二次資源利用—淺議煤矸石的綜合利用學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：煤矸石的綜合利用摘要煤矸石，處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)峻的環(huán)境危害，也鋪張資源?，F(xiàn)在也有很多用的意義。關(guān)鍵詞: 煤矸石 綜合利用引言煤矸石是夾雜在煤系地層中的巖石，在成煤過(guò)程中與煤層伴生、共生的一種含碳量較煤低，比煤堅(jiān)硬的黑色巖石。是在建井、開拓掘進(jìn)、采煤和煤炭洗選過(guò)程中產(chǎn)生的混合固體廢棄物，主要含有煤炭、砂巖、泥質(zhì)頁(yè)巖和炭質(zhì)頁(yè)巖等各種巖石。依據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每產(chǎn)出1噸的煤炭將會(huì)有0.1噸的煤矸石，目前全國(guó)堆放的煤矸石總量已到達(dá)471600多座,，占地7.0×107m2，而且每年還以約1.5～2.0億t300～400余萬(wàn)m2的速度遞增【2】。由此可見(jiàn)，大量堆放的煤矸石占用了土地資源，而且也對(duì)頭上進(jìn)展遏制。1、煤矸石的物理化學(xué)性質(zhì)析是關(guān)鍵。煤矸石的化學(xué)成分主要是氧化物，如SiO

2 2

，F(xiàn)eO，3 23

2 2

，二者約化學(xué)成分SiOAlO化學(xué)成分SiOAlOFeOCaOMgONaOKOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%30~6015~402~101~41~31~21~220~30Ge，Ga，U，Th等元素，其主要的礦物組成是高嶺石、石英、鉀云母、長(zhǎng)石等。中國(guó)煤矸石的化學(xué)組分見(jiàn)下表【1。表：煤矸石中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)22323222、煤矸石對(duì)環(huán)境的危害2.、占用大量土地2023年2月2日，安徽省淮南市集煤礦矸石山發(fā)生塌方，造成9名人員死亡。矸石山的垮塌也可能會(huì)隨即引起滑坡【4】2023年6月514戶居民民房被毀，21人死亡，3人受傷【3】。破壞了原有生態(tài)環(huán)境煤矸石在占用大量土地的同時(shí)也相應(yīng)破壞了當(dāng)?shù)卦械纳鷳B(tài)環(huán)道路、管道等設(shè)施變形或遭到破壞。對(duì)水、氣、土壤的影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w安康。煤矸石運(yùn)輸和堆放的過(guò)程中產(chǎn)生大量的粉塵，風(fēng)速到達(dá)4m/s對(duì)人體有害的元素，如汞、鉻、鎘、銅、砷等【17】，顆粒小的會(huì)被人體吸入肺部，久而久之產(chǎn)生病變。煤矸石中混有殘留煤，富含有機(jī)質(zhì)和可燃硫，長(zhǎng)期堆放會(huì)自燃，產(chǎn)生大量有害氣體，影響礦區(qū)大氣空氣發(fā)生。當(dāng)滿足以下三個(gè)主要條件時(shí)，煤矸石會(huì)產(chǎn)生自燃：首先矸石山生230隙，具有較高的透氣和透水性；很多煤層形成于復(fù)原的地質(zhì)環(huán)境，生些易燃物質(zhì)，由此可見(jiàn)，很多矸石山具有發(fā)生自燃的條件，具有很大的隱患。煤矸石中所含的黃鐵礦(FeS2)易被空氣氧化，放出的熱量可1975陷區(qū)發(fā)生矸石山爆炸事故，蘑菇云高達(dá)百米，200米范圍內(nèi)溫度達(dá)500度，造成20人死亡，40余人重傷，兩公里內(nèi)的樹木都被燒焦，12平方公里的空氣環(huán)境被嚴(yán)峻污染，產(chǎn)生的煙塵數(shù)日不散【8】。