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煤矸石的综合利用

发布日期:2019-09-23 16:33:08 作者:中科盛联

开采利用煤炭在我国已经有千年历史,早在春秋战国时期,煤炭就已经成为我国重要的产品之一。而作为世界上最大的煤炭生产国和消费大国,我国煤炭产量达到了38.7亿吨,大量的开采导致的后果就是每年有约13亿吨煤矸石产生。

然而煤炭矸石不仅占用土地,而且释放有害气体,污染农田、水源、地下河流。如何合理利用煤矸石,将其变废为宝,从而达到绿色循环的目的,成为很多矿区亟需解决的问题。

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将煤系固体废弃物作为原材料的资源利用,是20世纪70年代以来发展迅速、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。

利用煤矸石的主要方法

1.用于回填煤矿采空区

煤矸石回填煤矿采空区,就是在采煤的过程中,为了减少煤矸石的排出量,可将其填充采空区,还可以减少地表下沉。将煤矸石填充塌陷区,这种方法可消耗大量的煤矸石,是至今最好的煤矸石处理方式之一。利用煤矸石回填煤矿采空区的技术成熟、耗资少、能解决大量煤矸石的堆积问题。

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2、用于建筑材料

l  制砖

利用未自燃的煤矸石与粘结料是生产煤矸石砖主要应用方式,该方式可以利用煤矸石的热值,减少一部分原煤的消耗,起到节约环保的作用。煤矸石也可制路面免烧砖,制免烧砖最佳配我国煤矸石制砖的设备和技术已经逐渐成熟,但产品型号少、整体质量不够高、生产技术和设备方面还需要创新,才能生产出多功能高质量、高强度的煤矸石砖。

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2.用于能源领域

l  发电

煤矸石在我国2013年等发电机组总装机容量为2800kw,煤矸石年利用量为1.4亿t,年发电量1600亿kwh。由于煤矸石中含有一定量的固定碳,具有大量的热值,可以减少部分燃料进行发电。煤矸石可以作为燃料,利用其自身所具有的热量,实现资源合理节约和可持续利用。尽管我国在煤矸石发电技术上取得了很大的进步,但是企业经济效益不高,有些处于亏损状态。煤矸石发电除了要投资高额的经济费用和尖端的科技技术,还面临着锅炉渣、锅炉灰和烟尘等环保压力。

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l  用于造纸技术行业

将经过处理的煤矸石纤维用于造纸,可以大大提高复合纸的性能。研究表明,当软化改性纤维加填量为30%、软化纤维加填量为20%时,复合纸的性能与纯植物纤维纸张的标准一样。这种方法的优点是从煤矸石的化学成分出发,提高了煤矸石的利用途径,但是该方法利用量比较少,不能从根本上解决煤矸石大量堆积的问题。

 

l  用于制取工业原料

煤矸石所含的化学成分中,SiO2和Al2O3是含量最高的。因此,通过不同的提取方法可将其利用为生产硅铝材料。该方法也是煤矸石化工利用的主要途径之一,但仅限于煤矸石中Al2O3含量必须达到35%以上的煤矸石。生产氧化铝有硫酸法、烧结法、自行粉化法等方法;可用盐酸和硫酸法浸取煤矸石,制取氧化铝、聚合铝、水玻璃等。其中氧化铝和聚合铝用途最为广泛,均可以用作净水剂。结晶氧化铝可以作工业生产中的硬化剂和沉淀剂。聚合铝还可用作耐火材料的凝结剂和水泥速凝剂等。通过这种化学方法提高了煤矸石的综合利用率,减少废弃物的排放,是一种处理煤矸石较好的方法。

 

虽然煤矸石污染环境,占用土地,但它也是一种能源。近年来,我国煤矸石资源的开发利用研究已经取得了一定进展。在工业、农业、能源中都有着广阔的前景。只要改进现有的技术,加大开发煤矸石高效利用技术的研发,实现煤矸石的高附加值利用,不仅能够变废为宝,节能减排,还可以提高企业经济效益。所以,煤矸石的利用将向污染小、经济效益好、综合利用率高的方向发展。