我国煤矸石的环境危害及综合利用现状.pdf

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1、总第165期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．05．026我国煤矸石的环境危害及综合利用现状柳凯，马延栋，侯小可(郑煤集团新郑煤电公司，河南新郑451110)摘要：介绍了我国煤矸石的排放现状，分析了煤矸石侵占土地、污染空气、污染水资源以及地质灾害等方面，研究了目前利用矸石发电、回填井下采空区、地表复垦以及建造石材方面的综合利用现状。研究表明：随着煤炭科学技术水平的不断进步，我国对煤矸石的治理强度正在逐步加大，煤矸石的环境危害在进一步缩小，综合利用效率正在向绿色能源的方向发展。关

2、键词：煤矸石；污染；环境危害；综合利用中图分类号：X752文献标识码：B文章编号：1005—2798(2013)05—0059．03煤炭作为一次能源，在我国能源结构中所占比质。煤矸石的组成如表1所示，矸石样品的x一射例达74％，其主要的能源地位不变。煤矸石是在煤线衍射图谱分析，如图1所示。炭开采与加工过程中产生的一种固体废弃物。据统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石量约55亿t，其中规模较大的矸石山多达1600座，已占用土地约萋1．5万hm，而且堆积量每年还以1．5～2．0亿t的鏊速度增加。2003年，煤矸石产量

3、约为2．07亿t；警2004年，煤矸石产量约为2．39亿t；到了2011年煤要K器K矸石产量达到约4．22亿t；2012年，矸石产量更是创历史新高，产量约为4．38亿t。这些煤矸石不仅占用了大量的土地，污染环境，更严重威胁着矿区人．35101520253035404550556o65民的身体健康⋯。但实际上，煤矸石也是一种自然衍射角度)Q一石英(多)；K一高岭石(多)：卜伊利石；—伊蒙混层资源，在建材、化工、冶金和轻工等领域有着广泛的s一蒙皂石(少)；c卜蟓泥石(少)；c一方解石(少)；F一长石(少)；mOn一

4、非晶物质；0一其他(少)应用。因此，科学、合理地利用煤矸石，可产生良好的经济效益、社会效益和环境效益。图1矸石样品的X一射线衍射图谱分析煤矸石主要化学成分是SiO：和A1O，另外还1煤矸石的来源及组成含有Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3及微量煤矸石又称为矸石，是在煤形成过程中与煤伴的稀有元素(镓、钒、钦、钴)。生和共生的一种岩石，在煤炭开采与原煤洗选过程通过电镜扫描SEM(ScanningElectronMicro—中所排出的固体废物。按照来源划分，煤矸石大致scope)对煤矸石的

5、致密度进行了分析，得到200X分可以分为三类：第一类为掘进矸石，即在矿井建设期辨率条件下矸石的SEM图，如图2所示。间，井筒、大巷、井下车场及矿井正常生产阶段等掘进过程中所排出的岩石，大概占煤矸石总量的70％；第二类为采煤矸石，即在采煤过程中产生的煤矸石，大概占煤矸石总量的20％；第三类为洗选矸石，即在煤炭洗选加工期问所产生的矸石，大约占煤矸石总量的10％。煤矸石的矿物成分包括石英和高岭石，除此之外，有部分伊利石、伊蒙混层、非晶物质和少量的其他矿物，其中，部分为非晶物质，可能是煤或其他物图2200X分辨率条件下

6、矸石的SEM图片收稿日期：2013-03-04作者简介：柳凯(1988一)，男，河南新郑人，助理工程师，从事采矿工程现场管理及研究工作。59柳凯等：我国煤矸石的环境危害及综合利用现状第22卷第5期表1煤矸石的组成成分湖姗啷姗。由图2可得，粗粒矿物间多镶嵌分布；结构较致2．4地质灾害■■●■密；粗大孔洞及裂隙基本未见；粗大矿物相对集中；煤矸石堆放的自然安息角范围为38～40。。超＼＼／-L-_一一l{撇专3与细粒黏土间具胶结结构；孔隙不发育。过这个范围或人为地开挖及强降雨的影响都会引起重力灾害，如发生坍塌、滑坡和

7、泥石流等，可能引起2煤矸石的危害人员伤亡及财产损失。另一方_L面，矸石撕山在堆积时，t2．1侵占土地结构疏松，内部间隙较大，和-t空-_气-I接触删舢氧化后，产生开采或者洗选出来的煤矸石大多堆积在井口附大量的热量，特别在夏季高温闷热的条件下，更容易■■■■■■■■■∞近，久而久之就形成了矸石山。随着煤炭产量的增使矸石山内部发生爆炸，对■■人■■民■■的■■■生∞命财产安全构悸地9630加，矸石山越来越多，占用了大量的林地、耕地及居成严重威胁。民用地j，一方面造成土地资源的浪费，另一方面3煤矸石的综合利用破坏了矿

8、区的生态环境，还可能引发一些自然和社会的问题。煤矸石堆积占用土地及历年压占土地面3．1利用煤矸石燃烧发电积如图3和图4所示。煤矸石灰分较高、发热量较低，是一种低热值的燃料。对含碳量较高，发热量在4181kJ／kg以上的煤矸石，大多为煤巷掘进矸石和洗选矸石，利用跳汰或者旋流器等一些设备可以回收低热值煤，作为锅炉的燃料；对于发热量较高的矸石，达到6300kJ／kg，可以不经过洗选就直接作为