论文部分内容阅读
[摘要]本矸究结合云南省煤矿煤矸石的实际情况及主要成分，提出云南省各个类型煤矿煤矸石综合利用的途径。以此来确保经济社会各项事业实现又好又快发展，全力以赴构建繁荣富强、生态优美、社会和谐的新云南省。
[关键词]云南省 煤矿煤矸石 综合利用
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-20-2
云南当前正处在经济快速发展过程中，但是煤矿企业带来了一系列的环境问题。尽管政府多年来下大力气抓环保与环境治理工作，但与煤矿的大面积污染带来的环境问题相比明显滞后，环境问题已成为制约云南省经济发展的大敌。而煤矿污染环境的最大因素就是煤矸石的长期堆放与不合理利用。如何改善煤矿环境质量，使之与煤炭经济发展相适应，从而达到可持续发展的目标是当前亟待解决的问题。基于以上考虑，研究认为协调当地环境保护与经济发展之问的矛盾，最有效的前期手段或途径就是对云南省主要煤矿进行煤矸石生态处置与综合利用。通过煤矿煤矸石生态处置与综合利用研究，提出行之有效的成本低收益高的措施，在此基础上进行重点建设，既实现了保护环境的目的，又能促进云南经济的发展，为实现云南省可持续发展战略服务。
1煤矸石种类
1.1岩性分类
云南省主要矿区的煤矸石按岩石性质的不同可分为泥质页岩、炭质页岩、砂质页岩、砂岩及石灰岩等煤矸石，其主要性能（颜色与结构等）及用途如表1所示。
1.2碳量分类
按碳含量的多少，煤矸石可分为四类：一类碳含量蕊≤4%、二类4% -6%、三类6%-20%、四类>20%。一、二类煤矸石的热值低（≤2090kJ/kg），可作路基材料，或塌陷区复垦和采空区回填；三类煤矸石（热值2090-6270kJ/kg）可用作生产水泥、砖瓦、轻骨料和矿渣棉等建材制品；四类煤矸石热值较高（6270 -12550kJ/kg），可从中回收煤炭或作工业用燃料。
1.3生产分类
分为原煤矸石与洗煤矸石。原煤矸石主要是井巷开掘粗矸，由副斜井提升至地面的掘进矸石矿车经地面车场由机车推入高位翻车机房，装入汽车，运至矸石排放场排弃。
洗煤矸石主要是通过简易工艺，从煤矸石中洗选出好煤，通过筛选从中选出劣质煤。或从选煤用的跳汰机——平面摇床流程中回收洗混煤和中煤。回收的煤炭可作动力锅炉的燃料，洗矸可作建筑材料。还用于发电，主要用洗中煤和洗矸混烧发电。
2煤矸石利用现状与主要问题
云南省近年来认真落实“蓝天碧水工程”，努力改善矿山环境面貌和空气质量，下大力气治理矸石山，同时，加大了矸石山综合利用的步伐，取得了一定的成绩和经验。利用煤矸石发电、制作水泥、生产矸石砖，还可以填坑造地或作为路基材料等。电厂用洗选后的劣质煤和煤矸石发电，每年可消耗煤矸石120万吨，并实现集中供热，到时将可拆除大小锅炉278台，年节约标煤60多万吨，年节水440万吨，减少二氧化硫排放4000多吨，减少煤尘排放6940吨，减少灰渣排放5.2万吨，可节省投入脱硫装置资金3500万元。
粉煤灰综合利用厂，利用电厂粉煤灰和炉底渣为主要原料，经过破碎、搅拌、消化、轮辗、压制成砖坯，进入蒸压釜，经过高温高压而成。与粘土砖相比，具有承重力强，重量轻等特点，而且具有保护耕地、节约能源、污染小的优势。年生产蒸压养护砖1亿块。随着国家禁用实心粘土砖力度的不断加大和利用粉煤灰技术的不断提高，沿用了5000多年的“秦砖汉瓦”将会被新型的粉煤灰砖所取代。
一些偏远煤矿在治矸工作中，实施矸石山造景工程，积极探索矸石山表面覆土种植技术。效果显著。他们投入大量资金对矸石山进行了红壤覆盖和绿化，并砌筑了蓄水池，铺设了供水管网，安装了洒水设备，建立了专业化的治理矸石山绿化队伍和维护队伍。
云南省积极推广使用新型建筑材料，大力发展煤矸石空心砖等新型建筑材料，在煤矸石贮存、排放的周边地区，鼓励现有粘土（页岩）煤结砖生产企业，通过改进生产工艺与装备提高煤矸石的掺加量，限制和逐步淘汰实心粘土砖。
