其主要成分是Al2O3、SiO2,另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。 煤矸石是碳质、泥质和砂质页岩的混合物,具有低发热值。 煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。 矸石山还会自燃发生火灾,或在雨季崩塌,淤塞河流造成灾害。 中国积存煤矸石达 10亿吨以上,每年还将排出煤矸石1亿吨。 为了消除污染,自60年代起,很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。
二:煤矸石回收利用目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料,此外还可用于回收煤炭,煤与矸石混烧发电,制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属,也可作肥料。 利用途径有以下几种: 利用典范:利用煤矸石制造瓷绝缘子。 瓷绝缘子在电力上是用来支持导体的绝缘体,保证导线和横担、电线塔杆有足够的绝缘,在电力运行中要承受导线垂直方向的荷重和水平方向的拉力,还要承受日晒雨淋、气候变化以及化学物质的侵蚀。 瓷绝缘子属于重大技术装备关键领域的 特高压输电变电设备 ,蕴含的科技含量着实不低。 过去国际国内瓷绝缘子的主要原材料是粘土,而现在用生产废料煤矸石取代资源相对不足的粘土,在成本上得到控制,取的经济效益显著。 例如内蒙古精诚高压绝缘子公司利用不起眼的煤矸石,做到同行业的前列,此外,该公司在综合利用煤矸石生产瓷绝缘子项目中的诸多 变废为宝 经验很值得借鉴。 1、回收煤炭和黄铁矿: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,同时拣出黄铁矿。
或从选煤用的跳汰机平面摇床流程中回收黄铁矿、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,黄铁矿可作化工原料。 2、用于发电:主要用洗中煤和洗矸混烧发电。 中国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电,火力不足时,用重油助燃。
把煤矿自用电厂和选煤厂建在一起,以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。
3、制造建筑材料:代替粘土作为制砖原料,可以少挖良田。 烧砖时,利用煤矸石本身的可燃物,可以节约煤炭。 4、生产普通水泥:煤矸石可以部分或全部代替粘土组分生产普通水泥。 自燃或人工燃烧过的煤矸石,具有一定活性,可作为水泥的活性混合材料,生产普通硅酸盐水泥(掺量小于20%)、火山灰质水泥(掺量20~50%)和少熟料水泥(掺量大于50%)。 还可直接与石灰、石膏以适当的配比,磨成无熟料水泥5、烧结轻骨料:煤矸石可用来烧结轻骨料。
日本于1964年用煤矸石作主要原料制造轻骨料,用于建造高层楼房,建筑物重量减轻20%。
浸取后的残渣,主要为二氧化硅,可作生产橡胶填充料和湿法生产水玻璃的原料。 剩余母液内所含的稀有元素(如锗、镓、钒、铀等),视含量决定其提取价值。 7、煤矸石还可用于生产低热值煤气,制造陶瓷,制作土壤改良剂,或用于铺路、井下充填、地面充填造地。 在自燃后的矸石山上也可种草造林,美化环境。 三:煤矸石资源从煤炭开采来看,中国每年生产1亿吨煤炭,排放矸石1400万吨左右;从煤炭洗选加工来看,每洗选1亿吨炼焦煤排放矸石量2000万吨,每洗1亿吨动力煤,排放矸石量1500万吨。 2009年,开发区仅巴音敖包洗煤超过1000万吨,排放矸石量超过200万吨,此外,宗别立地区煤矸石堆积量也十分巨大。 保护环境是中国的基本国策,随着国家环保执法力度的不断加大,人们对环境质量要求的提高,解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出,煤矸石发电是充分利用煤矸石的有效热成分,变废为宝,解决污染的有效途径。 (3 太原锅炉集团有限公司承担的 ) 《纯燃煤矸石循环流化床 锅炉开发》 是山西省科技厅支持的科技攻关计划项目。 纯燃煤矸 石循环流化床锅炉可以燃烧劣质煤种煤矸石并采用分级燃烧和 向炉膛内给入石灰石。 可在燃烧过程中方便地脱除含硫燃料产 生的 SO2, 并抑制 NOx 生成量, 使其具有高效、 低污染、 低排放等 突出特点, 技术达到国际领先水平。 (4 山西大学山西省工业固体废弃物处理与资源化综合利 ) 用工程实验室建设项目已经启动, 项目总投资 2 300 万元。
该项 目的实施对煤矸石等山西主要固体废弃物的资源化利用有着重 要意义。 同时,筹建 2×350 MW 矸石电厂和 2×1 000 · MW 超超临界电厂, 园区内煤矸石可全部消化利用。 “十二五” 期 间, 公司着力实现传统产业新型化、 支柱产业多元化、 能源转型 清洁化、 高碳产业低碳化, 建设成为基础牢固、 优势突出、 结构合 理、 运转高效、 低碳循环发展的大型能源旗舰企业。
(2 柳林县是山西省的煤炭资源大县, ) 2011 年全县确立 “大 项目、 大园区” 战略, 延伸煤炭产业链, 向多元经济产业结构转 型。
“十二五” 时期, 柳林县开始建立煤矸石综合利用产业试验园 区。 园区建成后, 以煤矸石为原料形成高铝煤矸石—氧化铝—电 解铝—铝镁合金型材为主的铝材产业链、高铝煤矸石—蒸汽— 发电为核心的能源产业链和高铝煤矸石—高铝粉煤灰—硅酸 钙、 白炭黑等硅系列产品链, 预计每年消化煤矸石 400 万 t。 形成 100 万 t 氧化铝、 万 t 原铝液、 万 t 碳素阳极、 万 t 硅酸 50 28 200 盐水泥、 亿 kW h 电、 万 t 铝镁合金及氧化铝系列产业链。
20 · 50 产业园区建成后, 可节约大量的煤炭资源和土地资源, 并具有良 好的经济效益和社会效益。