(一)煤矸石對(duì)環(huán)境的危害
煤矸石主要是由炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖、砂巖等巖石組成的混合物。其礦物組成主要有高嶺石、蒙脫石、長(zhǎng)石、伊利石、方解石、黃鐵礦、水鋁石和少量稀有金屬礦物等組成,元素組成多達(dá)數(shù)十種。盡管煤矸石的成分復(fù)雜,但絕大多數(shù)煤矸石除含少量炭質(zhì)外,主要以硅、鋁為主,其次是硫、鐵、鈣、鎂、鈉、磷、鈦等元素。
按煤矸石的來(lái)源可分為掘進(jìn)矸石和選煤矸石兩大類。煤層結(jié)構(gòu)和厚度的變化、采煤方法和選煤工藝不同,對(duì)煤矸石的排放量有直接影響,一般占煤產(chǎn)量的10~20%。由于煤矸石來(lái)源不同和產(chǎn)出地區(qū)的差異,其成分和性質(zhì)變化很大。例如,煤矸石的灰分一般在70~85%,較高可達(dá)90%以上;固定碳含量一般在5~25%;發(fā)熱量一般在3.3~6.3MJ/ kg。煤矸石的硫含量與原煤硫含量密不可分,例如,開(kāi)采華北地區(qū)太原組煤層和西南地區(qū)龍?zhí)督M煤層排出的矸石,含硫量就較高,個(gè)別可達(dá)8~16%。
煤矸石廢棄、堆積對(duì)環(huán)境的危害很大:侵占大量土地,影響生態(tài),破壞景觀;矸石山的淋溶水(酸性水)污染地下水源和江河,危害農(nóng)作物和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè);由于煤矸石中有硫化鐵和含碳物質(zhì)存在,還會(huì)自燃發(fā)火,排放大量煙塵,嚴(yán)重污染大氣,損害人體健康,抑制植物生長(zhǎng),腐蝕建筑物結(jié)構(gòu);個(gè)別煤矸石山還有發(fā)生爆炸和崩落事故的隱患,對(duì)礦區(qū)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
我國(guó)不僅是世界產(chǎn)煤大國(guó),也是煤炭消費(fèi)大國(guó)。目前全國(guó)歷年累計(jì)堆放的煤矸石約43 億噸,規(guī)模較大的煤矸山有1600 多座,占用土地約1.5 萬(wàn)公頃。2004年煤炭產(chǎn)量達(dá)到19.56 億噸,按煤產(chǎn)量10%的低排矸量計(jì)算,當(dāng)年排放煤矸石就達(dá)1.96 億噸。今后煤炭產(chǎn)量還將逐年增長(zhǎng),排矸量也在逐年增加,加上以往積存的煤矸石,其數(shù)量相當(dāng)巨大。因此,煤矸石制磚技術(shù)已是一個(gè)刻不容緩、亟待研究解決的重要社會(huì)問(wèn)題。
(二)煤矸石的利用途經(jīng)
如何將煤矸石變廢為寶?國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多利用途徑。基本原則是在查明煤矸石性質(zhì)的基礎(chǔ)上,區(qū)別對(duì)待,使其物盡其用,并將各種利用途徑結(jié)合起來(lái),形成一定的開(kāi)發(fā)規(guī)模和綜合利用系統(tǒng),從而獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況,其用途大致有五個(gè)方面:
1、煤礦井下充填。在逐步改革采煤工藝的基礎(chǔ)上,運(yùn)用煤矸石在井下直接充填采空區(qū)或者在地面經(jīng)加工后充填井下采空區(qū)。
2、煤礦地面塌陷區(qū)充填、復(fù)墾造田和鋪路。
3、煤矸石發(fā)電。含炭質(zhì)較多,發(fā)熱量較高的煤矸石,可用作流化床和循環(huán)流化床發(fā)電。
4、生產(chǎn)煤矸石磚、水泥和輕質(zhì)骨料等建筑材料。
5、從煤矸石中提取硫精礦和其它化工產(chǎn)品。
(三)綜合利用煤矸石的初步效果
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)煤炭企業(yè)目前有煤矸石電廠120 余座,裝機(jī)容量184 萬(wàn)KW;年發(fā)電量87 億KW·h,煤矸石磚廠129 座,年生產(chǎn)能力30 億塊(折標(biāo)磚);煤矸石和粉煤灰水泥廠163 座,年生產(chǎn)能力1250 萬(wàn)噸。截止到2002 年,全國(guó)煤礦綜合利用煤矸石約4200 萬(wàn)噸。其中,煤矸石發(fā)電2800 萬(wàn)噸,煤矸石水泥300萬(wàn)噸,煤矸石制磚1000 萬(wàn)噸,其他耗用100 萬(wàn)噸。另外,用于井下充填、復(fù)墾造田、筑路等處理煤矸石5600 萬(wàn)噸�?傆�(jì)利用和無(wú)害化處理煤矸石約9800 萬(wàn)噸,占當(dāng)年煤矸石排放量的50%。
我國(guó)綜合利用煤矸石的歷史不長(zhǎng),基礎(chǔ)較差�?偟纳鐣�(huì)和經(jīng)濟(jì)效益還不夠理想。但是,從一些實(shí)踐單位取得的初步效果來(lái)看,前景非常廣闊。“十五”期間,煤矸石生產(chǎn)新型墻體材料將進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展階段,配合城市限制使用粘土 磚和煤礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,一些城市和礦區(qū)將煤矸石生產(chǎn)新型墻體材料—承重和非承重空心 磚作為發(fā)展的重點(diǎn)。如北京將建設(shè)10多條煤矸石生產(chǎn)線,生產(chǎn)煤矸石空心磚10億塊,一些城 市和礦區(qū)紛紛開(kāi)工建設(shè)煤矸石磚廠。預(yù)計(jì)到“十五”末,煤矸石磚的年產(chǎn)量將達(dá)到200億塊 ,呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)!
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