煤矸石

中国矿业大学 · 矿业工程

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煤矸石（刘竞怡，2013）

煤矸石是煤炭在开采过程中所产生的废渣，在我国所有的工业固体肥料排放中，煤矸石这种废渣的排放量一直居高不下，而大量煤矸石的排放严重的占用了我国的国土资源，污染了很多林地，这对我国国土生态结构带很大的影响的同时对生态环境造成了极大的破坏，因此为了提高煤矸石的综合利用，维持矿山资源的可持续发展有着重要意义。

中文名称

煤矸石展开

英文名称

Gangue展开

领域

矿业工程展开

类型

采矿废料展开

基本介绍

煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的一种固体废弃物，是成煤过程中的伴生产物，其含碳量较低，主要包括采煤过程中选出的普矸、剥离及掘进过程中排出的白矸以及选煤过程中产生的选矸，其所占比列分别为35%、45%及20%。

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。

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[1]。

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。煤矸石业务露天堆放，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800~1000℃，使矸石融结并放出大量的，，，，NOx等有害气体，其中以为主[2]。一座矸石山自燃可长达十余年至几十年。这些有害气体的排放，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，使树木生长缓慢、病虫害增多，农作物减产，甚至死亡。

危害水土

煤矸石除含有粉尘、Si，以及Fe，Mn等常量元素外，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。

煤矸石利用途径

目前，煤矸石的利用途径有制砖、发电、制作砌块等建筑材料、代替黏土生产水泥、生产微米级多孔陶瓷、生产橡胶补强剂、生产莫来石和堇青石、煤矸石用于混凝土骨料、回填矿井采空区或做铺路材料、煤矸石造气、煤矸石生产肥料、改良土壤、煤矸石提取化工产品、生产新型工业填料(用于泡沫人造革、薄膜、橡胶工业制品和涂料等)、用作陶器原料和耐火材料、煤矸石山复垦绿化、煤矸石山自燃热能利用。

发电

利用煤矸石发电是综合利用煤矸石的一条重要途径，不但可以节省好煤，缓解煤矿电力紧张局面，而且灰渣还可以生产建材，消除二次污染，是一项绿色环保工程，其经济效益、社会效益和环境效益都十分显著。

制砖

煤矸石本身具有一定热值，烧砖时先利用外部热量将窑体内的温度提高到煤矸石燃点，此时利用煤矸石砖坯自燃产生的热量进行烧制，从而达到废物资源化利用、节能环保的目标。

代替黏土生产水泥

煤矸石和黏土的化学成分相近，因此可用其代替部分或全部黏土生产普通水泥。其优点有:①能改善生料易磨性，提高生料产量，降低生料磨电耗;②能改善生料的易烧性;③降低水泥煤耗和生产成本;④减少环境污染。

用于混凝土骨料

煤矸石用作混凝土骨料分2种情况，就是煤矸石分别用作细骨料或粗骨料，或者同时取代普通粗细骨料。自燃煤矸石经粉碎而得的自燃煤矸石轻骨料，自燃煤矸石轻骨料按不同粒径分成4个品种，分别用于不同场合。

回填矿井采空区或铺路材料

利用煤矸石作为矿井采空区的充填材料，既可以减少煤矸石采出量，逐步消灭地面矸石山，又可减少矸石侵占的土地面积。煤矸石可用作一般公路的底基层或路基填料，其作为铺路材料，具有较好的路用性能和强度。铺路材料使用煤矸石，具有用量大、技术简单、对煤矸石的种类和品质要求不高等优点[3]。

生产肥料

《煤矸石生物肥料技术条件》中指出：煤矸石生物肥料肥效长，能改良土壤，并具有增产效果明显，提高农产品品质等特点。使用该肥料可以相对减少化肥用量，缓解化肥对环境造成的污染。

提取化工产品

煤矸石的主要成分是，Si，另外还含有数量不等的 S，F，MgO，CaO及微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。根据煤矸石中不同的化学元素，可以从以下几个方面分析煤矸石在生产化工产品方面的应用:①制备硅系化工产品;②制备铝系化工产品;③制备碳系化工产品;④制备钛白粉;⑤富镓煤矸石提取镓。

煤矸石复垦绿化

煤矸石山的污染治理重点是对酸性和重金属的治理。酸性治理可通过分选回收和利用碱性化学物质(粉煤灰、石灰石、磷矿粉等)中和煤矸石的强酸性。对煤矸石山重金属污染的治理主要是通过植被修复，种植吸附重金属能力较强、生物量较大的植物，在吸收煤矸石中重金属的同时，还可改善矿区生态系统环境。

减少煤矸石的途径

煤矿不出和少出矸石的清洁生产技术

1)煤矿不出矸开采技术工艺。煤炭地下气化技术将煤炭在地下燃烧气化，将煤炭转化为清洁的可方便利用的能源与化工原料，可使煤的利用价值提高10倍以上。

2)煤矿少出矸技术工艺。包括减少岩石巷道，减少混入煤炭中的顶矸量，井下分选回填采空区、废旧巷道或置换煤柱等。

填沟造地

地处荒山丘陵地区的矿井，可填沟造地:在沟口建坝，集中排放煤矸石，上覆熟化土碾压，土上植树种草，最终将矸石堆场变成林地。

煤矸石利用前景展望

煤矸石特性决定了它的多重应用性，然而其可利用途径也远不止以上这些，还有待开发。从煤炭开采来看，中国每生产1亿t煤炭，排放矸石0. 14亿t左右;从煤炭洗选加工来看，每洗选1亿t 炼焦煤，排放矸石量0. 2亿t，每洗1亿t动力煤排放矸石量0. 15亿t，这导致目前我国煤矸石的堆积量在以每年2亿t左右速度增长，煤矸石危害日益严重[4]。

“十一五”期间我国煤炭工业大力发展循环经济，按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。根据国家工信部发布工业节能“十二五”规划，提出“重点行业节能途径与措施”，推广煤矸石烧结砖隧道窑技术和烧结砖内燃工艺，替代黏土实心砖。针对粉煤灰煤矸石等煤炭大宗废物综合利用，推动利用方式由传统建工建材利用为主向多组分协同提取、制备复合材料、控制污染与生态利用等技术方向发展，重点突破废物中铝硅镓等多种组分梯级提取与高值利用以及建材中规模化消纳关键技术，废物多产业循环利用技术模式。

参考文献

[1]

潘荣锟，余明高，徐俊，等. 矸石山的危害及自燃原因关联分析.安全与环境工程,2006-02,66-69.

[2]

刘开莲，金会心．［J］． ，2012，30(3):80－83．. 煤矸石的综合利用现状的研究.贵 州科学,2012-03,80-83.

[3]

安磊.煤矸石充填采煤技术在花园煤矿的应用研究.煤矿现代化,2013-02,9-11.

[4]

关杰，李英顺.煤矸石综合利用现状及前景.环境与可持续发展环境,2008-01,34-36.

所属学科树

矿业工程采矿工程

突出贡献者

突出贡献者是经过搜狗科学百科领域评审团共同评选出来的，对词条做过突出贡献的编辑者

吴冉

创建词条

中国矿业大学

矿业工程

土土工程师

审核词条

中国矿业大学

土木工程

瓦特

审核词条

上海交通大学

材料科学与工程硕士

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