煤矸石综合利用现状及前景

维普资讯 http://www.cqvip.com 环境与可持续发展　２０【）８年第１　ＥＮｖ硼∞ｌＮＭＥＭ’ＡＮＤ　ＳＵＳＴＡＩＮＡＢＬＥ　Ｄｊ　Ⅵ阻１０Ｐ１　Ｔ　Ｎｏ．１，２００８　煤矸石综合利用现状及前景　关杰　李英Ｊ哽２　（１．上海第二工业大学环境工程系，上海，２０１２０９；２．中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京，１０００８３）　【摘要】煤矸石是煤在开采和洁净煤生产过程中的一种固体废弃物，长期堆积不仅占用大量耕地，　而且严重污染环境，对其有效利用和资源化已成为一个新的经济增长点。本文在阐述煤矸石综合利用　现状的同时，指出了存在的问题、解决方法及发展前景。　【关键词】固体废弃物；煤矸石；综合利用；可持续发展　中图分类号：Ｘ７５２／＇ＩＴ￣９．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—２８８Ｘ　Ｉ２ＯＯ８）０１一ＯＯ３４—０３　为了保证国民经济的高速发展，我国煤炭的生产　年，确认后再返还。　量逐年增加，目前已占到全世界的三分之一，２００４年　在德国煤矸石利用的主要措施是：一部分利用风　我国煤炭产量达到１９．５６亿ｔ【　，其中煤矸石，占当年　力充填井下采空区，另一部分通过加工筛选作为建筑　煤炭产量的１０％～１５％。目前累计堆有煤矸石山１　５００　材料。　多座，约４０亿ｔ，占地１．３万ｌｌ　以上，而且每年约以　在俄罗斯除作为井下采空区的充填材料及用于道　１亿ｔ的速度递增，每年形成新增占地４００多Ｉ・　。　路工程、生产建筑材料外，还对有机质２ｏ％以上的煤　因为大量的煤矸石堆积，未能利用和处置，给环　矸石生产有机矿物肥料，可使农作物稳产１５％～４ｏ％。　境带来了巨大的污染，如：侵占耕地，自燃所产生的　波兰水泥工业采用海尔得克斯公司的选煤矸石作　有毒有害气体对大气的污染，风蚀扬尘及淋溶水污染　水泥原料。用煤矸石作水泥原料有很多优点：矸石含可　等。因此合理利用煤矸石既可以保护环境又可以利用　燃物质，其热值约为１　０００×４．１９～１　５００×４．１９ｋＪ／ｋｇ（　，　其富含的有价能源和资源。　可使燃料消耗降低１０％左右；矸石中含氧化铁熔剂，　１煤矸石的化学组成　煅烧过程中可以降低熟料烧成温度，并在窑衬上形成玻　璃层，起到保护作用，延长窑衬寿命，使耐火材料耗量　煤矸石的矿物成分以粘土矿物和石英为主，常见　降低１０％～２０％，增加窑的运转时间。　矿物为高岭土、蒙脱石、伊利石、石英、长石、云母　总之，各国的煤矸石利用的程度因组成、环境要　和绿泥石类。除石英和长石外，以上矿物均属于层状　求及各国的政策而异，同时也制定了一些保护性政策，　结构硅酸盐，这是煤矸石矿物成分的一个特点。煤矸　比较典型的是政府要求用于洁净能源并进行立法。　石常规的主要化学成分［２～６］见表１。　２．２我国煤矸石资源及综合利用现状　表１煤矸石的常规化学组成（ｗｔ．，％）　据统计目前我国煤矸石保守存量为３４亿ｔ，主要分　Ｓｉ　Ａｌ２０３　Ｆｅｚ０３　ＣａＯ　ＭｇＯ　Ｋ２Ｏ　Ｃ　Ｎａ２０　布在山西、山东、黑龙江、河北、辽宁、安徽等产煤　４０～６Ｏ　１５～４０　２～１Ｏ　１～３．５　Ｏ．８～３　１～２　２５～３ｏ　１～２　区。利用率最高的是山东省，２ＯＯＯ年，全国煤矸石综　合利用量【　］达到６　６ＯＯ万ｔ，比１９９５年增加１　０００万ｔ；　２煤矸石的利用途径　综合利用率由１９９５年的３８％上升到４３％，提高了５个　百分点，结束了“八五”时期在３８％左右长期徘徊的　２．１国外现状　局面。五年累计综合利用煤矸石ｌ５　３．１亿ｔ，年均增长　世界各国（３，ｓ，ｌｏ］越来越重视煤矸石的处理和利用，　率为４％；累计节约能源折合标准煤约３　３００万ｔ，节约　并制定了一些保护性政策。　土地１万多亩，煤矸石综合利用成为煤炭企业新的经　美国政府通过多项政策鼓励发展煤矸石发电和土　济增长点。　地复垦，严格执行露天开采控制和复田法（１９７０年颁　根据矸石热值、含碳量、矿物质含量不同，可以　布），要求采矿权必须配以相应的复垦任务，煤炭公司　有不同的用途［６－９］低位发热量在６．２７～１２．５４ＭＪ／ｋｇ、碳　要交纳环保复垦保证金，开采结束后经验收观察５～１０　含量＞２０％的煤矸石适合于作为锅炉燃料；低位发热量　维普资讯 http://www.cqvip.com

