1、煤砂石綜合利用現(xiàn)狀及展望摘要：通過(guò)對(duì)煤肝石的化學(xué)組成、國(guó)內(nèi)煤肝石的現(xiàn)狀進(jìn)行了解分析。并對(duì)國(guó)內(nèi)外處理煤肝石的綜合利用方法和途徑進(jìn)行總結(jié)歸納，主要在煤肝石用在建筑材料、用作水泥混合材、填充聚丙烯復(fù)合材料、代替鋁土礦提取氧化鋁、發(fā)電、做化肥、造氣等方面進(jìn)行了概述。分析了煤肝石處理過(guò)程中存在的問題，并提出了相應(yīng)的建議。關(guān)鍵詞：煤肝石，化學(xué)組成，材料，綜合利用PresentSituationandProspectofComprehensiveUtilizationofCoalGangueBai-long,HuCollegeofMining,GuizhouUniversityAbstract:unders

2、tandingandanalyzingthechemicalcompositionandthepresentsituationofcoalgangue.tothedomesticandforeignprocessingcoalganguecomprehensiveutilizationmethodsandwaysaresummarized,mainlyinthecoalgangueusedinbuildingmaterials,usedascementadmixture,filledpolypropylenecomposites,substitutebauxiteextractionalumi

3、na,powergeneration,chemicalfertilizer,gasmakingetc.theoverviewofthe.Theproblemsintheprocessofcoalwastedisposalareanalyzedandsomesuggestionsaregiven.Keywords:coalgangue,chemicalcomposition,presentsituation,material,comprehensiveutilization引言煤什石是煤炭在形成過(guò)程中與煤炭共生、伴生的一種脈石礦物，在煤炭洗選和加工過(guò)程中所產(chǎn)生的固體廢棄物。我國(guó)肝石產(chǎn)量占原煤總產(chǎn)

4、量約為15%20%,目前積存已達(dá)到70億t,占地面積為70km2,且每年以1.5億t的速度增長(zhǎng)，在工業(yè)固體廢棄物的總量的40%以上。堆積煤什石占用了大量的土地，并且會(huì)在土地中釋放大量的有害元素，煤肝石的綜合利用已不容懈怠1。煤炭被稱作是工業(yè)“真正的糧食”，對(duì)于現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，不管是輕工業(yè)還是重工業(yè)，煤炭都占據(jù)著不可替代的地位。因此，煤什石的產(chǎn)量也在不斷上升，如何把煤什石良好的利用是我們目前必須要解決的問題，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)煤什石的研究與利用，主要集中在以下幾個(gè)方面，煤什石用于發(fā)電，生產(chǎn)化工產(chǎn)品，用作填充物，用作耐火材料、合成陶瓷，合成高效能復(fù)合外墻外保溫材料，制成磚用作建筑材料等。到目前為止，煤

5、什石已經(jīng)被廣泛利用。由于很多原因，國(guó)內(nèi)的煤什石利用率任然很低，只能達(dá)到30%左右，每年的處理量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排放量，在綜合利用中，煤什石的發(fā)熱量在450012550kJ/kg范圍的可用于發(fā)電，雜質(zhì)含量低而氧化鋁含量高的煤什石可用于化工生產(chǎn)。比如硫酸鋁、結(jié)晶氯化鋁、4A篩、氫氧化鋁、白炭黑、炭黑、等鋁質(zhì)材料2。盡管如此，但煤什石的處理量還是比較低，因此，煤什石處理的新工藝有待進(jìn)一步的開發(fā)。煤什石中富集著很多有用成分，如果可以將其充分利用，不僅能將煤什石變廢成寶，而且能減輕對(duì)環(huán)境的污染，還能節(jié)省大量的空間，在工業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。1煤什石的特性煤什石在化學(xué)成分上主要是由無(wú)機(jī)質(zhì)組成，主要的無(wú)機(jī)質(zhì)主要包