煤矸石砖生产以烧结砖为主，重点推广全煤矸石承重多孔砖和非承重空心砖，要向高技术方向发展，主要是发展高掺量、多孔洞率、高保温性能、高强原料的均化处理，逐步改造软塑成型、白然干燥工艺，利用砖窑余热干燥砖坯，推广有余热利用系统的节能型轮窑和隧道窑；积极发展硬塑、半硬塑成型和隧道窑干燥与焙烧连续作业的全内燃一次焙烧工艺，提高机械化和半自动化水平。
鼓励消化吸收国外先进制砖技术和设备，提高利废建材的技术装备水平。改进原料的中、细碎设备，发展高挤出力、高真空度挤出机，配套完善3000-6000万块/年承重多孔砖和非承重空心砖全套设备和工艺；完善开发高质量的外承重装饰砖和广场、道路砖。
虽然云南省在煤矸石综合利用方面做了大量工作，但仍然存在一些问题：矸石山灾害治理资金投入尚显不足，矿区矸石山自燃现象时有发生，给周围居民生产、生活带来不便；利用煤矸石技术的企业数量少，各矿曾陆续上马过一些煤矸石利用企业，但由于规模小、竞争力不强而遭淘汰；国家优惠政策落实不到位，不利于调动治理矸石山的积极性等。
3资源化利用途径
（1）填充采空区和塌陷区通过“挖深垫浅”等力式，利用煤矸石作为充填材料，进行采空区和塌陷区的回填，是煤矸石大宗利用最为直接的方式。
（2）作路基路而材料煤矸石与熟石灰按一定比例混合形成的灰矸材料，具有耐压、耐水、施工简单、成本低等特点，尤其在抗冻防裂性能上，是最具有广泛的推广价值的路基材料之一。
（3）煤矸石发电选用热值高于1500kca1/kg；的矸石作为火力发电原料，是煤矸石综合利用的重要途径在煤炭企业上规模的非煤产业项目中，煤矸石发电项日占有绝对比重日前，全国煤矸石电厂装机容量已达500万千瓦以上，年消耗矸石量约5000多万吨从全国来看，煤矸石发电经过多年发展，尽管装机规模很小，但在燃烧技术、环保技术等力而已经取得了长足的进步，已趋于成熟，值得我国煤矿借鉴，但从燃烧技术层而，要采用新型的超临界循环流化床燃烧技术，以提高热效率、降低污染。
（4）农业应用煤矸石的农业应用主要体现在有机肥源、肥料和农药载体和改良土壤等力而在通透性较差的盐碱地适量施入煤矸石，可促进农作物生长，提高产量。
（5）煤矸石制砖由于建筑对节能要求较高，近午来对空心保温砖的需求量大增，很多建筑材料公司利用人工股烧或自燃煤矸石作为骨料，以水泥作为胶凝材料，添加其他辅助料加工空心保温砖，市场前景较好。
（6）生产水泥为调整经济结构，国家加大对第一产业的投资，对水泥等建筑材料需求量剧增，而受水土保持和环境影响评价等制度的限制，水泥原料开采受到制约。云南省有相当部分煤矸石的硅铝的含量较高，化学成分与粘土极为相似，可以代替水泥生产过程中的粘土配料根据煤矸石成分的小同，小仅可以用于生产水泥熟料、少熟料水泥、普通硅酸盐水泥和自水泥，而且还用于生产快硬水泥、喷射水泥等专用水泥。
（7）生产陶粒符合膨胀要求的煤矸石，经过破碎一预热一高温烧胀一冷却一分级制成煤矸石陶粒，已在七台河煤矿进行生产陶粒可降低建筑物自重，也可用于无土栽培和过滤。
（8）加工陶瓷产品利用煤矸石成分与粘土相近的特点，可以利用煤矸石加工日用陶瓷、釉而砖北焙陶瓷厂利用嘉陵煤矿的煤矸石生产高档马赛克，在云南省尚未出现。
（9）生产新型材料利用某些煤矸石的特殊性质，生产中碳化硅（导热率高、耐磨性强、耐腐蚀性的耐高温材料），A4分子筛（人工沸石，其他力法生产成本高）、增自和超细高岭土、自炭黑等
（10）化工产品生产主要利用煤矸石中的Si、Al含量搞得特点，生产硅铝化工品如氧化铝 ，硫酸铝 ，氯化铝，铁铝合金等。
4结论
作为采煤伴生出来的煤矸石不仅占用了大量土地，而且也造成了很大程度的环境污染。加强对煤矸石生态处置与综合利用矸究，使废弃物转化为可利用资源，对保护云南省环境，实现云南省经济可持续发展，有极其重要的意义和价值。同时为煤矿企业提供了一种新的产业，促使煤矿企业积极投身于云南省环境治理当中，为云南省的“蓝天碧水”作出贡献。
