在一定温度下进行碳化反应，烘干制得的石灰碳化煤球，具有更高的机械强度和热稳定性；具有较高的化学话性，有利于造气生产。福建省永春化肥厂于1967年开始进行石灰碳化煤球的试验工作，于1969年底实现了全用煤球制气。单炉发气量可稳定在2000m3/h，永春化肥厂试验成功石灰碳化煤球造汽制合成氨生产工艺，于1978年获全国科学大会科技成果奖。

近年来，智胜化工在优化和调整石灰碳化煤球传统工艺上下功夫。他们加强煤炭掺用石灰制作石灰碳化煤球过程的控制，及时调整煤炭和石灰掺用比例，同时紧紧围绕合成氨生产的源头——造气工序组织攻关，从煤球的入炉到制气后废渣的处理；从造气炉上、下吹入炉蒸汽的变化和上、下行温度的差异、炉条机转速的控制等环节进行严格把控，使造气炉气化层得到增厚，促进了炉况的稳定和生产负荷的提高。

作为合成氨造气的碳化煤球，仍在全省的大多数合成氨厂应用。省煤炭科研所研制的造气型煤，已进入工业化试验阶段，其煤质特征是：水份6.51%，挥发份5.21%，灰份27.89%，灰熔点1350℃，热稳定性91%。

3.4.3空腔型煤

空腔型煤技术是一种块煤再生技术，通过集中回收块煤流转过程中的碎煤、煤屑、煤粉，再加工能够完全替代块煤。空腔型煤产生风道效应，改变了燃烧机理，节煤率对比块煤达15%以上；主要污染物SO2排放量减少40%以上；烟尘颗粒物减少60%左右。因此，空腔型煤具有块煤特征但优于块煤。

2006年11月7日，厦门华达鑫工贸有限公司用30吨空腔型煤，进行替代焦炭的应用实验；2006年12月28日，大田盛和铸冶有限公司用30吨空腔型煤，进行替代优质块煤的应用实验。

厦门嘉申能源技术有限公司利用福建地产劣质粉煤资源，制作一种具有空腔结构的圆球状型煤，经过4个工业燃煤场应用实验，实现了洁净、节能的燃烧效果。2007年8月18日，空腔型煤技术通过了中国民营科技促进会组织的专家评审、鉴定。

福建省大田县景宏矿产品有限公司生产的5公分、7公分的球状空腔型煤，被列为国家星火计划项目。

由省煤炭工业科研所研制、省科委组织鉴定的燃料型煤，适合于建筑陶瓷业多孔窑烧制瓷砖，其技术经济指标：冷强度>1000N/球, 热强度>400N/球, 热稳定性>90%,水浸24小时不散裂，发热量>25.12MJ/kg，全硫<0.6%, 灰熔点(S吨)>1350℃。

3.5 动力配煤

动力配煤是通过调整煤种或优劣煤之间的比例，以改变动力煤的化学组成、岩相组成、物理特性和燃烧性能，达到充分利用煤炭资源、优化煤炭产品结构、煤质互补，适应用户燃煤设备对煤质要求，提高燃煤效率和减少污染物排放的目的。

福建省在上世纪80年代初就推行动力配煤，相继建立厦门、福州、南平、邵武、三明5条动力配煤线，生产能力46万吨/年，因配煤质量不稳定相继停产。但动力配煤的应用并未停止，一些厂家在厂区搞炉前混配。1998年，三明化工厂热电分厂对锅炉进行动力配煤燃烧改制，取得成功，每年产生千万元的经济效益。事实说明，动力配煤是符合福建省燃用特点的洁净煤技术，2000年起，省政府就将动力配煤当作节能的重点。

目前推广的优化动力配煤，主要体现在：(1)建立原料煤的煤质数据库，编制实时计算机专家系统。(2)开发出与福建无烟煤与外省来煤配制的添加剂系列，包括高温助燃、脱硫防结渣以及混合型等。(3)采用性能可靠的在线检测系统，实现计算机自动控制配煤。动力配煤可推广应用到燃煤电厂、工业窑炉和其它工业锅炉。