6、括Al、Si、O、Fe、Ca、Na、Mg、K、P、Ti以及重金屬和稀土元素等，其中SiO2和AI2O3所占比重最大SiO2一般占到40%60%,Al2O3大約在15%30%。2煤什石當(dāng)前的利用現(xiàn)狀2.1煤肝石用于制備建筑材料將煤什石與粉煤灰、水泥、磷渣、以一定的比例混合，可以制成復(fù)合保溫徹塊，具徹塊密度能夠達(dá)到1160kg/m3,抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到5.5MPa,符合GB/T152292011的標(biāo)準(zhǔn)。此外用煤什石燒制成的燒結(jié)磚強(qiáng)度高、裝飾性好，并且其強(qiáng)度在30MPa以上，可以用在飯店、賓館以及別墅上作為藝術(shù)墻建材，也可將其用來(lái)綠化廣場(chǎng)道路、鋪設(shè)道路和人行道，且其質(zhì)輕的優(yōu)點(diǎn)能有很好的應(yīng)用在鋪設(shè)停車場(chǎng)

7、墊層方面網(wǎng)。也可以將煤什石通過(guò)一級(jí)粉碎、混合攪拌，二級(jí)粉碎、陳化、成型、干燥、焙燒制作成空心磚，該磚不僅熱惰性大而且在具有較好的保溫性能4。煤什石燒結(jié)空心磚、多孔磚、是節(jié)能型墻體材料的一種，可以代替實(shí)心黏土磚用在永久性建筑。該產(chǎn)品具有抗震性能好、自重輕、施工周期短、強(qiáng)度高，綜合造價(jià)低以及隔音、保溫、隔熱等特點(diǎn)，因此在市場(chǎng)上有著很好的效益5。2.2活化煤肝石用作水泥混合材造成活性差異的主要原因是熱活化對(duì)煤什石礦物結(jié)構(gòu)及其組成，取自四川宜賓地區(qū)四處煤礦的煤什石，將其標(biāo)為分別為建設(shè)(JS)、桂花(GH)、金河(JH)、王莊(WZ),把4種樣品放在105C的烘箱中干燥2h,粉磨后通過(guò)80篩子，再分別送

8、樣XRF、XRD、熱分析進(jìn)行檢測(cè)分析。采用機(jī)械熱力復(fù)合活化工藝，選擇合適的工藝參數(shù)，活化煤肝石的可行性分析在用作水泥混合材方面，并分析煤什石水泥活性與其結(jié)構(gòu)組成。具體活化步驟如下：將4種原狀煤什石經(jīng)破碎，然后在球磨機(jī)中統(tǒng)一粉磨1小時(shí)，然后在不同溫度下的電阻爐中煨燒2小時(shí)自然冷卻至室溫制得試樣，將其密封保存?zhèn)溆?。將煤什石?0%的摻量代替水泥，按GB/T176171999成型、并測(cè)試試件的力學(xué)性能、養(yǎng)護(hù)試件6。也能以電石渣作為礦化劑，對(duì)采對(duì)煤什石進(jìn)行增鈣煨燒活化處理方法。借助SEM-EDS、XRD、游離氧化鈣膠砂和強(qiáng)度測(cè)定等分析方法來(lái)評(píng)定煤什石被激發(fā)的活性效果7o2.3 煤肝石粉填充聚丙烯復(fù)合材

9、料塑料制品將煤什石粉用作填料，不僅降低塑料的成本，還可以使廢棄的煤什石得到有效利用.如果聚合物填充煤什石后性能可以得到有效的改善，這不僅能節(jié)約能源還能變廢為寶。通過(guò)試樣制備、性能測(cè)試、熔體流動(dòng)速率、拉伸性能、沖擊性能、比基本功和比非基本功的測(cè)定后，得到當(dāng)煤懺石粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30%時(shí)，二元復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性和拉伸屈服強(qiáng)度影響較小，當(dāng)煤什石粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%時(shí)，試樣的沖擊強(qiáng)度下降較大，當(dāng)加入改性劑PP-G-MA大約5%時(shí)，粒子的煤什石與基體PP間的界面黏合較好，二元復(fù)合材料的PP-G-MA明顯低于三元復(fù)合材料的We,之后PP-G-MA含量再增大，We值又有顯著降低，而三元復(fù)合材料的Wp則僅在

