PDF《20172022年中国煤矸石产业》

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二、说明、目录、

图表目录 煤矸石是采煤过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.包括巷道掘进过程中的掘进矸石、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.其主要成分是Al2O

3、SiO2,另外 还含有数量不等的Fe2O

3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O

5、SO3和微量稀有元素(镓、钒 、钛、钴). 我国是世界上最大的煤炭生产国和消费大国,煤炭产量达到了38.7亿t,每年有约13亿t的 煤矸石产生.煤炭工业的矸石不仅占用土地,而且释放有毒有害气体,污染农田、水源、地 下河流.但是,煤矸石作为低热量能源和建材、工业原料开发利用,具有环境和经济的双重 意义. 1煤矸石的来源和组成 1.1煤矸石的来源 煤矸石的主要来源大致可以分为以下3种情况:①井筒开掘、巷道掘进和露天剥离产生的矸 石;

②煤巷掘进和采煤过程中煤层中的夹矸或底板上的岩石;

③在洗煤过程中产出的矸石. 资料来源:公开资料,观研天下整理 1.2煤矸石的组成 煤矸石的组成成分是评价矸石的特性以及决定其用途,指导生产的重要指标.通常所指的 成分是在矸石煅烧后的化学组成成分,一般为无机化合物. 资料来源:公开资料,观研天下整理 2我国煤矸石井上利用途径 将煤系固体废弃物作为原材料的资源开发利用,是20世纪以来发展迅速、最有效的处理和 利用方法,也可以视作为一种最终处置.由于冶炼渣、粉煤灰、炉渣和煤矸石等的化学成分 及其他技术性质类似于多种天然资源,故可在建筑材料、冶金原料、农用和回收能源方面找 到广阔的利用途径,对煤矿的可持续发展有重要意义.利用的基本原则为:最小化、资源化、 无害化. 2.1回收有用矿物 在煤矿巷道开掘或者采煤过程中,会有一定量的煤炭混合在矸石当中,有些富含高铝矸石 ,有些是石灰岩矸石,黄铁矿也经常出现在洗矸当中,这些矸石可以通过一定的办法加工处 理后作为工业生产的宝贵资源,但要进行经济技术比较分析. (1)回收能源和煤矸石发电.从含有可燃煤矸石、粉煤灰和炉渣中回收有用的能源,也是 处理和利用固体废物的一种方法.煤矸石的热值为800~8000kJ/kg,在粉煤灰和炉渣中也常含 有10%以上的未燃尽炭,可直接回收炭或者用以和黏土混合烧制砖瓦,即可节省黏土又能节 省能源.某些有机废物可通过一定的配料制取沼气回收能源. 按照我国实行的《煤矸石综合利用管理办法》,含煤矸石的燃料发热量小于12.5MJ/kg时 作为煤矸石利用,大于7.5MJ/kg的煤矸石直接做循环流化床燃料.如果矸石的发热量小于7 .5MJ/kg,可以在其中掺加煤泥用于煤矸石发电厂,其灰渣可以用于制作建筑材料,在煤矸 石的燃烧发电过程中,要注意煤矸石的固硫脱硫,以免引起大气污染. (2)回收黄铁矿.化学工业和化肥工业都会用到黄铁矿石,黄铁矿石是重要的原料.在我 国现已探明大部分的煤矿中,煤系黄铁矿约16.4亿t,占全国黄铁矿保有储量的一半以上. 通过洗选矸石后,富含的煤矸石黄铁矿大多在洗矸中以块状、脉状、结核状的形态出现.回 收的工艺流程原则上是从粗到细,破解后回收,常采用跳汰&

