張楊+韋國蘭

摘 要：煤矸石是煤礦山開采過程中產(chǎn)生的主要廢棄物，這是由于我國選煤、燃燒技術(shù)等方面落后開采技術(shù)，才使得我國煤炭開采中產(chǎn)生的煤矸石難以得到有效的利用。在長時期的開采、堆積過程中，逐漸成為煤礦開采中的主要廢棄資源對開采地的環(huán)境造成了嚴重的影響。在倡導(dǎo)綠色經(jīng)濟的今天，隨著社會經(jīng)濟生活生產(chǎn)對煤炭資源需求量的增加，煤矸石積存量也日益增多，這一問題逐漸成為我國資源有效利用以及煤矸石資源化的主要任務(wù)。在這樣的背景下，本文以煤矸石的再利用技術(shù)為課題，就國內(nèi)煤矸石的再利用技術(shù)進行了研究和闡述。

關(guān)鍵詞：煤矸石；再利用；技術(shù)；資源化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.073

1 前言

煤矸石是我國巷道掘井、煤炭開采、洗選加工過程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物，同時也是我國排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們對周邊環(huán)境問題的日益關(guān)注，煤矸石堆放逐漸成為亟待解決的環(huán)境問題和工業(yè)廢棄物處理問題。煤矸石可再生資源轉(zhuǎn)化技術(shù)為煤矸石資源化利用開拓了思路，加強對煤矸石再生利用技術(shù)的研究能夠更好地改善我們的生活環(huán)境，提高煤炭企業(yè)的抗風(fēng)險能力，從而實現(xiàn)煤炭企業(yè)更持久更綠色健康的發(fā)展，以充分響應(yīng)國家關(guān)于發(fā)展綠色經(jīng)濟的號召。因此，推廣和研究煤矸石再利用技術(shù)在當(dāng)前具有重要的現(xiàn)實意義。

2 煤矸石資源類型及用途概述

我國煤矸石類型主要分為三大類，第一種是白矸，白矸是露天煤礦開采剝離以及井下巷道挖掘時所排出的，其煤炭含量低而且泥土成分較多。也由于這種煤矸石所摻雜的礦物質(zhì)不同而有多種可持續(xù)開發(fā)的方法。如，對于高嶺土單礦可以通過煤矸石硫化鐵回收技術(shù)以用于陶瓷的生產(chǎn)當(dāng)中；對于半生鋁礬，可用于生產(chǎn)火磚、異型保溫磚等系列產(chǎn)品。第二種是選矸。選矸是采煤過程中挑選出來的煤矸石，并根據(jù)煤矸石的媒量含量多少進行分門別類的選用。如，對于煤含量較高的選矸，可以直接用于工業(yè)用爐燃料，含量較少時可以用于露天煤礦的回填和鋪路材料。第三，煤矸石燃燒后經(jīng)過篩選可以配置膠凝材料，另外有些煤矸石還可以用于一些化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)當(dāng)中。如，含有結(jié)晶的三氧化鋁、團體聚合鋁、水玻璃以及化學(xué)肥料氨水和硫酸銨等。

3 煤矸石再利用技術(shù)應(yīng)用

3.1 煤矸石替代燃料

由于煤矸石固定碳含量以及揮發(fā)成分的存在，而且燒失量一般在10%到30%，發(fā)熱量可達到4.19到12.6MJ/kg，因此可以應(yīng)用到煉鐵、燒鍋爐、燒石灰等多個方面。在煉鐵中使用煤矸石作為燃燒配料一般要求煤矸石的大小在200mm以下，并且鑄鐵化學(xué)成分以及鑄件質(zhì)量都需要符合要求。另外，由于煤矸石的石灰石成分含量較高，因此需要在煉鐵的過程中及時進行風(fēng)眼疏通等工作。在燒鍋爐上使用煤矸石一般要求煤矸石的細末成都在8mm以下，這就使得煤矸石破碎工作量增大，同時由于煤矸石以石灰石為主要成分的緣故，鍋爐沸騰層耗電量和需要維修維護的部件增多，但是從煤矸石再利用情況來看，這無疑不為煤矸石的再利用提供了一個很好的途徑，促進了資源的有效利用。

