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        西曲礦煤矸石資源化綜合利用實踐研究

        2020-01-02 15:53:30楊利芬
        山東煤炭科技 2020年7期
        關(guān)鍵詞:西曲巖棉煤矸石

        楊利芬

        (太原市明仕達煤炭設(shè)計有限公司,山西 太原 030000)

        西山煤電集團西曲礦在煤炭開采和洗選產(chǎn)生煤矸石約200×104t,有5 座煤矸石堆場,占用土地超過25hm2。大量煤矸石的存在污染大氣環(huán)境,影響人體健康和城鄉(xiāng)景觀環(huán)境。針對這一情況,對西曲礦煤矸石資源化進行綜合利用,在變廢為寶、節(jié)省能源和土地基礎(chǔ)上,又為綠色礦山創(chuàng)建和生態(tài)文明建設(shè)做出積極貢獻。

        1 項目概況

        太原市明仕達煤炭設(shè)計有限公司是一家致力于煤礦等非金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)與綜合利用研究的公司。2016 年西山煤電集團西曲礦委托太原市明仕達煤炭設(shè)計有限公司開展煤矸石生產(chǎn)無機礦物纖維項目的技術(shù)總包服務(wù),開發(fā)煤矸石熔化制備無機礦物纖維的技術(shù),并成功生產(chǎn)出無機礦物纖維和副產(chǎn)品鎳鐵合金,同時實現(xiàn)煤矸石綜合利用的工業(yè)化生產(chǎn)。項目設(shè)計及實踐應(yīng)用效果理想,為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

        2 西曲礦煤矸石資源化綜合利用現(xiàn)狀及問題

        2.1 煤矸石資源化綜合利用的現(xiàn)狀

        西曲礦一直致力于煤矸石資源化綜合利用,為實現(xiàn)煤礦資源開采的可持續(xù)發(fā)展,西曲礦對于煤矸石的綜合利用措施主要有:

        (1)煤矸石用于制磚。基于西曲礦煤矸石化學(xué)成分穩(wěn)定,不含放射性元素,將煤矸石代替粘土用于制磚原料。西曲礦有2 條全煤矸石磚生產(chǎn)線,每年可消費煤矸石20×104t,節(jié)約煤矸石堆存用地2hm2。

        (2)煤矸石用于工程填筑材料。將西曲礦的煤矸石用于基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù),恢復(fù)因煤層開采導(dǎo)致的公路、鐵路、堤壩、溝壑等基礎(chǔ)設(shè)施沉降、損毀的問題。另外利用煤矸石回填采煤沉陷區(qū)復(fù)墾土地,建設(shè)生態(tài)家園,形成集生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)養(yǎng)殖、生態(tài)觀光休閑旅游為一體的綜合產(chǎn)業(yè)園區(qū)。當(dāng)前該礦用于工程填筑材料的煤矸石消費量約50×104t,占該礦煤矸石當(dāng)年綜合利用量的10%。

        (3)利用煤矸石生產(chǎn)制備氧化鋁。但是基于處理工藝復(fù)雜和成本因素,該項目利用率較低,無法實現(xiàn)對煤矸石的完全利用。

        2.2 煤矸石資源化綜合利用存在的問題分析

        2.2.1 產(chǎn)品單一及附加值不高

        西曲礦煤矸石的資源化綜合利用,主要將其作為制磚初級原料和土建工程填筑材料,未發(fā)揮煤矸石獨特資源優(yōu)勢,產(chǎn)品附加值低。利用煤矸石制作肥料、提煉氧化鋁、生產(chǎn)高強度陶粒的研發(fā)處于起步階段。

        2.2.2 產(chǎn)業(yè)集成度低并造成二次污染

        西曲礦煤矸石加工利用,外銷的煤矸石基本以原煤矸石銷售為主,煤矸石綜合利用企業(yè)仍需粉碎加工,造成二次大氣環(huán)境污染,沒有有效地降低煤矸石的環(huán)境污染問題。

        2.2.3 煤矸石新產(chǎn)品研發(fā)舉步維艱

        西曲礦煤矸石生產(chǎn)高強度陶粒的試驗研究已取得實質(zhì)性突破。所得陶粒品質(zhì)高,種類全,是混凝土制品的優(yōu)質(zhì)骨料。然而,其作為混凝土中輕質(zhì)骨料的使用尚未取得國家相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)資質(zhì)認證,無法投入市場。