3.6 粉煤灰的综合利用

电厂炉底渣是燃煤层燃烧后从下部排出的煤渣，长期以来作为填埋材料和墙体材料的填充物利用，没有发挥其活性材料的作用。随后人们发现煤粉渣微粉可降低混凝土热化反应引起的开裂，且可形成钢筋的防腐保护层，改善混凝土的泵送、坍落度损失等工作特性，提高混凝土的后期强度。因此，灰渣在水泥、混凝土及建材行业大量推广应用。目前我省粉煤灰的主要用途：

（1）粉煤灰加气混凝土，用作屋面保温、维护墙、隔断墙，亦可做最高楼层的承重墙，特别适用于高层建筑填充墙。

（2）粉煤灰混凝土空心砌块，在粉煤灰混凝土砌块中，粉煤灰既是掺合料又是细集料，掺量较高。

（3）粉煤灰混凝土路面砖。以水泥和粉煤灰为混合胶结料再配以粗骨料等，原料经计量搅拌、成型、养护制成，变更成型的模具可制成方砖、连锁路面砖、仿古砖，绿化种草砖、路沿块及其它形状的路面砖等。用于车行道、人行道、园林道路、广场、亭院、仿古建筑道路、停车场、护坡和绿化等。

目前我省电厂粉煤灰的利用率是100%。

3.7 煤炭气化

气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体成为煤气。煤炭气化是用烟煤块或烟煤、无烟煤块混合造气，应用于玻璃、陶瓷、加热炉等。1996年，福建省煤炭总公司曾投资百万元进行间隙式沸腾气化新技术试验，建立无烟粉煤气化试验站，取得阶段性成果。产气率在0.8m3/kg左右,尚未达到1.1m3/kg的应用阶段。

20世纪以来，随着人们环保意识的加强，以煤为烧制陶瓷燃料造成污染受到严格的限制，晋江、南安等地的部分陶瓷厂采用固定式煤气发生炉产生的煤气进行烧瓷，取得良好的效果。

4 福建省煤矿综合利用技术发展展望

4.1 发展思路

认真贯彻《环境保护法》、《清洁生产促进法》、《节约能源法》等一系列法律法规，充分利用固废的财政税收政策、产业政策、技术开发和推广政策，以大宗量固废利用为重点，将煤炭洗选、煤矸石、水煤浆、型煤、粉煤灰处理和煤炭气化等技术作为主攻方向，发展高科技含量、高附加值的煤矿综合利用技术和产品。加强煤矿固废资源化利用的评价工作，对其分布、积存量、类型、特性等进行系统研究和分析，逐步建立煤矿综合利用资料数据库，根据矿物特性和理化性能确定综合利用途径，提高经济效益和环保效益。

4.2 发展目标

深入贯彻科学发展观，落实节约资源和保护环境基本国策，把煤矿综合利用作为促进煤炭工业发展方式转变的重要途径，以提高综合利用率为目标，以大宗量、高附加值利用为重点，按生态功能区划和功能定位要求，合理规划煤矿开采布局；充分利用煤矸石，积极推广煤炭洗选技术，对煤矸石闲置场地进行土地整治和植被恢复和绿化；以市场为导向，以煤炭洗选、煤矸石、水煤浆、型煤、粉煤灰处理和煤炭气化等技术作为主攻方向，以基地为依托，以企业为主体，建立技术先进、清洁安全、吸纳就业能力强的现代化煤矿综合利用产业新模式，推进“资源节约型、环境友好型”社会建设和绿色工业发展。

