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1、环境工程新技术讲座课程论文环境工程08-2班姓名：刘永胜学号：07083211煤矸石的资源化利用研究摘要：在介绍煤矸石的来源，对环境的影响的基础上，论述了煤矸石的资源化利用，充分利用了煤矸石，达到变废为宝的目的。关键词：煤矸石 环境 资源化一、煤矸石的来源我国是世界最大的煤炭生产国和消费国，在煤炭开采过程中，必然会产生大量的煤矸石，包括露天矿的剥离物，矿井建设和生产过程中产生的矸石，根据有关部门统计，目前我国历年累计堆放的煤矸石总积存量约为 45 亿 t，年排出量 3 亿 t,其中每年排放的可用于发电的煤矸约 2 亿 t。煤矸石的堆积排放，既浪费了国家资源，又占压了大量土地，使矿区的生态环境受
2、到了污染和破坏。所以，煤矸石的综合利用是建设“绿色矿区” 最有效的方法和途径。煤矸石是在煤炭开采、选洗加工过程中所产生的固体废物。目前，累计堆有煤矸石山 1 500 多座， ，占地 1.3 万 hm 以上，而且每年约以21 亿 t 的速度递增，形成新增占地 400 多 hm 。煤矸石己经成为我国累计存量和占用场地最多的工业废弃物。煤矸石是在成煤过程中与煤共同沉积的有机化合物和无机化合物混合在一起的岩石，通常呈薄层和在煤层中或煤层顶、底板岩石，是在煤矿建设和煤炭采掘、洗选加工过程中，产生的数量较大的矿山固态排弃物。煤矸石按主要矿物含量，分为黏土岩类、砂石岩类、碳酸盐类、铝质岩类。按来源及最终状态
3、，煤矸石可分为掘进矸石、选煤矸石和自然矸石三大类。煤矸石排放量根据煤层条件、开采条件和洗选工艺的不同有较大差异，一般掘进矸石占原煤产量的 10% 左右，选煤矸石占入选原煤量的 12%18%。二、煤矸石对环境的影响到目前为止.煤矸石的利用力度还不够大。技术不完善，地区发展不平衡，对环境的影响依然很严重，主要表现在下述几个方面。1、影响土地资源的利用煤矸石堆场多位于井口附近，大多紧邻居民区，煤矸石的大量堆放一方面占用大量的土地面积，另一方面还在影响着比堆放面积更大的土地资源，使得周围的耕地变得贫瘠，不能被利用。2、污染大气煤矸石露天堆放会产生大量扬尘，这主要是由于在地面堆放的煤矸石受到长时间的日晒
4、雨淋后，将会风化粉碎;另外，煤矸石吸水后会崩解，从而很容易产生粉尘。在风力的作用下，将会恶化矿区大气的质量。此外，煤矸石中含有残煤、碳质泥岩和废木材等可燃物，其中C,S 可构成煤矸石自燃的物质基础。煤矸石野外露天堆放，日积月累，矸石山内部的热量逐渐积累。当温度达到可燃物的燃烧点时，矸石堆中的残煤便可自燃。自燃后，矸石山内部温度为 8001 000 C，使矸o石融结并放出大量的 CO,CO ,SO ,H S , NOx 等有害气体，其中以22SO 为主。一座矸石山自燃可长达十余年甚至几十年。这些有害气体2的排放，不仅降低矸石山周围的环境空气质量，影响矿区居民的身体健康，还常常影响周围的生态环境，
5、使树木生长缓慢、病虫害增多，农作物减产甚至死亡。3、危害水土煤矸石除含有粉尘、SiO ，A1 O 以及 Fe，Mn 等常量元素外，23还有其他微量重金属元素，如 Pb，Sn，As，Cr 等，这些元素为有毒重金属元素。当露天堆放的煤矸石山经雨水淋蚀后，产生酸性水，污染周围的土地和水体。当矸石堆场的矸石堆放不合理时，矸石堆易发生边坡失稳，从而导致矸石堆的崩塌、滑移，特别在暴雨季节，这种现象在山区尤为常见，易发生泥石流，从而殃及下游的农田、河流及人员安全。三、煤矸石的组成和性质通过对煤矸石进行化学分析可知，其化学组成主要是一些氧化物，如一氧化硅、氧化铝、三氧化一铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等，
6、其矿物组成中主要是高岭石、石英、钾云母、长石等。煤矸石属劣质燃料，其发热量低，碳含量低，硬度大，矿物含量高，有机质含量低。掘进矸石一般含碳量低，热值也较低; 选煤矸石含碳量较高，有一定的热值，常常混有煤及煤泥，其特点是排放集中，粒度较小，可利用性较高，但硫、铁含量较多;自燃矸石为多年堆积引起自燃后煤矸石，因已经过一定的燃烧过程，而具有一定的火山灰活性和化学活性，但其热值不高。四、煤矸石资源化利用的评价煤矸石的性质决定着煤矸石资源化的途径，因此对煤矸石的组分及性质进行分析和评价，将有利于选择最佳的资源化利用途径，更好、更有效地利用煤矸石资源。按照煤矸石的岩石特征分类，可以分成高岭石泥岩(高岭石含