3.2 生產(chǎn)化工產(chǎn)品

用煤矸石生產(chǎn)化學(xué)肥料以及化工產(chǎn)品，現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍的有結(jié)晶三氯化鋁、水玻璃以及硫酸銨化學(xué)肥料等幾個方面。在生產(chǎn)結(jié)晶三氯化鋁的過程中要注意煤矸石的鋁含量一般較高、鐵含量一般較低，制成的三氯化鋁可以用于凈水劑、硬化劑、沉淀劑等的生產(chǎn)當(dāng)中。水玻璃的煤矸石利用技術(shù)主要在于在低壓或者常壓下就能夠與液體燒堿進行反應(yīng)生成水玻璃，并且經(jīng)過進一步的加工處理還能夠生出白炭黑。

3.3 生產(chǎn)水泥

由于煤矸石中二氧化硅、三氧化二鋁以及二氧化二鐵的含量一般都在80%以上，符合黏土配料燒制普通水泥以及某些特種水泥和無熟料水泥的黏土配料要求，因此煤矸石作為生產(chǎn)水泥的天然黏土質(zhì)原料在當(dāng)前我國國內(nèi)較為普遍。第一、生產(chǎn)普通水泥。使用方法：煤矸石普通水泥的主要原料是石灰石、煤矸石、鐵粉混合磨成生料，在1400到1450攝氏度溫度下得到硅酸三鈣為主要成分的熟料，然后將熟料和石膏磨細制成。含鋁礦物質(zhì)煤矸石在用于普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)時，一般為了使用方便按照鋁的含量不同分為20%低鋁、30%中鋁和40%高鋁三類。如生產(chǎn)含有三氧化二鋁煤矸石成分的普通水泥，一般屬于低鋁煤矸石，盡量定點供應(yīng)煤矸石以保證煤矸石鋁含量均衡，再通過平鋪和機械倒勻的方式保證鋁含量維持在均衡的比例下；第二、特種水泥的生產(chǎn)。特種水泥一般是根據(jù)配料的不同、水泥凝結(jié)時間、快慢以及膨脹劑用量的多少不同而制成的具有特殊功能的水泥。如生產(chǎn)煤矸石速凝水泥配置比例為石灰石67%、煤矸石16.7%、石膏3.5%。這種速凝早強特種水泥具有微膨脹特性和較好的防滲性可以用于地下鐵道、隧道等多種工程建設(shè)；另外，煤矸石也可以用于生產(chǎn)無熟料水泥，生產(chǎn)的煤矸石無熟料水泥抗壓強度一般在20到40MP，由于這種水泥化熱較低，很適用于各種大型板材和作為膠凝材料。

4 結(jié)語

在我國綠色經(jīng)濟發(fā)展面前，煤矸石資源的再利用已經(jīng)成為實現(xiàn)煤矸石資源化的重要任務(wù)。通過合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)模式構(gòu)建實現(xiàn)我國煤炭企業(yè)在發(fā)展、產(chǎn)業(yè)鏈延伸以及環(huán)境保護等多位一體循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，從而提高煤炭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化煤炭企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，促進我國資源開發(fā)類企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然要想實現(xiàn)煤矸石在技術(shù)方面的突破，更好地把煤矸石資源化就需要我們加強煤炭企業(yè)與技術(shù)研究機構(gòu)的密切合作，在政府政策的引導(dǎo)下通過建立國家煤矸石再利用技術(shù)項目，以此來實現(xiàn)我國煤矸石資源最大限度地回收與利用。

參考文獻：

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作者簡介：張楊（1985-），男，苗族，貴州天柱人，碩士，講師，研究方向：材料加工工程，納米材料。