[关键词]云南省 煤矿煤矸石 综合利用
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-20-2
云南当前正处在经济快速发展过程中，但是煤矿企业带来了一系列的环境问题。尽管政府多年来下大力气抓环保与环境治理工作，但与煤矿的大面积污染带来的环境问题相比明显滞后，环境问题已成为制约云南省经济发展的大敌。而煤矿污染环境的最大因素就是煤矸石的长期堆放与不合理利用。如何改善煤矿环境质量，使之与煤炭经济发展相适应，从而达到可持续发展的目标是当前亟待解决的问题。基于以上考虑，研究认为协调当地环境保护与经济发展之问的矛盾，最有效的前期手段或途径就是对云南省主要煤矿进行煤矸石生态处置与综合利用。通过煤矿煤矸石生态处置与综合利用研究，提出行之有效的成本低收益高的措施，在此基础上进行重点建设，既实现了保护环境的目的，又能促进云南经济的发展，为实现云南省可持续发展战略服务。
1煤矸石种类
1.1岩性分类
云南省主要矿区的煤矸石按岩石性质的不同可分为泥质页岩、炭质页岩、砂质页岩、砂岩及石灰岩等煤矸石，其主要性能（颜色与结构等）及用途如表1所示。
1.2碳量分类
按碳含量的多少，煤矸石可分为四类：一类碳含量蕊≤4%、二类4% -6%、三类6%-20%、四类>20%。一、二类煤矸石的热值低（≤2090kJ/kg），可作路基材料，或塌陷区复垦和采空区回填；三类煤矸石（热值2090-6270kJ/kg）可用作生产水泥、砖瓦、轻骨料和矿渣棉等建材制品；四类煤矸石热值较高（6270 -12550kJ/kg），可从中回收煤炭或作工业用燃料。
1.3生产分类
分为原煤矸石与洗煤矸石。原煤矸石主要是井巷开掘粗矸，由副斜井提升至地面的掘进矸石矿车经地面车场由机车推入高位翻车机房，装入汽车，运至矸石排放场排弃。
洗煤矸石主要是通过简易工艺，从煤矸石中洗选出好煤，通过筛选从中选出劣质煤。或从选煤用的跳汰机——平面摇床流程中回收洗混煤和中煤。回收的煤炭可作动力锅炉的燃料，洗矸可作建筑材料。还用于发电，主要用洗中煤和洗矸混烧发电。
2煤矸石利用现状与主要问题
云南省近年来认真落实“蓝天碧水工程”，努力改善矿山环境面貌和空气质量，下大力气治理矸石山，同时，加大了矸石山综合利用的步伐，取得了一定的成绩和经验。利用煤矸石发电、制作水泥、生产矸石砖，还可以填坑造地或作为路基材料等。电厂用洗选后的劣质煤和煤矸石发电，每年可消耗煤矸石120万吨，并实现集中供热，到时将可拆除大小锅炉278台，年节约标煤60多万吨，年节水440万吨，减少二氧化硫排放4000多吨，减少煤尘排放6940吨，减少灰渣排放5.2万吨，可节省投入脱硫装置资金3500万元。
粉煤灰综合利用厂，利用电厂粉煤灰和炉底渣为主要原料，经过破碎、搅拌、消化、轮辗、压制成砖坯，进入蒸压釜，经过高温高压而成。与粘土砖相比，具有承重力强，重量轻等特点，而且具有保护耕地、节约能源、污染小的优势。年生产蒸压养护砖1亿块。随着国家禁用实心粘土砖力度的不断加大和利用粉煤灰技术的不断提高，沿用了5000多年的“秦砖汉瓦”将会被新型的粉煤灰砖所取代。
一些偏远煤矿在治矸工作中，实施矸石山造景工程，积极探索矸石山表面覆土种植技术。效果显著。他们投入大量资金对矸石山进行了红壤覆盖和绿化，并砌筑了蓄水池，铺设了供水管网，安装了洒水设备，建立了专业化的治理矸石山绿化队伍和维护队伍。
云南省积极推广使用新型建筑材料，大力发展煤矸石空心砖等新型建筑材料，在煤矸石贮存、排放的周边地区，鼓励现有粘土（页岩）煤结砖生产企业，通过改进生产工艺与装备提高煤矸石的掺加量，限制和逐步淘汰实心粘土砖。
