1、煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用1，了解煤矸石的概念及我国煤矸石的现状。2，熟悉煤矸石产生的危害。3，掌握煤矸石的资源化利用和前景。煤矸石的资源化利用 一一 概况概况 二二 煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用 三三 减少煤矸石的途径减少煤矸石的途径 四四 煤矸石的前景发展煤矸石的前景发展 五五 结语结语煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用概概况况 1 煤矸石的概念、来源和分类煤矸石的概念、来源和分类 2 组成、现状及危害组成、现状及危害 3 煤矸石的活性煤矸石的活性煤矸石的资源化利用煤矸石的概念煤矸石的概念： 煤矸石（ coal gangue）： 煤矸
2、石是采过煤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) 目前煤矿的排矸量约占煤炭开采量的 820，平均约为 12；已成为我国累计堆积量和占用场地最多的工业废弃物。目前，全国煤矸石的总积存量约 45 亿 t，而且仍在逐年增长，矸石山几乎成为我国煤矿的标志。同时，由于矸石中通常含有残煤、碳质泥岩、流铁矿、碎木材等可燃物质，在长期露天堆积后，往往会产生自燃现象，并排放出大量的 CO、CO2、SO2、H2S、NO等有害气体，给周边环境带来了一系列的危害 。如果煤矿开采给环境造成的破坏得不到有效的整治，必将带来严重的后果，因而煤矿的清洁
3、生产是煤炭开采业的发展方向 ，也是煤矿企业的根本出路。 煤矸石的资源化利用 1 1、巷道掘进过程中的掘进矸石；、巷道掘进过程中的掘进矸石； 2 2、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石的等。矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石的等。 煤矸石是与煤伴存的岩石。在煤的采掘进和煤矸石是与煤伴存的岩石。在煤的采掘进和煤的洗选过程，都有煤矸石排出。煤的洗选过程，都有煤矸石排出。0.10.10.2t0.2t煤矸石煤矸石/t/t原煤。原煤。 在煤矿的上，中、底层的页岩，挖掘煤层之在煤矿的上，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
4、及其他岩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。类都属煤矸石之列。煤矸石的主要来源：煤矸石的主要来源：煤矸石的资源化利用 一、煤矸石依其所含矿物组分可分为：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；碳质页岩、泥质页岩和砂质页岩；二、依其来源可分为：二、依其来源可分为： 掘进矸石，开采矸石和洗选矸石。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氧化、自燃，故又有自燃矸石与未燃矸 石的区分。石的区分。煤矸石的资源化利用煤矸石的组成煤矸石的组成 矿物组成：粘土矿物
5、（高岭石、伊利石、蒙脱石）、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。石英、方解石、黄铁矿。 化学组成：氧化物化学组成：氧化物SiO2+Al2O3占占6090。SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOFeFe2 2O O3 3NaNa2 2O+KO+K2 2O O烧失量烧失量51516565161636361 17 71 14 42 29 91 12.52.52 21717煤矸石的化学成分煤矸石的化学成分 煤矸石发热量一般为煤矸石发热量一般为8001500卡卡/克克,其无机成分主要是其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属硅
6、、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。煤矸石的资源化利用我国煤矸石污染现状我国煤矸石污染现状及危害及危害 煤矸石是我国目前排放量最大的工业煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一，年产量达到固体废弃物之一，年产量达到3.8亿吨，目亿吨，目前已累计堆放前已累计堆放50多亿吨。我国每年的煤矸多亿吨。我国每年的煤矸石排放量占当年煤炭产量的石排放量占当年煤炭产量的10%至至15%。大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且造成环境污染。造成环境污染。煤矸石的资源化利用图表图表 2001年年2008年我国煤矸石产量增长趋势图年我国煤矸石产量增长趋势图煤矸石的资源化利
