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1、,石煤,煤矸石,首先让我们一起 认识一下什么是石煤？,石煤是一种劣质腐泥无烟煤。它是由古生代大量繁殖的低等生物（藻类、菌类和浮游生物）的遗骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用，转变成的一种固体可燃有机岩。,简介,更多来历,石煤的结构,我国石煤的分布,石煤的用处,石煤简介,石煤生成于古老地层中，由菌藻类等生物遗体在浅海、泻湖、海湾条件下经腐泥化作用和煤化作用转变而成。外观像石头，肉眼不易与石灰岩或碳页岩相区别，高灰分（一般大于60%）深变质的可燃有机矿物。,含碳量较高的优质石煤呈黑色，具有半亮光泽，杂质少。相对密度为1.72.2。含碳量较少的石煤，呈偏灰色，暗淡无比，夹杂有较多的黄铁矿、石英脉
2、和磷、钙质结核、相对密度在2.22.8之间，石煤发热量不高，在3.510.5MJ/kg之间，是一种低热值燃料。热值偏高的石煤，在改进燃烧技术后，可用作火力发电的燃料，石煤可用作烧制水泥、制造化肥。灰渣制碳化砖等。伴有生矾的石煤，可提取五氧化二钒,石煤的性质,石煤外观象石头，颜色灰黑近灰，光泽暗淡，结构均一，断口由贝壳状、阶梯状到参差状不等；石煤的硬度大、密度大，燃点高，无烟。石煤中含有大量非金属矿物杂质，碳质碎片呈浸染状均匀分布于杂质中。 石煤的灰分高达70%80%，含硫量在2%4%，含碳量在12%左右，发热量在3.232.2MJ/kg，绝大多数热值低于5.0 MJ/kg。在石煤的灰分中，Sl
3、O2含量最高，其次是Al2O3、Fe2O3等。 绝大多数石煤的煤灰熔融性都在1200以上。,石煤的结构,石煤形成于早元古代和早古生代的一种沉积的可燃有机岩。呈黑色或黑灰色。大多具有高灰、高硫、低发热量和硬度大的特点。 石煤是一种高变质的腐泥煤或藻煤。其成分除含有机碳外，还有氧化硅、氧化钙和少量的氧化铁、氧化铝和氧化镁等。,石煤的分类,石煤有各种不同的分类。按灰分和发热量，可分为一般石煤和优质石煤：一般石煤的灰分为40%90%，发热量在16.7千焦/克以下；优质石煤的灰分为20%40%，发热量为16.727.1千焦/克。 按结构、构造，可分为块状石煤、粒状石煤、鳞片状石煤和粉状石煤。 按石煤中矿
4、物杂质的主次，分为硅质石煤、钙质石煤等。石煤在中国分布广泛以南秦岭区储量最为丰富。石煤可作燃料，燃烧后的炉渣可制成炭化砖、水泥等建筑材料，还可从石煤中提取钒、铀、钼、镍、铜、钴等金属元素。,我国石煤的分布,我国是世界上少数几个拥有石煤资源的国家之一，主要分布在长江中下游的湖南、湖北、安徽、江西、浙江等缺煤省份，其中湖南省的石煤资源优势明显。从湖南省的石煤从资源分布来看，怀化市的石煤储量高达83.6亿吨，约占湖南省的1/2，其次是益阳、常德和湘西自治州等市。 目前，在我国石煤资源中已发现的伴生元素多达60多种，其中可形成工业矿床的主要是钒，其次是钼、铀、磷、银等等。含钒石煤遍布我国20余个省区，
5、仅浙江至广西一条长约1600多公里的石煤矿，就蕴含着1亿吨以上的五氧化二钒.,石煤的用处,石煤发电,石煤提钒,建材工业,（二）石煤的主要利用途径,1石煤发电石煤是低热值燃料，可用于发电。在烟煤中掺入大约10%的石煤，这样可以节约部分烟煤，降低发电成本。 2石煤提钒在我国石煤资源中，V2O5品位多在0.3%1.0%钒的熔点高，可塑性好，钒也是超导材料的原料。 3应用于建筑行业在水泥的生产过程中，石煤既是燃料又是原料。燃烧后产生的灰分直接转移到水泥熟料中，可以减少水泥生料中黏土的配入量。,1.石煤发电,自70年代初以来，浙江、湖南利用石煤发电取得了比较成功的经验，如浙江省义乌佛塘、开化华村，建德安
