煤矸石资源化综合利用新技术
张杨+韦国兰
摘 要：煤矸石是煤矿山开采过程中产生的主要废弃物，这是由于我国选煤、燃烧技术等方面落后开采技术，才使得我国煤炭开采中产生的煤矸石难以得到有效的利用。在长时期的开采、堆积过程中，逐渐成为煤矿开采中的主要废弃资源对开采地的环境造成了严重的影响。在倡导绿色经济的今天，随着社会经济生活生产对煤炭资源需求量的增加，煤矸石积存量也日益增多，这一问题逐渐成为我国资源有效利用以及煤矸石资源化的主要任务。在这样的背景下，本文以煤矸石的再利用技术为课题，就国内煤矸石的再利用技术进行了研究和阐述。
关键词：煤矸石；再利用；技术；资源化
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.073
1 前言
煤矸石是我国巷道掘井、煤炭开采、洗选加工过程中产生的主要固体废弃物，同时也是我国排放量最大的工业固体废弃物之一。随着经济的不断发展以及人们对周边环境问题的日益关注，煤矸石堆放逐渐成为亟待解决的环境问题和工业废弃物处理问题。煤矸石可再生资源转化技术为煤矸石资源化利用开拓了思路，加强对煤矸石再生利用技术的研究能够更好地改善我们的生活环境，提高煤炭企业的抗风险能力，从而实现煤炭企业更持久更绿色健康的发展，以充分响应国家关于发展绿色经济的号召。因此，推广和研究煤矸石再利用技术在当前具有重要的现实意义。
2 煤矸石资源类型及用途概述
我国煤矸石类型主要分为三大类，第一种是白矸，白矸是露天煤矿开采剥离以及井下巷道挖掘时所排出的，其煤炭含量低而且泥土成分较多。也由于这种煤矸石所掺杂的矿物质不同而有多种可持续开发的方法。如，对于高岭土单矿可以通过煤矸石硫化铁回收技术以用于陶瓷的生产当中；对于半生铝矾，可用于生产火砖、异型保温砖等系列产品。第二种是选矸。选矸是采煤过程中挑选出来的煤矸石，并根据煤矸石的媒量含量多少进行分门别类的选用。如，对于煤含量较高的选矸，可以直接用于工业用炉燃料，含量较少时可以用于露天煤矿的回填和铺路材料。第三，煤矸石燃烧后经过筛选可以配置胶凝材料，另外有些煤矸石还可以用于一些化学产品的生产当中。如，含有结晶的三氧化铝、团体聚合铝、水玻璃以及化学肥料氨水和硫酸铵等。
3 煤矸石再利用技术应用
3.1 煤矸石替代燃料
由于煤矸石固定碳含量以及挥发成分的存在，而且烧失量一般在10%到30%，发热量可达到4.19到12.6MJ/kg，因此可以应用到炼铁、烧锅炉、烧石灰等多个方面。在炼铁中使用煤矸石作为燃烧配料一般要求煤矸石的大小在200mm以下，并且铸铁化学成分以及铸件质量都需要符合要求。另外，由于煤矸石的石灰石成分含量较高，因此需要在炼铁的过程中及时进行风眼疏通等工作。在烧锅炉上使用煤矸石一般要求煤矸石的细末成都在8mm以下，这就使得煤矸石破碎工作量增大，同时由于煤矸石以石灰石为主要成分的缘故，锅炉沸腾层耗电量和需要维修维护的部件增多，但是从煤矸石再利用情况来看，这无疑不为煤矸石的再利用提供了一个很好的途径，促进了资源的有效利用。
3.2 生产化工产品
用煤矸石生产化学肥料以及化工产品，现在应用较为普遍的有结晶三氯化铝、水玻璃以及硫酸铵化学肥料等几个方面。在生产结晶三氯化铝的过程中要注意煤矸石的铝含量一般较高、铁含量一般较低，制成的三氯化铝可以用于净水剂、硬化剂、沉淀剂等的生产当中。水玻璃的煤矸石利用技术主要在于在低压或者常压下就能够与液体烧碱进行反应生成水玻璃，并且经过进一步的加工处理还能够生出白炭黑。
3.3 生产水泥
由于煤矸石中二氧化硅、三氧化二铝以及二氧化二铁的含量一般都在80%以上，符合黏土配料烧制普通水泥以及某些特种水泥和无熟料水泥的黏土配料要求，因此煤矸石作为生产水泥的天然黏土质原料在当前我国国内较为普遍。第一、生产普通水泥。使用方法：煤矸石普通水泥的主要原料是石灰石、煤矸石、铁粉混合磨成生料，在1400到1450摄氏度温度下得到硅酸三钙为主要成分的熟料，然后将熟料和石膏磨细制成。含铝矿物质煤矸石在用于普通硅酸盐水泥的生产时，一般为了使用方便按照铝的含量不同分为20%低铝、30%中铝和40%高铝三类。如生产含有三氧化二铝煤矸石成分的普通水泥，一般属于低铝煤矸石，尽量定点供应煤矸石以保证煤矸石铝含量均衡，再通过平铺和机械倒匀的方式保证铝含量维持在均衡的比例下；第二、特种水泥的生产。特种水泥一般是根据配料的不同、水泥凝结时间、快慢以及膨胀剂用量的多少不同而制成的具有特殊功能的水泥。如生产煤矸石速凝水泥配置比例为石灰石67%、煤矸石16.7%、石膏3.5%。这种速凝早强特种水泥具有微膨胀特性和较好的防渗性可以用于地下铁道、隧道等多种工程建设；另外，煤矸石也可以用于生产无熟料水泥，生产的煤矸石无熟料水泥抗压强度一般在20到40MP，由于这种水泥化热较低，很适用于各种大型板材和作为胶凝材料。
4 结语
在我国绿色经济发展面前，煤矸石资源的再利用已经成为實现煤矸石资源化的重要任务。通过合理的产业结构模式构建实现我国煤炭企业在发展、产业链延伸以及环境保护等多位一体循环经济的产业转型，从而提高煤炭企业的产业结构，优化煤炭企业的综合经济效益，促进我国资源开发类企业的可持续发展。当然要想实现煤矸石在技术方面的突破，更好地把煤矸石资源化就需要我们加强煤炭企业与技术研究机构的密切合作，在政府政策的引导下通过建立国家煤矸石再利用技术项目，以此来实现我国煤矸石资源最大限度地回收与利用。
参考文献：
[1]张鹏飞，宋宇辰.煤矸石综合利用分析[J].内蒙古煤炭经济，2013（03）：44+46.
[2]倪敬陶，陈旭.煤矸石洁净开采与利用技术[J].煤炭科技，2010（04）：61-62.
作者简介：张杨（1985-），男，苗族，贵州天柱人，硕士，讲师，研究方向：材料加工工程，纳米材料。