10、二元復(fù)合材料的Wp上下略波動(dòng)，但其二元復(fù)合材料與塑性功Wp均有較明顯提高網(wǎng)。2.4 用煤肝石代替鋁土礦提取氧化鋁煤什石中硅、鋁主要以高嶺土的形式存在，活性很低，國(guó)內(nèi)外學(xué)者為了增強(qiáng)煤什石反應(yīng)的活性，通常采用石灰燒堿結(jié)法或酸溶解法來(lái)使煤什石活化。用石灰燒結(jié)法來(lái)提取Al2O3,熟料溶出過(guò)程會(huì)直接影響煤什石中Al2O3的溶出率，如果恰當(dāng)控制好條件，不僅能降低二次反應(yīng)，還能提高Al2O3的溶出率。二次反應(yīng)是指熟料在溶出的過(guò)程中，溶液中的硅酸鈣分解產(chǎn)物與溶解出來(lái)的鋁酸鈉反應(yīng)，生成難溶物水化石榴石和水合鋁硅酸鈉并形成固相。使用正交試驗(yàn)方法對(duì)溶出過(guò)程優(yōu)化和煤什石進(jìn)行活化可以有效控制二次反應(yīng)的進(jìn)行并提高A2O3

11、的溶出率9。2.5 煤肝石用于發(fā)電煤什石是混合物，含有碳和其他可燃物質(zhì)，從而可作燃料使用。目前我國(guó)煤什石的發(fā)熱量大多低于6300kJ/kg以下，其中13003300kJ/k433006300kJ/kg以及低于1300kJ/kg的三個(gè)級(jí)別各占0.3,高于6300kJ/kg的僅僅只占10%,而用于發(fā)電的煤什石其發(fā)熱量要求到達(dá)62700kJ/kg以上。由此知，大部分的煤什石都不符合要求，仍有大多數(shù)的煤什石被浪費(fèi)10o煤什石燃燒后剩余的爐渣和廢灰，由于具有較高的化學(xué)活化性能，從而可用作農(nóng)業(yè)原料、建材、化工等加以合理的利用，這樣可減少對(duì)環(huán)境的再次污染。目前利用煤什石發(fā)電已經(jīng)具有了一定的規(guī)模，具取得了顯著

12、的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及社會(huì)效益等11。2.6 煤肝石用做肥料煤什石可以通過(guò)化學(xué)的方法用于生產(chǎn)化肥，主要是生產(chǎn)微生物和有機(jī)肥料，將含有較高有機(jī)質(zhì)的煤什石打成粉后和過(guò)磷酸鈣按照要求比例混合，再加入活化添加劑且攪拌，加入適量的水，從而形成有機(jī)化肥。煤什石制成的有機(jī)肥不但有利于增加土壤的通透性和疏松性而且能夠提高土壤肥力等眾多作用。2.7 煤肝石用于造氣內(nèi)蒙古天時(shí)建設(shè)有限責(zé)任公司高溫?zé)峤饷菏彩?0萬(wàn)t/a通過(guò)利用HTCW。主其建設(shè)目的為處理現(xiàn)在及過(guò)去填埋的煤什石60萬(wàn)t/a；新建了10組高溫?zé)峤鈿饣癄t和其配套的2X25MW余熱鍋爐12。3煤肝石綜合利用過(guò)程中存在的問題及發(fā)展方向目前國(guó)內(nèi)煤什石每年用于