煤矸石砖生产以烧结砖为主，重点推广全煤矸石承重多孔砖和非承重空心砖，要向高技术方向发展，主要是发展高掺量、多孔洞率、高保温性能、高强原料的均化处理，逐步改造软塑成型、白然干燥工艺，利用砖窑余热干燥砖坯，推广有余热利用系统的节能型轮窑和隧道窑；积极发展硬塑、半硬塑成型和隧道窑干燥与焙烧连续作业的全内燃一次焙烧工艺，提高机械化和半自动化水平。
鼓励消化吸收国外先进制砖技术和设备，提高利废建材的技术装备水平。改进原料的中、细碎设备，发展高挤出力、高真空度挤出机，配套完善3000-6000万块/年承重多孔砖和非承重空心砖全套设备和工艺；完善开发高质量的外承重装饰砖和广场、道路砖。
虽然云南省在煤矸石综合利用方面做了大量工作，但仍然存在一些问题：矸石山灾害治理资金投入尚显不足，矿区矸石山自燃现象时有发生，给周围居民生产、生活带来不便；利用煤矸石技术的企业数量少，各矿曾陆续上马过一些煤矸石利用企业，但由于规模小、竞争力不强而遭淘汰；国家优惠政策落实不到位，不利于调动治理矸石山的积极性等。
3资源化利用途径
（1）填充采空区和塌陷区通过“挖深垫浅”等力式，利用煤矸石作为充填材料，进行采空区和塌陷区的回填，是煤矸石大宗利用最为直接的方式。
（2）作路基路而材料煤矸石与熟石灰按一定比例混合形成的灰矸材料，具有耐压、耐水、施工简单、成本低等特点，尤其在抗冻防裂性能上，是最具有广泛的推广价值的路基材料之一。
（3）煤矸石发电选用热值高于1500kca1/kg；的矸石作为火力发电原料，是煤矸石综合利用的重要途径在煤炭企业上规模的非煤产业项目中，煤矸石发电项日占有绝对比重日前，全国煤矸石电厂装机容量已达500万千瓦以上，年消耗矸石量约5000多万吨从全国来看，煤矸石发电经过多年发展，尽管装机规模很小，但在燃烧技术、环保技术等力而已经取得了长足的进步，已趋于成熟，值得我国煤矿借鉴，但从燃烧技术层而，要采用新型的超临界循环流化床燃烧技术，以提高热效率、降低污染。
（4）农业应用煤矸石的农业应用主要体现在有机肥源、肥料和农药载体和改良土壤等力而在通透性较差的盐碱地适量施入煤矸石，可促进农作物生长，提高产量。
（5）煤矸石制砖由于建筑对节能要求较高，近午来对空心保温砖的需求量大增，很多建筑材料公司利用人工股烧或自燃煤矸石作为骨料，以水泥作为胶凝材料，添加其他辅助料加工空心保温砖，市场前景较好。
（6）生产水泥为调整经济结构，国家加大对第一产业的投资，对水泥等建筑材料需求量剧增，而受水土保持和环境影响评价等制度的限制，水泥原料开采受到制约。云南省有相当部分煤矸石的硅铝的含量较高，化学成分与粘土极为相似，可以代替水泥生产过程中的粘土配料根据煤矸石成分的小同，小仅可以用于生产水泥熟料、少熟料水泥、普通硅酸盐水泥和自水泥，而且还用于生产快硬水泥、喷射水泥等专用水泥。
（7）生产陶粒符合膨胀要求的煤矸石，经过破碎一预热一高温烧胀一冷却一分级制成煤矸石陶粒，已在七台河煤矿进行生产陶粒可降低建筑物自重，也可用于无土栽培和过滤。
（8）加工陶瓷产品利用煤矸石成分与粘土相近的特点，可以利用煤矸石加工日用陶瓷、釉而砖北焙陶瓷厂利用嘉陵煤矿的煤矸石生产高档马赛克，在云南省尚未出现。
（9）生产新型材料利用某些煤矸石的特殊性质，生产中碳化硅（导热率高、耐磨性强、耐腐蚀性的耐高温材料），A4分子筛（人工沸石，其他力法生产成本高）、增自和超细高岭土、自炭黑等
（10）化工产品生产主要利用煤矸石中的Si、Al含量搞得特点，生产硅铝化工品如氧化铝 ，硫酸铝 ，氯化铝，铁铝合金等。
4结论
作为采煤伴生出来的煤矸石不仅占用了大量土地，而且也造成了很大程度的环境污染。加强对煤矸石生态处置与综合利用矸究，使废弃物转化为可利用资源，对保护云南省环境，实现云南省经济可持续发展，有极其重要的意义和价值。同时为煤矿企业提供了一种新的产业，促使煤矿企业积极投身于云南省环境治理当中，为云南省的“蓝天碧水”作出贡献。