7、用煤矸石堆积，拥堵河道。煤矸石堆积，拥堵河道。煤矸石的燃烧污染了空气。煤矸石的燃烧污染了空气。煤矸石的资源化利用煤矸石堆积导致河流阻塞煤矸石堆积导致河流阻塞煤矸石的资源化利用煤煤矸矸石石的的危危害害1）侵占良田，阻塞河道，造成水灾）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）释放大量有害气体，甚至引发火 灾灾 3）损伤临近土壤，农作物及水环境）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）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）煤矸石中天然放射性元素对人体与 环境的危害环境的危害6）煤矸石中的黄铁矿在空气中易被氧）煤矸石中的黄铁矿在空气中易
8、被氧 化，放出热量聚集，使煤矸石中所化，放出热量聚集，使煤矸石中所 含碳质自燃产生含碳质自燃产生SO2、C02 、CO 等有毒有害气体。等有毒有害气体。煤矸石的资源化利用煤矸石的活性煤矸石的活性（性质）（性质）粘土岩粪煤矸石主要由粘土矿物组成，加热到一定温粘土岩粪煤矸石主要由粘土矿物组成，加热到一定温度时度时(一般为一般为700-900)原来的结晶相分解破坏，变成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
9、矸其热值报低，但具有一定的活性。测定煤研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。石的活性，可采用化学法火山灰括性检验方法来进行比较。煤矸石含硫量大于煤矸石含硫量大于3%即会着火，含硫量大于即会着火，含硫量大于1%就有就有可能自燃。一般煤矸石的着火点为可能自燃。一般煤矸石的着火点为280比煤的发火点比煤的发火点约低约低80，这是煤矸石自燃的基本原因，此外，煤矸石的，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。自燃还与热值、气候、微生物等等有关，其机理比较复杂。煤矸石的资源化利用我国煤矸石利
10、用现状我国煤矸石利用现状 大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且造成环境污染。大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且造成环境污染。开展资源综合利用，是实施节约资源基本国策的重要途径。开展资源综合利用，是实施节约资源基本国策的重要途径。我国已从税收、电力调度等方面扶持煤矸石发电，我国已从税收、电力调度等方面扶持煤矸石发电，“十一十一五五”规划需增加煤矸石发电装机规划需增加煤矸石发电装机20002000万千瓦。万千瓦。 “十一五十一五”期间中国煤炭工业将大力发展循环经济，按照期间中国煤炭工业将大力发展循环经济，按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、减量化、再利用、再循环的原则，重点治
11、理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。矿井水和粉煤灰。20102010年，煤矸石综合利用量年，煤矸石综合利用量3.93.9亿吨以上，亿吨以上，利用率达到利用率达到7070以上。其中，煤矸石等低热值燃料电厂年以上。其中，煤矸石等低热值燃料电厂年利用利用2 2亿吨，煤矸石砖利用亿吨，煤矸石砖利用0.90.9亿吨；煤矸石复垦造田筑路亿吨；煤矸石复垦造田筑路和井下充填消纳和井下充填消纳1 1亿吨以上。产生矿井水亿吨以上。产生矿井水5050亿立方米，利用亿立方米，利用3636亿立方米，利用率达到亿立方米，利用率达到7070。煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用煤矸石的资源化利用 我国煤矸石的发热量我国煤矸石的
12、发热量多在多在6300kJkg以下，以下，其中其中33006300kJkg、13003300kJkg和低于和低于1300kJkg的各占的各占30，高于，高于6300kJkg的仅占的仅占10。各地煤矸石的热。各地煤矸石的热值差别很大。值差别很大。 最理想的热值范围：最理想的热值范围：3344kJ/kg4180kJ/kg热值热值/(kJ/kg)合理用途合理用途说明说明2095回填、筑路、回填、筑路、造地、制骨料造地、制骨料制骨料以砂岩制骨料以砂岩类未然煤矸石类未然煤矸石为宜为宜20954190烧内燃砖烧内燃砖cao35%的高铝煤矸石可用来制炼钢高效脱氮剂的高铝煤矸石可用来制炼钢高效脱氮剂 硅硅铝铁
13、合金、水玻璃、氢氧化铝、碱式氯化铝铁合金、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铝净水剂、制造硫酸铝和铵明矾的烧结料等。另外含等。另外含FeS2较高的煤矸石氧化产生的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（如抽提硫酸）具有较高的生态效益和经济效益。济效益。煤矸石的资源化利用（六）煤矸石复垦绿化（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，虑充填