4.3 发展的原则和对策

（1）做好资源调查评估工作，科学分析近中期与长远期资源开发的潜力，把握近中期可开发资源分布状况与开发条件，为制订发展规划提供科学依据。

（2）优先开发技术经济比较成熟、产能量较大、有利于形成产业规模和取得经济效益的项目。

（3）坚持开发利用与技术研发相结合，以实践促进技术进步，以技术创新推动向纵深方向发展，扩大开发领域。

（4）以节能减排和优化能源结构为目标，以示范项目为引导，逐步扩大开发规模，规避风险。

（5）统筹规划，综合开发，讲求实效，以企业效益为主，兼顾社会利益，提高经济社会综合效益。

（6）坚持高起点，合理配置资源，实现可持续发展。

4.4 技术应用与发展

4.4.1优化煤炭洗选加工技术

4.4.1.1 煤炭洗选工艺的优化选择

积极发展煤炭洗选技术，优化发展物理洗选新工艺，是我省正在积极研究开发洁净煤技术的首选内容。福建省华厦能源设计研究院组建的洁净能源研究中心正积极从事这方面的工作。福建省的煤炭洗选加工虽然在采用洗精块煤方向止步不前，但随着市场用户对煤质要求的提高，以及环保对高硫煤的限制，煤炭洗选加工工艺无疑面临着优化选择。

4.4.1.2 煤炭洗选工艺的优化选择

煤炭洗选工艺的优化选择主要考虑这几个方面：

（1）块煤入选的工艺选择。应用螺旋滚筒洗煤，从中小粒级中排出矸石，降低了全煤灰分，提高了煤质。从洗选块煤这一需要出发，选择螺旋滚筒洗煤机是中小煤矿的首选设备。

（2）全煤入洗的工艺选择。螺旋滚筒洗煤和对6mm以下的原煤入洗效果不理想。实践证明，在螺旋滚筒洗煤的机架上加装水介质旋流器进行全粒没原煤洗选，效果理想。水介质旋流器是利用离心力，以水为介质的分选设备。不同直径的水介质旋流器，可以洗选不同粒级的毛煤，小直径水介质旋流器可用于煤泥的精选。适度推广重介选煤，以提高全煤入洗的比重。

（3）大力发展干法选煤。煤科院唐山分院的复合式干式分选技术，用于易选和中等可选煤炭的分选、动力煤排矸、劣质煤提质及0～50mm级原煤分选，效果显著，降灰超过10%。该设备通过可控风量的风室、利用细颗粒组成的床层悬浮体密度和颗粒之间互相作用的浮力效应，改善了粗粒级的分选效果，在一定粒度上相当于空气重介质分选机。

由中国矿大完成的空气重介质流化床干法选煤方法已率先实现商业化。多种试验证明，该方法有分选精度高、投资省、无污染环境、分选密度调节范围宽等优点。干法选煤不用水，不产生一般干法洗煤厂难以处理的煤泥，特别是分选6～0.5mm细粒级，灰分为16.57%，相对于螺旋滚筒洗煤机，有更广阔的应用前景。

微粉煤干法分选技术即摩擦静电分选技术可生产低灰、低硫、高热值燃料，供电厂锅炉燃烧或炼铁高炉喷吹，或生产超低灰煤用来制备优质活性炭等炭素材料。摩擦电选的精煤质量可根据入选煤性质和电站锅炉的需求进行调整，技术上可达到：灰分≤8%，硫分＜0.5%，符合国家污染物排放总量控制的要求。这些都是值得我省煤炭工业推广应用的。

（4）重介旋流选煤技术。包括拥有我国自主知识产权的三产品重介选煤技术得到了广泛推广使用，选煤效率达到90%～95%，无压给料三产品重介旋流器直径最大达到1500mm。随着重介技术的广泛应用，耐磨技术也有了长足进步，我国生产的耐磨泵，寿命已达20000小时，耐磨管道的寿命已接近5000小时。

4.4.2完善水煤浆制备和应用技术

研究开发水煤浆新型添加剂，提供质量稳定、满足市场需求的水煤浆。在总结省内外应用水煤浆的基础上，重点研究提高燃烧器效率和水煤浆在炉内燃烧过程中的固硫、脱硫技术。在集中改造燃油锅炉的地区，鼓励煤矿与用户合资建设水煤浆制备、配送公司，发展集中洗选、制浆、管道输送、燃烧发电一体化工程。