        2.2.4 優(yōu)惠政策落實難

        西曲礦在煤矸石加工利用中,產(chǎn)品認證復(fù)雜,國家對煤矸石綜合利用優(yōu)惠政策落實難;深度加工煤矸石產(chǎn)品的企業(yè),缺乏優(yōu)惠政策扶持;煤矸石綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈上稅費設(shè)置不合理等。

        從西曲礦煤矸石資源化綜合利用的現(xiàn)狀和存在的問題可知,該煤礦煤矸石資源化綜合利用的情況還不理想,煤矸石的處理能力有限,產(chǎn)業(yè)集成度低并造成二次污染,因此必須設(shè)計新的煤矸石資源化綜合利用方案。

        3 西曲礦煤矸石資源化綜合利用方案設(shè)計

        針對西曲礦煤矸石的實況,設(shè)計了如下的煤矸石資源化綜合利用方案:

        將西曲礦自產(chǎn)煤矸石配入一定量的鎳紅土礦及造渣劑,然后先干燥并對煤矸石脫硫,脫硫煙氣用石灰干法脫硫并產(chǎn)生脫硫石膏;干燥好的原料熱裝入熱電爐中進行熔煉,產(chǎn)出高溫爐渣和鎳鐵合金;高溫爐渣采用特種專用高速離心設(shè)備直接制成超細無機纖維,一部分超細無機纖維經(jīng)過技術(shù)處理成為粒狀棉,另一部分直接施膠進入巖棉保溫板生產(chǎn)線制成外墻保溫板;粒狀棉可以作為產(chǎn)品直接出售,也可以進入礦棉吸音板生產(chǎn)線制成吸音裝飾板;鎳鐵合金通過鑄錠機直接鑄成可以出售的合金錠產(chǎn)品;利用本項目原料干燥煙氣脫硫和煤矸石多孔燒結(jié)磚廠的脫硫石膏用標準化生產(chǎn)線產(chǎn)紙面石膏板。

        項目投資的主要目的是在符合國家政策的前提下獲得最大經(jīng)濟效益,工藝技術(shù)應(yīng)緊緊圍繞這一原則而設(shè)計。本項目的工藝設(shè)計充分體現(xiàn)了這一特點,包括:礦熱電爐代替小高爐化渣熔煉、添加產(chǎn)生高附加值的造渣劑、充分利用煤矸石中的固定碳、采用先進成熟的纖維應(yīng)用技術(shù)等。該項目利用煤矸石、鎳紅土礦和脫硫石膏為原料,應(yīng)用無污染、無排廢的生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)礦棉吸音板、巖棉保溫材料及紙面石膏板,符合國家關(guān)于節(jié)能減排的政策合節(jié)約型社會的要求,具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

        4 煤矸石資源化綜合利用技術(shù)實踐及成效分析

        西曲礦煤矸石資源化綜合利用技術(shù)方案項目計劃分兩期進行,一期項目年處理煤矸石、鎳紅土礦及造渣劑8萬至10萬t。新建1條礦棉吸音板生產(chǎn)線,年生產(chǎn)礦棉吸音板2.5 萬t;1 條巖棉墻體保溫材料生產(chǎn)線,年產(chǎn)巖棉墻體保溫材料3 萬t;1 條紙面石膏板生產(chǎn)線,年產(chǎn)紙面石膏板3000 萬m2;年產(chǎn)鎳鐵合金0.5 萬t,同時配套生產(chǎn)龍骨及建筑材料等輔助產(chǎn)品。

        從財務(wù)分析可以看出,該煤矸石資源化綜合利用技術(shù)項目建成后,可以實現(xiàn)銷售收入100907 萬元/年(不含稅)、總額44845.24 萬元/年、上繳稅金23095.87 萬元/年,可以實現(xiàn)稅后收入為159748.5 萬元/年。稅后財務(wù)內(nèi)部收益率39.32%,稅后投資回收期4.92 年(含建設(shè)期)。當(dāng)前該項目已建成投產(chǎn)1.5 年,項目在實踐生產(chǎn)中能達到設(shè)計要求,完成生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)。

        5 總結(jié)

        太原市明仕達煤炭設(shè)計有限公司以西山煤電集團西曲礦為對象,對其煤矸石綜合利用進行了實踐研究,為西曲礦設(shè)計了新型的煤矸石資源化綜合利用技術(shù)方案。當(dāng)前該項目已完成建設(shè)進入到生產(chǎn)運營階段。從當(dāng)前的生產(chǎn)實踐可知,項目運行效果理想,為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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