14、塌陷区或填埋造地，其其方法是：在方法是：在造地的片区上先将熟化表土转移，然后垫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，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。壤改良，再造优质农田。煤矸石的资源化利用 采用煤矸石不出井的采煤生产工艺，填充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、堤坝采用煤矸石充填废弃矿井。在
15、道路、堤坝等工程建设中采用以煤矸石代替粘土作基等工程建设中采用以煤矸石代替粘土作基料，增加稳固性。料，增加稳固性。（七）回填矿井采空区或铺路材料（七）回填矿井采空区或铺路材料煤矸石的资源化利用（八）其他应用（八）其他应用生产化工原料：聚合铝、分子筛等。生产化工原料：聚合铝、分子筛等。与盐酸反应生成与盐酸反应生成 （2 2A1ClA1Cl3 3.H.H2 2O O），），再生成聚铝。再生成聚铝。用作农用肥料：钼、锌、锰、铜、硼等元素，可作为农作用作农用肥料：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，可通过分选回收硫化铁：有的煤矸石含
16、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，总设计能硫化铁回收车间，从煤矸石中回收硫化铁，总设计能力为力为7.57.510105 5t ta a。回收能源：作为大型沸腾炉燃料供热或发电：热值回收能源：作为大型沸腾炉燃料供热或发电：热值83608360kJ/kgkJ/kg。19751975年在四川永荣矿务局建立了中国第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一座流化床煤矸石电厂 。煤矸石的资源化利用减少煤矸石的途径一一 ： 煤矿不出和少出矸石的清洁生产技术煤矿不出和少出矸石的
17、清洁生产技术 （1）煤矿不出矸开采技术工艺。将煤炭在地下燃烧气化，一次性转化为清洁的可应用的能源与化工原料，实现煤炭地下无人无生产设备的洁净利用。山东新汶矿业集团2000年4月煤炭地下气化技术工业性试验获得成功，地下所产煤气经过脱硫、除尘等环节，直接输送到用户，产空气煤气8万m 、水煤气4万m ，发热量相应为6280kJ和14650kJ。此技术与传统开采工艺相比节省投资78%，节约成本62%，提高工效3倍以上，煤的价值提高10倍以上 。 （2）煤矿少出矸技术工艺：全煤巷开拓，采区巷道全煤化等开拓方式和采煤工艺都能极大地减少矸石的产生量，并减少采煤过程中混入的矸石量。薄煤层半煤岩宽巷进技术，是将
18、所出矸石充填到巷道的一侧或两侧，德国、英国近年来逐渐应用全煤巷开拓技术，一些煤矿己取消了排矸系统。神华集团神东大柳塔矿采用煤层开拓大巷，岩巷占5%左右，大大降低了出矸量。 煤矸石的资源化利用减少煤矸石的途径二二 ：填沟造地，充填塌陷区，减少矸石占地：填沟造地，充填塌陷区，减少矸石占地 地地处荒山丘陵地区的矿井，采用填沟造地，可减少处荒山丘陵地区的矿井，采用填沟造地，可减少煤矸石对农田的占用。神东公司大柳塔煤矿井下煤矸石对农田的占用。神东公司大柳塔煤矿井下及洗煤外排矸石，按规划设计分区征用沟壑地排及洗煤外排矸石，按规划设计分区征用沟壑地排矸，在沟口建起拦渣坝，集中排放，填沟造地，矸，在沟口建起拦
19、渣坝，集中排放，填沟造地，上覆黄土碾压，植树种草，使其矸石山堆场变成上覆黄土碾压，植树种草，使其矸石山堆场变成平整林地。晋城无烟煤矿业集团各矿建专门排矸平整林地。晋城无烟煤矿业集团各矿建专门排矸巷道巷道(兼通风巷兼通风巷)和排矸井，矸石直接提升到地面和排矸井，矸石直接提升到地面堆放于荒山沟，填满后上部推平覆土造地。堆放于荒山沟，填满后上部推平覆土造地。 煤矸石的资源化利用 1 活化煤矸石在水泥砂浆中的应用活化煤矸石在水泥砂浆中的应用 在制作建筑材料方面，由于煤矸石中含有大量的黏土在制作建筑材料方面，由于煤矸石中含有大量的黏土类矿物，煅烧后可产生一定的活性。因此，将其作为活性类矿物，煅烧后可产生
20、一定的活性。因此，将其作为活性火山灰材质加入水泥中，不仅可以解决煤矸石的环境污染火山灰材质加入水泥中，不仅可以解决煤矸石的环境污染问题，而且还能替代部分水泥熟料，降低水泥成本。问题，而且还能替代部分水泥熟料，降低水泥成本。煤矸石煤矸石的前景的前景煤矸石的资源化利用“福建紫金恒发循环经济工业园福建紫金恒发循环经济工业园”的循环模式：的循环模式：煤矸石的资源化利用 2 推广一批先进适用的煤矸石综合利用技术，推广一批先进适用的煤矸石综合利用技术，重点推广重点推广75t/h以上的循环流化床锅炉，推广炉以上的循环流化床锅炉，推广炉内石灰石脱硫和静电除尘技术等。内石灰石脱硫和静电除尘技术等。 3 加快现有企业煤矸石综合利用技术改造，用加快现有企业煤矸石综合利用技术改造，用先进实用技术改造落后的、污染环境的技术、先进实用技术改造落后的、污染环境的技术、工艺和装备，如用循环流化床锅炉改造老电厂工艺和装备，如用循环流化床锅炉改造老电厂的沸腾炉，从根本上解决煤矸石电厂的污染问的沸腾炉，从根本上解决煤矸石电厂的污染问题；用硬塑、半硬塑成型技术改造落后的软塑题；用硬塑、半硬塑成型技术改造落后的软塑成型技术装备，使煤矸石制砖上规模、上水平。成型技术装备，使煤矸石制砖上规模、上水平。