6、仁和湖南省益阳等电厂，利用沸腾炉发电，成本比较低，经济效益也比较好。在浙江石煤发电供电成本只及外调煤发电成本的六分之一，如建德安仁石煤综合利用厂用热值5.77MJ/kg的石煤发电，已于1986年并网，供电成本每度为0.074元。湖南益阳石煤发电，经过5年试验，于1981年取得了较好的成果，当时发电成本每度电为0.068元。,2.石煤提钒,钒是种稀有元素，它是冶炼优质合金钢和各种有色合金的原料，同时还广泛用于宇航、化学工业中。早在70年代初，在湖北杨家堡、浙江义乌等地就利用石煤土法提取五氧化二钒。目前，在浙江、湖南、湖北等省都建了些提钒厂，进行小规模提钒生产。,3.用于建材工业,石煤和石煤发电废
7、渣可用于烧水泥、砖瓦、平瓦、空心砌块等。如浙江常山灰埠水泥厂1976年就用石煤烧制成了标号325的水泥，湖南用石煤废渣烧制水泥也巳成功，标号125、175。由浙江省石煤综合利用公司上峰水泥厂和浙江大学承担的“石煤烧制抗硫酸盐水泥”项目，1989年l2月已通过鉴定，水泥质量经国家水泥检测中心检测，其抗酸腐蚀系数为111，产品符合质量要求。该水泥可用于存在硫酸腐蚀的海港建没、城市污水排放处理、地下工程等，是应用面较广的水泥新品种。,实例3：平顶山煤业集团公司煤矸石制砖烧结砖生产,平顶山集团公司在50年的开发和建设中，共形成煤矿石山31座，煤矸石累计堆存2069万吨，占地面积1365亩，一矿，四矿于
8、2005年均发生过矸石山自燃崩塌事故，已造成人员伤亡事故，仅从安全角度出发，解决煤矸排放及污染，对其进行综合利用已是当务之急。因此，利用矿区大量的煤矸石发展新型墙体，发展循环经济、发挥比较优势、壮大非煤产业、最大限度地提高资源利用率、改善矿区环境、建设节约型社会的必然选择。,一 概况二 煤矸石的资源化利用三 煤矸石的前景发展,认识完石煤 再让我们看看煤矸石,概况,1 煤矸石的概念、来源和分类2 组成、现状及危害3 煤矸石的活性,煤矸石的概念：煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。（如右图所示),煤矸石是与煤伴存的岩石。在
9、煤的采掘进和煤的洗选过程，都有煤矸石排出。0.10.2t煤矸石/t原煤。 在煤矿的上，中、底层的页岩，挖掘煤层之间的巷道时排出的砂岩、石灰岩以及其他岩类都属煤矸石之列。,煤矸石的主要来源：,一、煤矸石依其所含矿物组分可分为：碳质页岩、泥质页岩和砂质页岩； 二、依其来源可分为：掘进矸石，开采矸石和洗选矸石。 三、煤矸石堆放过程，其中的可燃组分缓慢氧化、自燃，故又有自燃矸石与未燃矸 石的区分。,煤矸石的分类,煤矸石的组成,矿物组成：粘土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石）、石英、方解石、黄铁矿。化学组成：氧化物SiO2+Al2O3占6090。,煤矸石的化学成分,煤矸石发热量一般为8001500卡/克,其
10、无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。,图表 2001年2008年我国煤矸石产量增长趋势图,我国煤矸石污染现状,煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一，年产量达到3.8亿吨，目前已累计堆放50多亿吨。我国每年的煤矸石排放量占当年煤炭产量的10%15%。大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且造成环境污染。,煤矸石的危害,1）侵占良田，阻塞河道，造成水灾 2）释放大量有害气体，甚至引发火 灾 3）损伤临近土壤，农作物及水环境 4）细粒随风飘散，造成沉降污染 5）煤矸石中天然放射性元素对人体与环境的危害,煤矸石堆积，拥堵河道。,煤矸石的燃烧污染了空气。,煤矸石含硫量大于3%即