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摇床联合工艺回收. 2.2提取化工产品 我国大部分煤矿地质构造条件比较复杂,很多矿床为复合型伴生矿.矸石中常含有大量的 有益矿物,如氧化硅、氧化铝等,可用煤矸石制备铝盐,其主要产品为聚合氯化铝,硫酸铝 ,氢氧化铝,氧化铝.产品作无机凝聚剂、饮用水净化剂、工业废水处理等.工艺过程先破 碎,焙烧、磨粉后进行酸浸反应,生成产物氧化铝、硫酸铝,再过滤分离,浓缩结晶后得到 产品,这些产品在对水的处理上有广泛的市场前景. 2.3建材 早在上世纪,我国就进行了矸石在建筑行业的相关研究,如生产轻骨瓷、制备水泥、生产 砖瓦等,这些方法已成为煤矸石最大的利用途径.轻骨料一般是为了减少混凝土的相对密度 而产生的一种多孔骨料,比卵石或破碎的岩块要轻许多.目前我国生产煤矸石轻骨料尚处在 初级阶段,主要是回转窑烧制煤矸石陶粒.工艺过程为:对矸石破碎,研磨成细粉,加水搅拌 ,造粒成球干燥焙烧冷却等.水泥工业是大量消耗燃料的工业,为了节约燃料,可以用一些 含有可燃物质的煤矿废渣烧制水泥. 煤矸石的成分和黏土的化学成分大致相似,可以替代黏土作为生产水泥的原材料或者混合 材料掺入增加水泥的产量.生产砖块瓦块的工艺过程大多是先对矸石进行粗碎,粒度要小 于50mm,再进行二次破碎,此时的物料粒度应在2mm以下,主要为1mm以下,对物料进行强 力搅拌,使之均匀混合,粒度平均分布,然后陈化,再进行二次加水搅拌,送入挤砖机,挤 压成型干燥后焙烧即可. 2.4制造农肥 煤矸石常含有一定量的促进植物生长的肥分和微量元素,并具有改良土壤酸碱度的作用. 如煤矸石含有大约20%的有机质及硅、钙等矿物成分,可以加强植物的抗倒伏能力,起到硅 钙肥的作用,且含有Zn、B、Mn、Mo、Cu等植物生长所必须的微量元素.煤矸石的酸碱性 和矿物元素可将其用于改良土壤,增加土地的肥效和调节土地的酸碱性.在实施前要先查明 土地的化学性质和缺少的元素,根据具体情况适量地加入处理过的矸石. 3煤矸石的井下处理 我国对矸石井下处理技术的可行性研究比较多,经济上的合理性研究比较少.当前我国正 处于建设资源节约型,环境友好型社会,井下处理矸石对环境和经济的发展都有十分重要的 意义. (1)矸石构筑巷帮.采区上下山煤层巷道附近布置前进式回采工作面,当工作面推进采煤 一段距离后,再用他处的矸石砌筑巷道两帮,消化矸石构筑巷道帮,无需开掘开切眼,极大 的方便了工作面设备的安装.也可以在采空区掘进巷道或者恢复巷道时用井下的出矸砌筑巷 帮,兼做巷道支护. (2)矸石作固体充填材料.我国煤炭资源开采 过程中存在着大量的&

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三下&

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压煤问题,随着安全高效的固体充填采煤技术的 发展,在井下煤矸分离已成为现代化矿井实现绿色开采、资源最大化开发利用的现实要求. 矸石的井下处理利用量最大的就是矸石充填采矿法,可以使原生矸石不出井,减少开采引起 的地面沉陷.充填方法主要为4种:①自重充填,主要应用于采空区倾角大于42&

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的情况下 ,将矸石从掘进面运输卸载到采空区,使用的设备和系统比较简单,维护也比较方便,矸石 利用率比较高;

②机械充填,适用于工作面倾角较小或者近水平的情况下,借助输送机充填;

③ 风力充填,在区段平巷或回采煤巷内安设一台风力充填机,沿工作面铺设充填管道便可进行 风力充填,系统简单,灵活,适应性比较强,比较适合我国国情的井下矸石充填采矿法;

④矸 石处理后充填,将地面的矸石、井下矸石、粉煤灰加上水泥和一定比例的煤炭混合,煤、矸石、凝聚剂成条带状充填采空区或硐室,比例为水泥∶煤∶矸石=1∶2∶5,并且加入一定量 的速凝剂.与综掘巷道和沿空掘巷相比较,该方法经济效益好,节省了材料,降低了巷道及 回采工作面的成本,在相同情况下单位时间内的产量增加,使回采费用降低. 4我国当前矸石利用中存在的问题 (1)矸石综合利用总体水平不高.我国煤矿企业矸石处理利用装备比较落后、规模小、发 展力不足、竞争力低下.在大部分的矿井中,目前煤矸石综合利用技术装备达到国际上世纪 较先进水平的比例还不足20%,技术含量高的煤矸石综合利用技术还没有得到广泛应用,企 业规模偏小,全国煤矸石制砖不足1000万块标准砖,并且品种比较单一,不能适应市场的需 求. (2)地区发展不平衡.在能源相对短缺的地区,煤矸石的综合利用发展比较快,比如在华 东地区、西南地区,煤矸石综合利用率能够达到60%,高于全国平均水平的18%,在煤炭资源 相对丰富的地区,煤矸石的综合利用发展比较缓慢.这主要是由于矿井只注重煤炭的产量和 经济利润,在煤矸石的综合利用方面认识存在短板,把煤矸石的利用只当成煤矿的副业,不 能以绿色循环资源最大化的思维去发展煤矿经济. (3)缺乏资金渠道.尽管很多地区已经重视到煤矸石的综合利用带来的经济利润,但是, 企业在矸石的再利用时经常会出现资不抵债、利润比较少的局面,很多企业不太愿意做,导 致资金缺乏. 5小结 我国的煤矸石产量随着煤炭经济的发展而日益增加,在倡导建设资源节约型、环境友好型 社会的大前提下,要转变观念,将煤矸石当作矿业的另一个产品,大力发展矸石的综合利用 技术,拓宽利用途径. 先立足于已经发展起来的技术,在转变思维模式、产业结构的同时,政府要从我国的国情 出发,从保护环境,发展绿色经济出发,制定和落实能够促进矸石的发展政策,确保资金到 位,切实从企业发展的角度,在保障企业收益的情况下,更好地促使煤矸石的利用. 观研天下发布的《2017-2022年中国煤矸石产业现状深度调研及前景预测报告》内容严谨、 数据翔实,更辅以大量直观的

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