关杰等：煤矸石综合利用现状及前景　－３５－　在２．０９～６．２７ＭＪ／ｋｇ，碳含量在６％～２ｏ％的煤矸石适宜　２．２．４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　于造砖、水泥和其他建筑材料；低位发热量小于２．０９　ＭＪ／ｋｇ，灰分含量在５．０％～９０％的煤矸石适宜于复垦、　筑坝和铺路材料，有机物含量较高的还适宜于生产有　机肥料。　２．２．１煤矸石发电　用于发电的煤矸石发热量要在６．２７～１６．７２ＭＪ／ｋｇ，　塌陷区或埋填造地。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。　国家政策明确规定【７］：推广应用循环硫化床燃烧并采　用脱硫及静电除尘技术。到２００１年底，全国已建成并　２．２．５回填矿井采空区或铺路材料　采用煤矸石不出井的采煤生产工艺，充填采空区，　投产煤矸石发电厂　Ｊ　１５０多座，总装机容量２５０万ｋＷ。　问题集中表现在：国家鼓励发展政策不到位；监管力　度滞后；技术水平偏低；环保措施跟不上；并网发电　难度大等诸多问题。　２．２．２煤矸石建Ｓｚｔ　煤矸石制砖。我国利用煤矸石烧结砖［６，９，１０］，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＃ｌ－ＪＪｎ　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。　煤矸石生产轻骨料。适宜烧制轻骨料的煤矸石主　要是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　法与非成球法。　煤矸石生产空心砌块。煤矸石空心砌块是以自燃　或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。　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【６］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。　煤矸石作水泥混合材料　］。煤矸石经自燃或人工　煅烧后具有一定的活性，可掺入水泥中作活性混合材　料，与熟料和石膏按比例配合后进入水泥磨磨细。煤　矸石的掺人量取决于水泥品种和标号，在水泥熟料中掺　人１５％煤矸石，可制得３２５～４２５样普通硅酸盐水泥；　掺量超过２ｏ％时，按国家规定为火山灰硅酸盐水泥。　２．２．３提取化工产品　煤矸石中可利用的矿物元素主要是ｓ　、　０３、　Ｏ３、ＦｅＳ２和Ｍｎ、Ｐ、Ｋ等。　０３＞３５％的高铝煤矸　石可用来制【９］炼钢高效脱氧剂硅铝铁合金、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。　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【１０］等工程建设中，采用以煤矸石　代替粘土作基材，增加稳固性。　３当前煤矸石综合利用工作中存在的主要问题　３．１煤矸石综合利用总体水平不高　主要表现在技术装备落后，企业规模小，发展后　劲不足，竞争能力弱等方面。目前煤矸石综合利用技　术装备水平达到国际２ｏ世纪９０年代先进水平的比例还　不足２０％，一些技术含量高的煤矸石综合利用技术还　未得到广泛应用。企业规模普遍偏小，如全国煤矸石　砖厂的平均生产能力　Ｊ不足１　０００万块标准砖，且品种　单一，不能适应市场需要；产品附加值低，竞争能力　较差。　３．２地区发展不平衡　在能源相对短缺的地区，煤矸石综合利用发展较　快【１。。，如华东地区、西南地区，煤矸石综合利用率一　般在６ｏ％以上，高于全国平均水平１８个百分点，其　中，山东７３％，四川６２％，重庆６５％。而在煤炭资源　相对丰富的地区如山西、陕西和东北地区等，煤矸石　综合利用发展较慢。　３．３优惠政策落实难　目前，国家已经出台的优惠政策，在某些地区还　存在落实难和可操作性不强的问题，存在着项目审批　难、并网发电难、政策落实难，严重挫伤了企业开展　对煤矸石综合利用的积极性。　３．４缺乏资金渠道　各地区普遍反映，煤矸石综合利用项目在资金上　得不到保证，投入严重不足。目前国家没有专项资金　扶持，原有的煤矸石综合利用专项资金已被取消，而　新的融资渠道还没有形成，企业筹措资金困难，一些　煤矸石发电、煤矸石建材项目难以落实，给煤矸石的　扩大再利用带来不便。　３．５企业经营管理体制落后　目前，煤矸石电厂和某些煤矸石建材企业大多不　是独立核算单位，这种经营管理体制不能实行自主经　营，自我发展，不能正常还贷付息，不能适应市场经　济要求，严重影响煤矸石电厂或建材企业的积极性。　维普资讯 http://www.cqvip.com