煤矸石酸或酸性水，各種有毒、有害元素滲入地下，導(dǎo)致土壤、地表水體及地下水的污染。3、煤矸石的傳統(tǒng)應(yīng)用排矸前①通往矸石溝的土路要平坦、硬化，以削減沿路拋撒，減輕揚(yáng)塵污染；②在矸石堆體前建攔矸壩，防止雨季發(fā)生矸石堆體滑坡，避開1.5m厚粘土用推土機(jī)碾壓、夯實(shí)，作為底部防滲層。④排矸場(chǎng)為一斷頭溝，上游匯水對(duì)景觀的影響【9】。填矸方式①矸石從煤場(chǎng)通過(guò)汽車運(yùn)至排矸場(chǎng)后，由溝里向溝外分段堆存，自下而上分層堆放，煤矸石層厚度不得超過(guò)3米，層與層之間掩蓋0.2～0.3m厚的黃土并壓實(shí)，嚴(yán)禁成堆傾倒和長(zhǎng)期露天堆放；矸石堆置時(shí)，必需隨倒隨壓，用推土機(jī)將矸石推平、壓實(shí)，堆放至設(shè)計(jì)高度3～51m2%～3期灑水，削減矸石堆隨風(fēng)起塵，矸石含硫較高，所以要求場(chǎng)地內(nèi)嚴(yán)禁有明火，矸石暴露時(shí)間不超過(guò)半個(gè)月；同時(shí)灌注石灰漿，通過(guò)核算本排矸場(chǎng)約需石灰4500t，要求石灰從合法供給單位購(gòu)置；在嚴(yán)格依據(jù)環(huán)境評(píng)價(jià)要求完善上述處置措施后，可有效隔絕矸石同空氣的接觸，自燃的可能性很小【14】。③矸石場(chǎng)制止危急廢物、第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物和生活垃圾混入。封場(chǎng)層，第一層阻隔層〔靠矸石層〕20cm厚的粘土，其次層掩蓋層，掩蓋0.8-1.0m厚的黃土，然后植樹綠化。封場(chǎng)后在矸石場(chǎng)平臺(tái)、邊坡修建導(dǎo)水渠，用于排走雨季降水，以防止雨水對(duì)矸石造成淋溶浸泡，污染地下水和土壤【12】。矸石場(chǎng)復(fù)墾初期可種植灌木等，土質(zhì)穩(wěn)定后植樹造林或種植農(nóng)作物。矸石場(chǎng)封場(chǎng)后，仍需連續(xù)維護(hù)和治理，直到穩(wěn)定為止，以防止覆土層下沉、開裂，致使淋溶水量增加，防止矸石滑坡，場(chǎng)內(nèi)設(shè)置標(biāo)志物，注明關(guān)閉或封場(chǎng)時(shí)間，以及使用該土地時(shí)應(yīng)留意的事項(xiàng)。該處置方式是目前矸石堆置普遍承受的較合理的方式。經(jīng)實(shí)踐證明，該處置方法可有效地阻擋矸石自燃，防止污染，并有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)。取土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)首先在取土?xí)r應(yīng)當(dāng)分層進(jìn)展，開挖前先將表土剝離，集中堆放，〔取土?xí)r要做好水土保持，防止水土流失；在取土完成后，利用矸石填層，最終依據(jù)周邊生態(tài)狀況植樹造林或恢復(fù)為耕。4、煤矸石的現(xiàn)代應(yīng)用利用煤矸石發(fā)電熱值在6．53～8.37MJ/kg之間的洗矸和掘進(jìn)矸石。目前，煤炭系統(tǒng)矸石發(fā)電多承受流化床燃燒技術(shù)，承受最多，技術(shù)成熟的是35t/h和75t/h的循環(huán)流化床鍋爐。我國(guó)利用煤矸石發(fā)電已經(jīng)形成肯定規(guī)模，全國(guó)矸石電廠裝機(jī)容量已進(jìn)展到500萬(wàn)kw，每年利用矸石發(fā)電消耗的煤矸石總量約為4500萬(wàn)t，占到煤矸石綜合利用量的60%左右?？梢?jiàn)，益、社會(huì)效益和環(huán)境效益格外顯著【11】。利用煤矸石生產(chǎn)建筑材料利用煤矸石生產(chǎn)的建筑材料及其制品主要有:煤矸石磚、煤矸石砌塊、煤矸石通用水泥、煤矸石特別水泥、輕集料、馬賽克及釉面煤矸石制磚技術(shù)利用與粘土成分相近的煤矸石制磚，可以做得燒磚不用土、不用煤或少用煤，即節(jié)地又節(jié)能。