西曲矿煤矸石资源化综合利用实践研究

杨利芬

（太原市明仕达煤炭设计有限公司，山西 太原 030000）

西山煤电集团西曲矿在煤炭开采和洗选产生煤矸石约200×104t，有5 座煤矸石堆场，占用土地超过25hm2。大量煤矸石的存在污染大气环境，影响人体健康和城乡景观环境。针对这一情况，对西曲矿煤矸石资源化进行综合利用，在变废为宝、节省能源和土地基础上，又为绿色矿山创建和生态文明建设做出积极贡献。

1 项目概况

太原市明仕达煤炭设计有限公司是一家致力于煤矿等非金属矿产资源开发与综合利用研究的公司。2016 年西山煤电集团西曲矿委托太原市明仕达煤炭设计有限公司开展煤矸石生产无机矿物纤维项目的技术总包服务，开发煤矸石熔化制备无机矿物纤维的技术，并成功生产出无机矿物纤维和副产品镍铁合金，同时实现煤矸石综合利用的工业化生产。项目设计及实践应用效果理想，为企业创造了较好的经济效益和社会效益。

2 西曲矿煤矸石资源化综合利用现状及问题

2.1 煤矸石资源化综合利用的现状

西曲矿一直致力于煤矸石资源化综合利用，为实现煤矿资源开采的可持续发展，西曲矿对于煤矸石的综合利用措施主要有：

（1）煤矸石用于制砖。基于西曲矿煤矸石化学成分稳定，不含放射性元素，将煤矸石代替粘土用于制砖原料。西曲矿有2 条全煤矸石砖生产线，每年可消费煤矸石20×104t，节约煤矸石堆存用地2hm2。

（2）煤矸石用于工程填筑材料。将西曲矿的煤矸石用于基础设施修复，恢复因煤层开采导致的公路、铁路、堤坝、沟壑等基础设施沉降、损毁的问题。另外利用煤矸石回填采煤沉陷区复垦土地，建设生态家园，形成集生态农业、生态养殖、生态观光休闲旅游为一体的综合产业园区。当前该矿用于工程填筑材料的煤矸石消费量约50×104t，占该矿煤矸石当年综合利用量的10%。

（3）利用煤矸石生产制备氧化铝。但是基于处理工艺复杂和成本因素，该项目利用率较低，无法实现对煤矸石的完全利用。

2.2 煤矸石资源化综合利用存在的问题分析

2.2.1 产品单一及附加值不高

西曲矿煤矸石的资源化综合利用，主要将其作为制砖初级原料和土建工程填筑材料，未发挥煤矸石独特资源优势，产品附加值低。利用煤矸石制作肥料、提炼氧化铝、生产高强度陶粒的研发处于起步阶段。

2.2.2 产业集成度低并造成二次污染

西曲矿煤矸石加工利用，外销的煤矸石基本以原煤矸石销售为主，煤矸石综合利用企业仍需粉碎加工，造成二次大气环境污染，没有有效地降低煤矸石的环境污染问题。

2.2.3 煤矸石新产品研发举步维艰

西曲矿煤矸石生产高强度陶粒的试验研究已取得实质性突破。所得陶粒品质高，种类全，是混凝土制品的优质骨料。然而，其作为混凝土中轻质骨料的使用尚未取得国家相关产品生产资质认证，无法投入市场。

2.2.4 优惠政策落实难

西曲矿在煤矸石加工利用中，产品认证复杂，国家对煤矸石综合利用优惠政策落实难；深度加工煤矸石产品的企业，缺乏优惠政策扶持；煤矸石综合利用产业链上税费设置不合理等。

从西曲矿煤矸石资源化综合利用的现状和存在的问题可知，该煤矿煤矸石资源化综合利用的情况还不理想，煤矸石的处理能力有限，产业集成度低并造成二次污染，因此必须设计新的煤矸石资源化综合利用方案。

3 西曲矿煤矸石资源化综合利用方案设计

针对西曲矿煤矸石的实况，设计了如下的煤矸石资源化综合利用方案：

将西曲矿自产煤矸石配入一定量的镍红土矿及造渣剂，然后先干燥并对煤矸石脱硫，脱硫烟气用石灰干法脱硫并产生脱硫石膏；干燥好的原料热装入热电炉中进行熔炼，产出高温炉渣和镍铁合金；高温炉渣采用特种专用高速离心设备直接制成超细无机纤维，一部分超细无机纤维经过技术处理成为粒状棉，另一部分直接施胶进入岩棉保温板生产线制成外墙保温板；粒状棉可以作为产品直接出售，也可以进入矿棉吸音板生产线制成吸音装饰板；镍铁合金通过铸锭机直接铸成可以出售的合金锭产品；利用本项目原料干燥烟气脱硫和煤矸石多孔烧结砖厂的脱硫石膏用标准化生产线产纸面石膏板。

项目投资的主要目的是在符合国家政策的前提下获得最大经济效益，工艺技术应紧紧围绕这一原则而设计。本项目的工艺设计充分体现了这一特点，包括：矿热电炉代替小高炉化渣熔炼、添加产生高附加值的造渣剂、充分利用煤矸石中的固定碳、采用先进成熟的纤维应用技术等。该项目利用煤矸石、镍红土矿和脱硫石膏为原料，应用无污染、无排废的生产工艺，生产矿棉吸音板、岩棉保温材料及纸面石膏板，符合国家关于节能减排的政策合节约型社会的要求，具有良好的社会效益和经济效益。

4 煤矸石资源化综合利用技术实践及成效分析

西曲矿煤矸石资源化综合利用技术方案项目计划分两期进行，一期项目年处理煤矸石、镍红土矿及造渣剂8万至10万t。新建1条矿棉吸音板生产线，年生产矿棉吸音板2.5 万t；1 条岩棉墙体保温材料生产线，年产岩棉墙体保温材料3 万t；1 条纸面石膏板生产线，年产纸面石膏板3000 万m2；年产镍铁合金0.5 万t，同时配套生产龙骨及建筑材料等辅助产品。

从财务分析可以看出，该煤矸石资源化综合利用技术项目建成后，可以实现销售收入100907 万元/年（不含税）、总额44845.24 万元/年、上缴税金23095.87 万元/年，可以实现税后收入为159748.5 万元/年。税后财务内部收益率39.32%，税后投资回收期4.92 年（含建设期）。当前该项目已建成投产1.5 年，项目在实践生产中能达到设计要求，完成生产经营任务。

5 总结

太原市明仕达煤炭设计有限公司以西山煤电集团西曲矿为对象，对其煤矸石综合利用进行了实践研究，为西曲矿设计了新型的煤矸石资源化综合利用技术方案。当前该项目已完成建设进入到生产运营阶段。从当前的生产实践可知，项目运行效果理想，为企业创造了较好的经济效益和社会效益。