7、量60% )、伊利石泥岩(伊利石含量 50% )砂质泥岩、砂岩及石灰岩。主要利用途径为:高岭石泥岩、伊利石泥岩一生产多孔烧结料、煤矸石砖、建筑陶瓷、含铝精矿、硅铝合金、道路建筑材料;砂质泥岩、砂岩一生产建筑工程用的碎石、混凝土密实骨料;石灰岩一生产胶凝材料、建筑工程用的碎石、改良土壤用的石灰。 煤矸石中的铝硅比(A1 O / SiO )也是确定一般煤研石综合利用232途径的因素。铝硅比0. 5 的煤矸石，铝含量高，硅含量较低，其矿物成分以高岭石为主，有少量伊利石、石英，质点粒径小，可塑性好，有膨胀现象，可作为制造高级陶瓷、煅烧高岭土及分了筛的原料。煤矸石中的碳含量是选择其工业利用方向的依据。按
8、煤矸石中碳的含量多少可分为四类:一类 20%。四类煤矸石发热量较高( 6270 12550kJ/kg)，一般宜用作为燃料，三类煤矸石(2090 6270kJ/ kg)可用作生产水泥、砖等建材制品，一类、二类煤矸石(2090 kJ/ kg 以下)可作为水泥的混合材、混凝土骨料和其他建材制品的原料，也可用于复垦采煤塌陷区和回填矿井采空区。在煤矸石的化学成分中，全硫含量一是决定了矸石中的硫是否具有回收价值，二是决定了煤矸石的工业利用范围。按硫含量的多少也可将煤矸石分为四类:一类 6%。全硫量达 6%的煤矸石即可回收其中的硫精矿，对于用煤矸石作燃料的要根据环保要求，采取相应的除尘、脱硫措施，减少烟尘和
9、二氧化硫的污染。五、煤矸石的利用途径我国煤田分布广，成煤时代全，在含煤岩层和煤层中，共生有丰富的其他矿产资源。共生资源主要是指煤矸石。根据每年的煤炭产量和洗精煤产量的不同，中国煤矸石年排放量大约在 1. 2 1. 8 亿 t 之间。预测全国煤矸石累计堆存量 34 亿 t,占地约 1. 3 万 h m2，是中工业固体废气物中产量和累积存量最大的固体废物。由于一般矸石还可能自燃，因此这样既浪费了宝贵的矿产资源，又占用农田，污染环境，成为矿区一害。要高度重视煤矸石资源的利用，开辟多种利用途径，因地制宜，因矸制宜，确定煤矸石的综合加工利用方向。1、热值利用煤矸石因含碳，具有一定热值，尤其是选煤矸石发热
10、量一般在 6 2701kJ/kg 以上，把它加工成粒径 70% )，通常选用过火或锻烧过的煤矸石。煤矸石的活性应符 GB12957- 92 标准，放射性应符合 GB9196- 88 标准，火山灰质硅酸盐水泥应符合 GB1344- 92 标准。( 3)煤矸石轻集料混凝土小型空心砌块的技术要求以煤矸石轻集料(粗料 25%30%，细料 40%一 45%)为骨料，水泥(8%16%)为胶结料，加水(10%15%)，并可加入少量外加剂，搅拌均匀后，经振动成型、自然养护后即可制成煤矸石轻集料混凝土小型空心砌块。这种砌块的密度、强度、相对含水率、抗冻性、碳化系数、软化系数等技术要求应符合 GB15229- 9
11、4 标准的要求;其放射性应符合GB6763- 86 标准的规定。( 4)煤矸石加气混凝土的技术要求煤矸石加气混凝土主要是以过火煤矸石等为硅铝质材料、水泥和石灰等钙质材料以及石膏为原料，按一定配比后，加水研磨搅拌成糊状物，再加入铝粉发泡剂，然后注入坯模，待坯体硬化后切割加工成型，再用饱和蒸汽蒸养而成。其产品卞要有砌块或板材两种。对过火煤矸石的化学成分要求：SiO 50%，A1 O 22320%，Fe O 15%，SiO 2%，烧失率4 180 kJ/kg 的煤矸石通过简易洗选，热值 6 270 kJ/kg 的煤矸石可不经过洗选就近用作流化床锅炉的燃料。产生的热量既可发电，也可用作采暖供热。200
12、8 年 12 月 16 日，我国目前最大的煤矸石发电厂一黄陵矿业集团 2 300 MW 煤矸石电厂开工奠基仪式在黄陵县双龙镇举行。该项目建成投产后每年可消耗黄陵矿业集团一号煤矿选煤厂产出的低热值煤创石、煤泥、中煤 260 x 104 t，同时可大大改善一号煤矿矿井及选煤厂工业场地的通风、采暖、供热条件，每年可节约燃煤 1.28 104 t，减排 SO :72 t,烟尘:19 t， NOx: 130 t。另外灰渣通过除灰系统和除2渣系统处理，作为黄陵矿业集团粉煤灰蒸压砖厂原料循环使用.资源得以充分利用。六、结语煤矸石的长期堆存，破坏生态平衡，给人类生存环境带来极大的危害，但是煤矸石又是丰富的人然
13、资源，在工业、农业和建筑业中有着广阔的应用前景。综合利用煤矸石，不仅可以缓解我国耕地紧缺的现状，而且可以使煤矸石变成人们可以利用的一种资源，解决当前面临的资源紧缺问题，同时还可以改善人们生存的环境和减少自然灾害的发生。在我国全面建立“资源节约型、环境友好型”社会的进程中，我们只有通过多种途径开展煤矸石的综合利用，才能获得良好的经济、社会和环境效益，从而实现矿区的可持续发展。参 考 文 献1庄伟强 固体废物处理与利用.北京：化学工业出版社，20012杨建设 固体废物处理处置与资源化工程。北京：清华大学出版社，20073王德义，于江龙，谭业花. 工业废催化剂的回收利用与环境保护. 再生资源研究，20064吴文伟，城市生化垃圾资源化. 北京：科学出版社，20035聂永丰 . 三废处理工程技术手册（固体废物卷）.北京：化学工业出版社，2000.