用煤矸石制磚的主要工藝流程為:裂開→粉磨→攪拌→壓制→成型→枯燥(排濕)→焙燒磚，且枯燥快、收縮率小【6】。煤矸石制作水泥把煤矸石應(yīng)用于水泥工業(yè)的爭(zhēng)論，國(guó)內(nèi)外已做了大量的工作。爭(zhēng)論和實(shí)踐說(shuō)明，利用煤矸石生產(chǎn)水泥熟料、一般水泥、噴射水泥等)都有著廣泛的應(yīng)用前景【20】。矸石燒制的輕骨料性能良好，可以配制200～300#的混凝土，它具有容重輕、吸水率低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，適用于制作各種建筑預(yù)制件。4.3利用煤矸石生產(chǎn)肥料石中約含有15～20%的有機(jī)質(zhì)，并含有豐富的植物生長(zhǎng)所需的B、Zn、Cu、Co、Mn、Mo等微量元素。某些煤矸石中的N、P、K煤矸石微生物肥料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)潔，耗能低、投資少，生產(chǎn)過(guò)程中不排料，山東龍口礦務(wù)局與北京田力寶科技爭(zhēng)論所開發(fā)生產(chǎn)的“田力寶”微生物肥料均取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益【9】。利用煤矸石制備化工原料發(fā)的化工產(chǎn)品主要有結(jié)晶氧化鋁、聚合氯化鋁、硫酸鋁、沸石等。結(jié)晶氯化鋁主要用于周密鑄造的硬化劑(較氯化鐵強(qiáng)度高)造紙施膠沉淀劑，凈化水混凝劑、木材防腐劑、制造Al(OH)3膠等。聚合氯化鋁又稱堿式氯化鋁，是一種無(wú)機(jī)高分子化合物，一鑄造、醫(yī)藥、輕工、機(jī)械等很多領(lǐng)域。用煤矸石生產(chǎn)聚合氯化鋁，投資小、本錢低、工藝簡(jiǎn)潔。鈉(STPP)媲美，且對(duì)人體無(wú)害，對(duì)織物無(wú)損，易于生物降解，有利4A沸石的方法主要是NaSiO3和NaAlO34A沸石原料充分，本錢低，效益高。此外，由于用煤矸石生產(chǎn)鋁鹽后留下的殘?jiān)闹饕煞质荢iO2用來(lái)生產(chǎn)水玻璃，白炭黑等【11】。利用煤矸石制取型材料煤矸石合成碳化硅(SiC)碳化硅材料的優(yōu)異的高溫，強(qiáng)度，高導(dǎo)熱率，高耐磨性和耐腐蝕性在磨料、耐火材料、高溫構(gòu)造陶瓷、利用的一條途徑。煤矸石制備4A價(jià)格昂貴，生產(chǎn)工藝流程較簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)本錢高，阻礙了分子篩應(yīng)用工藝流程簡(jiǎn)潔，本錢低廉，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。5、合理利用煤矸石的建議常光明的。早在1953年荷蘭等西歐國(guó)家就開頭利用煤矸石生產(chǎn)建材陶說(shuō)明，使用輕質(zhì)混泥土建筑樓房其自重可以減輕20%，材料消耗降低20%，總造價(jià)也大幅度降低，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不容無(wú)視，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有巨大作用。因此，使用煤矸石生產(chǎn)建材1996年建成2×0.6萬(wàn)kW煤矸石電廠一期工程，開頭并網(wǎng)發(fā)電【7】。該電廠年發(fā)電量60001500利用資源。所以改善煤矸石的綜合利用，將是一項(xiàng)長(zhǎng)期的技術(shù)政策。參考文獻(xiàn)張海濤，張?jiān)?煤礦固廢資源化利用的生態(tài)效率與碳減排李燕，李婧 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