环境与可持续发展　ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＳＵＳＴＡＩＮＡＢＬＥ　ＤＥＶＥ　ＯＰＭＥＮＴ　Ｎｏ．１，２００８　煤矿建设项目竣工环境保护验收调查方法研究　田贵全　（山东省环境监测中心站，山东济南，２５０ｉＤ１３）　【摘要】煤矿建设项目竣工环境保护验收调查是以生态环境影响调查为主的一项新工作。根据工　作经验，分析了煤矿建设项目的主要生态环境问题，论述了煤矿建设项目竣工环境保护验收调查的主　要内容，提出了煤矿建设项目竣工环境保护验收调查的技术路线和技术方法。　【关键词】生态环境影响；环境保护验收；调查方法；煤矿　中图分类号：Ｘ８３０　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—２．８８Ｘ（２ｏ吣）０１—００３６一∞　建设项目竣工环境保护验收调查是生态影响类建　设项目环境管理的一项新制度。２００２年２月国家环保　总局颁布实施的《建设项目竣工环境保护验收管理办　法》规定：以排放污染物为主的建设项目，开展建设　项目竣工环境保护验收监测，编制建设项目竣工环境　保护验收监测报告（表）；以生态环境影响为主的建设　项目，开展建设项目竣工环境保护验收调查，编制建　设项目竣工环境保护验收调查报告（表）。由于生态影　项目竣工环境保护验收调查工作，是一项急需研究探　讨的新课题。近年来，笔者主持完成了枣庄朝阳煤矿、　汶上义桥煤矿、曲阜星村煤矿、宁阳鑫安煤矿、菏泽　彭庄煤矿等ｌ０余个煤矿建设项目竣工环境保护验收调　查工作，初步建立了煤矿建设项目竣工环保验收调查　的技术路线和技术方法。这对于今后开展煤矿建设项　目竣工环保验收调查工作具有示范作用和借鉴意义。　响类建设项目所产生的环境问题的多样性和复杂性，　目前国家尚未出台生态影响类建设项目竣工环境保护　验收调查技术规范或标准。如何开展生态影响类建设　１煤矿建设项目主要环境问题　煤矿建设项目在施工期与运营期可能产生的环境　问题主要表现在以下８个方面：　综合利用．２０００，（２）：ｌｌ～ｌ５．　４结语　（１）煤矸石综合利用技术的研究取得了一定的成　果，但目前我国煤矸石的实际利用率并不高。今后相　当长时期内煤矸石综合利用的重点仍集中在高附加值　的煤矸石发电、煤矸石建材等，这方面的技术有待于　加强或突破。　３李文忠，洗煤泥．煤矸石混烧发电技术的研制与开发［Ｊ］．洁净煤　技术，１９９９，５（４）：３０～３４．　４潘志刚，姚艳斌，黄文辉．煤矸石的污染危害与综合利用途径分　析［Ｊ］．资源．产业，２００５，７（１）：４６～４９．　５杨东明，霍兆鹏．煤矸石与粉煤灰综合利用制砖技术工艺方案的　探讨［Ｊ］．辽宁建材，２００５（１）．１０～ｌ３．　６霍冀川，卢忠远，等．大掺量工业废渣普通硅酸盐水泥［Ｊ］．环　境工程，１９９９，１７（４）：５６～５９．　（２）要加强煤矸石的组分、结构与特性等基础研　究，根据煤矸石的特性和实际需要，开发新的用途。　（３）当权机构应加强对煤矸石利用的监督管理和　政策支持。综合利用，变废为宝，化害为利，是实现　资源节约型和环境友好型和谐社会的关键环节。　参考文献　１钱鸣高．对中国煤炭工业发展的思考［Ｊ］．中国煤炭，２００５（６）：　ｌ～５．　７李多松，姚江仙，丁毅．用煤矸石制取水玻璃的研究［Ｊ］．环境　工程，１９９５，（５）：镐～５１．　８肖秋国，傅勇坚，等．从煤矸石中提取氧化铝的影响因素［Ｊ］．煤　炭科学技术，２００２，３０（２）：６０～６３．　９李克攻．石灰土煤矸石作路面基层的应用［Ｊ］．中国资源综合利　用，２００２，（４）：２６～２８．　１０谢德瑜，张风辰．煤矸石及其综合利用［Ｊ］．中国资源综合利　用，２００４，（１０）：２０～２３．　２杨凤玲，嵇银行，严生．简述煤矸石在建筑材料工业中的应用　［Ｊ］．粉煤灰综合利用，２００５（１）５４～５５．　３阎开放．我国煤矸石制砖现状及创新发展思考［Ｊ］．煤炭加工与　作者简介：关杰（１９７０一），男，山东单县人，博士，副教　授，研究方向：固体废弃物的资源化与无害化。