煤矸石综合利用的研究和探讨

陈哲

（山西粤电能源有限公司 山西太原 030001）

煤矸石综合利用的研究和探讨

陈哲

（山西粤电能源有限公司 山西太原 030001）

煤矸石是具有综合利用价值的资源。本文首先对煤矸石的矿物组成、化学成分进行了阐述，接着结合国家煤矸石综合利用政策对目前煤矸石综合利用现状进行了探讨，以期对目前国内煤矿企业如何有效解决煤矸石利用问题提供一定的参考价值。

煤矸石；综合利用；探讨

1 煤矸石的矿物组成

煤矸石是在成煤过程中伴随煤层共生、并由多种矿岩组成的混合物，属于沉积岩的范畴。由于成煤的地质环境、地质年代以及所处区域的不同，组成煤矸石的岩石种类也不尽相同。一般来说，碳粘土岩类，砂岩类，碳酸岩类和铝质岩类等是组成煤矸石的主要矿物成分。

2 煤矸石的化学成分

从化学成分上看，煤矸石是由无机物和少量有机质组成的混合物，煤矸石中的无机质主要包括各类矿物，一般以硅、铝氧化物为主，主要是二氧化硅、三氧化二铝、其次是三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等，还含有微量元素和稀有元素镓、锗、铜、镍，铅、锌等；有机质含量随含煤量增多而增高，碳、氢是有机质的主要成分，此外，还有硫、氧、氮等存在形式。

3 煤矸石环境影响分析

伴随着大量的煤层开采活动，每年产生的煤矸石总量高达1×108t以上，对环境产生了各种危害性影响，主要有以下几个方面：

3.1 对空气产生污染：煤矸石含有大量的碳、硫、氢、氧等成分，经过一段时间的堆放，就能够与空气结合进行氧化而自燃，向空气中排放出大量的二氧化硫、硫化氢、一氧化碳等有害气体，而且，煤矸石经过表层风化，会产生一定的粉尘，并悬浮在空气中，造成空气污染。

3.2 污染土壤和水体：受降雨以及长期浸泡等状态影响，煤矸石中一些有害成分，尤其是含有的汞、铅、镉、砷等溶重金属元素能够逐渐到流入土壤或者水体内，从而对土壤环境或者水体环境产生污染，并通过食物循环进入人体内对人体的健康产生危害。

3.3 占用土地资源：每年排放的大量煤矸石，需要占用很大面积的土地进行堆存，而且还对周边的土地资源进行影响，导致周围土地被污染或者肥力下降而无法利用。

3.4 滑坡与泥石流的发生：一些煤矸石排放在未被利用山谷、沟壑里，经过长期的堆积，就形成矸石山或者矸石库，若高度过高或者坡度过大，受自重等受力影响，就容易形成滑坡事故，在降雨较大的情况下，就有可能导致泥石流的发生，淹没周边的土地，甚至人身伤亡事故发生。

4 煤矸石开发利用现状

国家《煤矸石综台利用技术政策要点》指出，煤矸石综合利用以大宗量利用为重点，将煤矸石发电、煤矸石建材及制品、复垦回填以及煤矸石山无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。

4.1 利用煤矸石发电

煤矸石含有碳、氢、氧等热值成分，利用煤矸石进行发电是煤矸石综合利用的一条重要途径。为了促进节能减排，鼓励对煤矸石的利用，国家专门针对煤矸石发电出台了相关的政策，国内目前也有一些电源项目直接使用煤矸石发电，产生了较好的经济效益和环保效益。

4.2 从煤矸石中提取化工产品

二氧化硅和三氧化二铝在煤矸石中的含量最高。因此，采用一定的物理化学方法，提取煤矸石中含有的硅、铝元素或者生产硅铝材料是煤矸石化工利用的主要途径。目前制取的高铝产品主要有氯化铝、聚合氯化铝、氧化铝、硫酸铝以及煅烧高岭土等。对于高铝低铁粘土岩类的煤矸石，可以用来生产陶瓷。此外，还可以高铝煤矸石及粉煤灰为原料，采用电热法直接制取硅铝铁合金。

4.3 用煤矸石生产建筑材料

近年来，随着利用手段和设备的进步，用煤矸石生产建筑材料发展的很快，就目前的利用情况看，技术比较成熟、利用量比较大的途径主要是用于制砖、空心砌块、制作水泥原料、制作轻骨料等诸多方面。

4.4 从煤矸石中回收矿产品

煤矸石中常伴有硫铁矿、镓及其他稀土金属元素。对于镓品位达到60g/t的煤矸石，其综合利用应以回收稼为中心。煤矸石中回收硫铁矿产品，可采用跳汰，旋流器，摇床分选流程工艺，江西丰城煤矿、河北开滦煤矿、四川南桐煤矿、贵州六枝煤矿等均从煤矸石中回收硫铁矿。

4.5 用煤矸石生产肥料

据检测，煤矸石中含有多种植物生长所必需的微量元素，氮、磷、钾和微量元素的含量是土壤的数倍，酸碱度和有害元素的含量很适中，使用煤矸石作原料生产有机肥，一般都需要破碎筛分以降低煤矸石的粒度，另外还根据需要加入不同配比的添加剂和活性剂。

4.6 用煤矸石进行工程回筑、矿井充填等

对煤矸石质量要求不高，耗矸量较大，技术不太复杂的煤矸石，比较适合进行工程填筑和矿井充填。用煤矸石充填铁路、公路路基、充填沟谷、采煤沉陷区等低洼区建筑工程用地称为工程填筑，用煤矸石回填煤矿采空区及废弃矿井，既可以大量消耗煤矸石，减少排矸占地和对空气、水的污染，又能够稳定地表。

5 结语

煤矸石综合利用是一项涉及多学科领域和多种技术领域的复杂系统工程，必须结合煤矸石的化学成分进行具体分析。针对不同化学组成的煤矸石，应努力研究一条上下游的利用产业链，涉及煤矸石发电、提炼化工产品、制造建筑材料以及充填路基等各个方面，从而使煤矸石的价值得到最大的利用，也能够减少或者避免单一途径利用产生的二次污染等问题。

[1]左鹏飞.煤矸石综合利用方法[J].煤炭技术,28(1),2009,186-187.

[2]赵生茂,等.煤矸石——可利用的资源[J].煤炭企业管理,2005.作者简介

陈哲（1984—），男，河南南阳人,硕士，毕业于中国矿业大学（北京）采矿工程专业，现从事煤矿项目管理工作。