福建省水煤浆研发与生产应用示范基地水煤浆厂是以神华水煤浆专用煤（属低阶烟煤）和印染废水为原料，采用低阶煤制高浓度水煤浆工艺生产的水煤浆产品，可供水煤浆锅炉使用并配套蒸汽余压发电工程。要通过项目的建成投产，印证环保水煤浆制备和燃烧技术的成熟性和可靠性，拓宽了水煤浆行业原料的选择范围，降低了生产成本，为我省煤矿综合利用起到积极的示范作用。

4.4.3发展煤矸石综合利用技术

煤矸石制砖要积极推广使用新型建筑材料，大力发展煤矸石空心砖等新型建筑材料。在煤矸石贮存、排放的周边地区，鼓励现有粘土（页岩）烧结砖生产企业通过改进生产工艺与装备，提高煤矸石的掺加量，限制和逐步淘汰实心粘土砖。

煤矸石砖生产以烧结砖为主，重点推广全煤矸石承重多孔砖和非承重空心砖，要向高技术方向发展，主要是发展高掺量、多孔洞率、高保温性能、高强度的承重多孔砖，或带有外饰面的清水墙砖。为此，要加强原料的均化处理，逐步改造软塑成型、自然干燥工艺，利用砖窑余热干燥砖坯，推广有余热利用系统的节能型轮窑和隧道窑；积极发展硬塑、半硬塑成型和隧道窑干燥与焙烧连续作业的全内燃一次码烧工艺，提高机械化和半自动化水平。

鼓励消化吸收国外先进制砖技术和设备，提高利废建材的技术装备水平。改进原料的中、细碎设备，发展高挤出力、高真空度挤出机，配套完善3000～6000万块/年承重多孔砖和非承重空心砖全套设备和工艺；完善开发高质量的外承重装饰砖和广场、道路砖。

以煤矸石高附加值、规模化利用为目标，以煤矸石胶结充填、煤矸石生产建筑材料、煤矸石发电为重点，推进煤矸石综合利用。

重点研发煤矸石胶结充填专用胶凝材料大规模生产技术、煤矸石代替粘土烧其他陶瓷制品技术、煤矸石生产复合肥技术、生产复合净水剂等高附加值材料、制彩瓦及化工产品。

重点推广示范煤矸石不上井置换煤柱、煤矸石生产硅酸铝纤维、煤矸石烧制空心砖技术、煤矸石烧制陶粒技术、含白矸(硬岩)和黑矸(可燃煤矸石)混杂煤矸石大规模低成本分选技术。以真空硬塑挤砖机、燃煤矸石大型循环流化床锅炉(30万千瓦以上)等核心设备的开发与应用为重点，集成和推广一批煤矸石成套设备。

4.4.4加强对工业型煤的研究

型煤技术是我国当前发展洁净煤技术产业化的七项技术之一。型煤成型过程中，通过加入不同的添加剂，改变原料煤的某些特性，增加反应活性、易燃性、热稳定性，提高灰熔点，同时具有固硫等功能，使不能用于气化炉或锅炉的弱粘结性煤破粘，变成适用的造气型煤或锅炉型煤，从而扩大煤炭的利用途径。因此要进行工业型煤的基础理论研究和成型的基础条件研究，对型煤成型压力的因素进行分析，探讨型煤的应用特性；要加强型煤添加剂的研究，研究工业型煤粘结剂的总体要求，配制粘结剂方法，完善型煤烘干工艺。

4.4.5大力推行动力配煤

在煤炭中转港口和主要集散地建设配煤厂，为用户提供质量稳定、价格合理、环保型动力配煤。制定配煤质量标准和相应的政策，推广使用动力配煤。在近期，规划建设3～5个大型动力煤配煤基地，初步形成产、配、销、送及售后服务一条龙体系。动力配煤优化工艺是洁净煤技术的重要技术手段，在全国的推行已有较为成熟的经验，在我省也曾进行有益的尝试。因此，如何用好我省的无烟煤资源，进行优劣质煤的优化搭配；如何做好无烟煤与烟煤的优化组合；如何进行配煤添加剂的研制和运用，达到煤炭洁净燃烧的目的，都是值得努力实践和探讨的方向。

