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煤矸石高值利用与资源化处理研究进展 鲁峰 《国企》杂志、国企网 北京市 100020 摘要：煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，大量堆积不仅占用土地资源，还会对环境造成严重污染。本文首先介绍了煤矸石的来源、组成和危害，然后详细阐述了煤矸石在建筑材料、土壤改良等领域的高值利用方法，以及在充填开采、发电等方面的资源化处理途径。同时，对未来发展趋势进行了展望。通过对煤矸石的高值利用和资源化处理，可以实现资源的循环利用，减少环境污染，具有重要的经济、社会和环境效益。 关键词：煤矸石；高值利用；资源化处理；循环利用 引言: 煤炭作为我国的主要能源之一，在国民经济中发挥着重要作用。然而，煤炭开采和加工过程中会产生大量的煤矸石，据统计，我国煤矸石累计堆存量已超过 50 亿吨，并且每年还以 3 亿～4 亿吨的速度增加。煤矸石的大量堆积不仅占用了宝贵的土地资源，而且还会对环境造成严重污染，如占用耕地、污染土壤和水体、引发地质灾害等。因此，如何实现煤矸石的高值利用和资源化处理，已成为当前煤炭行业面临的重要课题。 一、煤矸石的来源、组成和危害 来源：煤矸石是在煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，主要包括采煤过程中排出的矸石、选煤过程中排出的矸石以及煤炭加工过程中产生的废渣等。 组成：煤矸石的主要成分包括硅、铝、铁、钙、镁等氧化物，以及少量的碳、硫、磷等元素。不同地区和不同煤矿的煤矸石组成有所差异，但总体上以硅铝酸盐矿物为主。 危害：占用土地资源。煤矸石的大量堆积需要占用大量的土地资源，不仅浪费了宝贵的土地资源，而且还会影响生态环境；污染土壤和水体。煤矸石中含有大量的重金属、硫化物等有害物质，这些物质会随着雨水的冲刷和淋溶进入土壤和水体，造成土壤和水体的污染；引发地质灾害。煤矸石堆积过高容易引发山体滑坡、泥石流等地质灾害，对周边居民的生命财产安全造成威胁；影响空气质量。煤矸石在自然堆放过程中会发生自燃，产生大量的有害气体，如二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等，这些气体不仅会污染空气，而且还会对人体健康造成危害。 二、煤矸石的高值利用方法 （一）建筑材料领域 1.制砖 煤矸石可以作为制砖的主要原料之一。经过破碎、筛分、混合、成型、烧结等工艺，制成煤矸石砖。这种砖具有强度高、保温性能好、耐久性强等优点。利用煤矸石制砖可以大量消耗煤矸石，减少土地占用和环境污染，同时降低制砖成本。 2.生产水泥 煤矸石中含有一定量的硅、铝、铁等元素，可作为水泥生产的原料。将煤矸石与石灰石、粘土等按一定比例混合，进行煅烧、粉磨等工艺处理，可生产出不同品种的水泥。煤矸石在水泥生产中可以替代部分天然原料，降低生产成本，同时减少煤矸石对环境的影响。 3.制备混凝土 煤矸石可以作为混凝土的骨料，替代部分天然砂石。将煤矸石破碎、筛分后，与水泥、砂、水等按一定比例混合，可制备出煤矸石混凝土。煤矸石混凝土具有强度高、耐久性好、成本低等优点，可广泛应用于建筑工程中。 （二）陶瓷材料领域 1.生产陶瓷砖 煤矸石中的硅、铝等元素含量较高，适合用于生产陶瓷砖。通过配方调整和工艺优化，可以利用煤矸石生产出各种颜色、规格的陶瓷砖。煤矸石陶瓷砖具有硬度高、耐磨性好、防滑性能强等优点，可用于室内外地面和墙面装饰。 2.制备陶瓷釉料 煤矸石中的金属氧化物可以作为陶瓷釉料的原料。经过粉碎、煅烧、研磨等工艺处理后，与其他原料混合可制备出陶瓷釉料。煤矸石陶瓷釉料具有色泽鲜艳、光泽度高、稳定性好等优点，可提高陶瓷产品的装饰效果和质量。 （三）化工产品领域 1.提取氧化铝 煤矸石中含有大量的氧化铝，可以通过酸浸、碱浸等方法提取出来。提取的氧化铝可用于生产铝锭、铝合金、氧化铝陶瓷等产品。氧化铝的提取可以实现煤矸石的高值化利用，提高资源利用率，同时减少对铝土矿等自然资源的依赖。 2.