13、發(fā)電的利用率為10%40%,自2010年以來(lái)，用于發(fā)電的煤什石占到煤什石利用總數(shù)的33%左右，在這發(fā)電的煤什石中含有煤什石總產(chǎn)量的21%和可入低熱值燃料爐的21%,煤什石用于發(fā)電具有很大的發(fā)展空問，其次，將煤什石用于填埋、以及筑路和充填采空區(qū)、燒磚等是最主要的處理方式，占到總處理量的50%80%問，占到煤懺石生產(chǎn)總量的30%左右，而煤什石用在建材方面的處理能力是比較低的，僅僅占總處理量的13%左右，每年煤什石的仍然以8%的速度增長(zhǎng)，具堆存數(shù)量仍再繼續(xù)增大13。這些研究表明，目前煤什石的資源利用比較低，止匕外，目前主要以煤炭企業(yè)的處理和消納煤什石為導(dǎo)向，煤什石的資源化利用水平不高，煤炭企業(yè)對(duì)此承

14、受著巨大的負(fù)擔(dān)。造成這些問題的主要原因是各種利用途徑的產(chǎn)業(yè)鏈短，利潤(rùn)小。開發(fā)高附加值利用技術(shù)，不僅可以擴(kuò)展煤什石利用途徑，還能提高煤什石的利潤(rùn)空間，充分調(diào)動(dòng)非煤企業(yè)的投資，進(jìn)一步提高煤什石利用的社會(huì)化比例，是讓“無(wú)害化”向“資源化”轉(zhuǎn)變的方法，止匕外，進(jìn)一步提高煤什石的綜合利用率以及利用水平，使煤什石資源利用的重要切入點(diǎn)。4結(jié)論與展望煤什石是在一種可以利用的資源，如果不能良好的利用不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染也是一種對(duì)資源的浪費(fèi)，對(duì)煤什石有以下幾種利用途徑。(1)根據(jù)煤什石的熱值的差異用于能量系統(tǒng)，熱值大于8.36MJ/kg的用于發(fā)電、供熱，熱值在(6.278.36)MJ/kg的可用于電廠發(fā)電，熱值在

15、4.186.27MJ/kg的可用于回收低熱值煤做燃料。(2)根據(jù)生產(chǎn)利用系統(tǒng)可以用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)，在農(nóng)業(yè)上用于煤什石的復(fù)墾，農(nóng)作物種植、園林綠化。在工業(yè)上可用于制磚瓦、水泥、空心砌塊等建筑材料。(3)根據(jù)工程利用系統(tǒng)可用于平鋪路、充填采空區(qū)、充填塌陷區(qū)，能夠充填壓實(shí)穩(wěn)定路基，減少地表下沉，充當(dāng)工程材料。(4)根據(jù)回收系統(tǒng)可以用化工方法和直接分離法，化工上可以用于提取氯化鋁、明研和一些稀有元素，可以利用直接分離法直接分離出優(yōu)質(zhì)煤、劣質(zhì)煤和黃鐵礦，優(yōu)質(zhì)煤可用于鍋爐燃料、劣質(zhì)煤可用于建筑材料、黃鐵礦可用于化工原料140(5)根據(jù)工藝?yán)孟到y(tǒng)可將煤什石加工利用生產(chǎn)陶制工藝品。除了以上途徑煤什石還可以用于

16、通過(guò)將煤加壓加熱制成煤15。用于從中選出煤系高嶺土，通過(guò)粉末煨燒生產(chǎn)出煨燒高嶺石，再通過(guò)加溫與氫氧化鈉反應(yīng)，生成氫氧化鋁和硅酸鈉160還可以將煤什石用于制造水泥，既節(jié)約能源又保護(hù)環(huán)境17,通過(guò)研制煤什石能量觸發(fā)擠，可以制成內(nèi)能燃料18,還能將其制成高強(qiáng)度的水泥砂漿19,還能將煤什石與過(guò)氧化氫、氫氧化鋁和陶土粉制成復(fù)合型阻燃發(fā)泡劑20,此外，還能制成粉狀煤什石發(fā)泡劑21,煤什石的利用方向和方法很多，在很多方向都有著廣闊的前景。參考文獻(xiàn)1金會(huì)心，吳復(fù)忠，朱明燕等.貴州六盤水煤肝石的礦物特性J.過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2014,01:151-156.2甄強(qiáng)，王方方，王亞麗等.低品位煤肝石合成建筑用外墻保溫材料

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