4.4.6扩大粉煤灰应用范围

重点推进电厂及循环流化床锅炉等粉煤灰产生与堆存集中区域的粉煤灰综合利用，大力发展粉煤灰规模化利用和高值利用。充分发挥政府引导作用，在永安、石狮建设粉煤灰综合利用基地，通过政府示范工程，有计划地培育市场、配置资源，重点解决粉煤灰综合利用区域瓶颈问题。以高铝粉煤灰综合利用为重点发展方向，构建粉煤灰提取氧化铝联产多种高附加值产品的产业链。

重点培育一批粉煤灰综合利用专业化企业，引进消化吸收粉煤灰制轻质板材技术等一批先进适用技术。利用浮选法在含煤炭粉煤灰的灰浆水中加入浮选药剂，然后采用气浮技术，使煤粒粘附于气泡上浮与灰渣分离；回收金属物质粉煤灰中含有Fe2O3、Al2O3和大量稀有金属；要选择分选空心微珠工艺，制造用于塑料的理想填料，用于轻质耐火材料和高效保温材料，并利用粉煤灰可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等环保材料。

4.4.7推进煤炭气化技术发展

煤炭气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。气化用煤的特性及其影响极为重要，要加强对气化用煤特性的研究；目前我省用于冶金、建材、机械等工业行业的煤炭气化，以水煤气两段炉、发生炉两段炉等固定床气化技术为主。常压固定床气化技术的优点是操作简单，投资小；但技术落后，能力和效率低，污染重，应逐步向气流床煤气化技术方面发展，推广新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉。

5 结语

发展煤矿综合利用产业是解决我省能源与环境问题的必然选择，需要经历一个较长的发展历程。我省煤矿综合利用产业发展已初具规模，形成了一定的产业和市场，综合利用技术水平有所提高。但在其发展历程中，各种新技术将不断涌现，并有可能成为未来煤矿固废物高新技术产业新的生长点。这些新技术的成功开发与产业化将为煤炭工业的升级改造提供多种技术选择，对我省煤炭工业的发展产生积极的推动作用。

为了加快我省煤矿综合利用技术和产业的发展，必须加强煤矿综合利用技术主管部门的管理责任；加强煤矿综合利用技术资源的动态调查评价，制订煤矿综合利用发展规划；做好煤矿综合利用技术建设项目的前期工作；增加重点研发项目科研经费投入，加大技术研发创新力度；要重视节能减排和生态环境保护工作，合理提高财税扶持力度；以促进煤矿综合利用技术和产业的快速发展。

[1] 国家发展和改革委员会.大宗固体废物综合利用实施方案（发改环资[2011]2919号）.

[2] 国家发展和改革委员会,国家科技部，等.粉煤灰综合利用管理办法（2013年令19号）.

[3] 福建省经济贸易发员会.福建省“十二五”煤炭生产开发规划.

[4] 郑宗明.福建省无烟煤煤质特征和洗选工艺选择[J]. 能源与环境,2005(增刊).

课题组成员:

1．许炜华，教授级高级工程师,高级经济师，福建省煤炭工业(集团)有限责任公司原总经理，福建省能源研究会理事长，福建省煤炭工业协会会长。

2．谢如谦，高级工程师，福建省华厦能源设计研究院有限公司正处级调研员，福建省能源研究会秘书长，《能源与环境》杂志编辑部常务副主编。

3．郑宗明，教授级高级工程师,福建省煤炭工业科学研究所原总工程师,福建省能源研究会副秘书长兼《能源与环境》杂志编辑部副主编。

4．林大荣，高级工程师，福建省华厦能源设计研究院有限公司总工办主任。