制备硅酸钠 煤矸石中的二氧化硅可以与氢氧化钠反应制备硅酸钠。硅酸钠是一种重要的化工原料，广泛应用于造纸、印染、洗涤剂、粘合剂等行业。利用煤矸石制备硅酸钠可以降低生产成本，同时减少煤矸石对环境的污染。 3.生产白炭黑 煤矸石中的二氧化硅可以通过与氢氧化钠反应制备硅酸钠，再与硫酸反应制备白炭黑。白炭黑是一种重要的橡胶补强剂、涂料填料、塑料添加剂等，具有广泛的应用前景。白炭黑的生产可以提高煤矸石的附加值，实现资源的高效利用。 （四）土壤改良领域 1.改良酸性土壤 煤矸石中含有一定量的碱性物质，可以用于改良酸性土壤。将煤矸石粉碎后与酸性土壤混合，可以提高土壤的 pH 值，改善土壤的理化性质，促进农作物的生长。煤矸石改良酸性土壤可以减少化肥的使用量，降低农业生产成本，同时提高土壤肥力和农作物产量。 2.增加土壤肥力 煤矸石中含有一些微量元素和有机质，可以作为土壤改良剂，增加土壤肥力。将煤矸石与有机肥、化肥等混合使用，可以提高土壤的养分含量，改善土壤结构，促进农作物的生长发育。煤矸石增加土壤肥力可以实现资源的循环利用，减少对化肥的依赖，提高农业生产的可持续性。 （五）能源领域 1.燃烧发电 煤矸石中含有一定量的可燃物质，可以作为燃料用于燃烧发电。将煤矸石与煤混合燃烧，可以提高锅炉的燃烧效率，减少煤炭的消耗，同时降低发电成本。煤矸石燃烧发电可以实现资源的综合利用，减少煤矸石对环境的污染，同时为社会提供电力能源。 2.气化制气 煤矸石可以通过气化技术转化为煤气。煤气可以作为燃料用于工业生产和居民生活，也可以用于合成氨、甲醇等化工产品。煤矸石气化制气可以提高资源利用率，减少对天然气等化石能源的依赖，同时实现煤矸石的清洁利用。 （六）其他领域 1.制备吸附剂 煤矸石经过活化处理后，可以制备出具有吸附性能的吸附剂。这种吸附剂可以用于废水处理、废气净化、土壤修复等领域，具有广阔的应用前景。煤矸石制备吸附剂可以实现资源的高值化利用，同时为环境保护提供技术支持。 2.制作工艺品 煤矸石具有独特的纹理和颜色，可以用于制作工艺品。如煤矸石雕刻、煤矸石摆件、煤矸石饰品等。煤矸石工艺品的制作可以提高煤矸石的附加值，同时为文化产业的发展做出贡献。 三、煤矸石的资源化处理途径及未来发展趋势 （一）煤矸石的资源化处理途径 充填开采。充填开采是将煤矸石等固体废弃物充填到采空区，以减少地表沉陷和资源浪费的一种开采方法。充填开采可以有效地利用煤矸石等固体废弃物，减少对环境的污染，同时还可以提高煤炭资源的回收率。 发电。煤矸石中含有一定量的碳，可以作为燃料用于发电。将煤矸石与煤混合燃烧，可以提高锅炉的燃烧效率，减少煤炭的消耗。同时，煤矸石发电还可以减少对环境的污染，实现资源的综合利用。 （二）发展趋势 一是加强技术创新。加大对煤矸石高值利用技术的研发投入，提高技术水平和产品附加值。加强产学研合作，加快科技成果转化，推动煤矸石利用技术的产业化发展。 二是拓展市场空间。加强对煤矸石产品的宣传和推广，提高市场认可度。积极开拓国内外市场，拓展煤矸石产品的市场空间。同时，加强与其他行业的合作，开发出更多适销对路的煤矸石产品。 结语 煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，大量堆积不仅占用土地资源，还会对环境造成严重污染。通过对煤矸石的高值利用和资源化处理，可以实现资源的循环利用，减少环境污染，具有重要的经济、社会和环境效益。目前，我国煤矸石的利用技术还比较落后，政策支持力度不够，市场需求不足。未来，我们应加强技术创新，完善政策支持体系，拓展市场空间，推动煤矸石利用产业的健康发展。 参考文献 [1]蓝超.煤矸石资源化综合利用研究进展[J].内蒙古煤炭经济,2024,(17):32-34. [2]王成才.煤矸石资源化利用途径的浅析——以神东地区为例[J].洁净煤技术,2024,30(S1):521-523. [3]刘亮平,张凯,杨彦生,高英慧.神东矿区煤矸石无害化填埋注浆技术及应用[J].洁净煤技术,2024,30(S1):547-552.
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