11、会着火，含硫量大于1%就有可能自燃。一般煤矸石的着火点为280比煤的发火点约低80，这是煤矸石自燃的基本原因，此外，煤矸石的自燃还与热值、气候、微生物等等有关，其机理比较复杂。,煤矸石的活性,粘土岩粪煤矸石主要由粘土矿物组成，加热到一定温度时(一般为700-900)原来的结晶相分解破坏，变成无定型的非晶体，使煤矸石具有活性。活性的大小和矸石的物相绢虎有关，还和煅烧温度有关。堆积在大气中经过自燃的红矸其热值报低，但具有一定的活性。测定煤研石的活性，可采用化学法火山灰括性检验方法来进行比较。,煤矸石的资源化利用,（一）煤矸石制砖 （二）煤矸石生产轻骨料。 （三）煤矸石生产空心砌块。 （四）煤矸石代
12、替粘土生产水泥。 （五）提取化工产品 （六）煤矸石复垦绿化 （七）回填矿井采空区或铺路料 （八）其他应用,(一)煤矸石制砖,我国利用煤矸石烧结砖，一般采用全内燃焙烧技术，即用煤矸石自身的发热量提供的热能来完成干燥和焙烧的工艺过程，基本不需加燃料。但产品的成本普遍偏高，另外砖的放射性也是值得考虑的问题。,（二）煤矸石生产轻骨料,煤矸石轻骨料是一种多孔轻质建筑材料，具有自重轻、相对强度高、保温、抗震性好等特点。适宜烧制轻骨料的煤矸石主要碳质页岩和选矿厂排出的洗矸，煤矸石的含碳量不要过大，以低于13%为宜。有两种烧制方法：成球法和非成球法。,轻骨料,（三）煤矸石生产空心砌块,煤矸石空心砌块是以自燃或
13、人工煅烧煤矸石为骨料，以磨细生石灰和石膏作胶结剂，经转动成型、蒸汽养护制成的墙体材料产品标号可达200样。,（四）煤矸石代替粘土生产水泥,煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量，用其代替部分或全部粘土生产普通水泥能提高熟料质量。用煤矸石作水泥原料的生产工艺过程与生产普通水泥基本相同。但应注意煤中的硫所带来的污染,（五）提取化工产品,煤矸石中可利用的矿物元素主要是SO3、AlO3、FeS2和Mn、P、K等。AlO335%的高铝煤矸石可用来制炼钢高效脱氮剂 硅铝铁合金、水玻璃、氢氧化铝、碱式氯化铝净水剂、制造硫酸铝和铵明矾的烧结料等。另外含FeS2较高的煤矸石氧化产生的SOx是污染环境的罪魁
14、祸首，而硫又是重要的化工原料，从煤矸石中回收硫铁矿（如抽提硫酸）具有较高的生态效益和经济效益。,（六）煤矸石复垦绿化,对于不好处理或处理价值较低的，可以考虑充填塌陷区或填埋造地，方法是：在造地的片区上先将熟化表土转移，然后垫铺岩石及自燃矸石至一定厚度，碾压整平再将熟化土覆盖，如此分片区逐年扩展，可造就大面积平地和台阶地，同时结合土壤改良，再造优质农田。,采用煤矸石不出井的采煤生产工艺，填充采空区，减少矸石排放量和地表下沉量，采用煤矸石充填废弃矿井。在道路、堤坝等工程建设中采用以煤矸石代替粘土作基料，增加稳固性。,（七）回填矿井采空区或铺路材料,（八）其他应用,生产化工原料：聚合铝、分子筛等。 与盐酸反应生成 （2A1Cl3.H2O），再生成聚铝。 用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼等元素，可作为农作物生长的刺激剂,回收硫化铁：有的煤矸石含有较多的硫化铁，可通过分选回收作为制取硫酸的原料。我国有七个选煤厂建立了硫化铁回收车间，从煤矸石中回收硫化铁，总设计能力为7.5105ta。回收能源：作为大型沸腾炉燃料供热或发电：热值8360kJ/kg。1975年在四川永荣矿务局建立了中国第一座流化床煤矸石电厂,谢谢,观赏,
