煤矸石综合利用项目可行性研究报告(2)

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第二章项目背景及必要性

一、煤矸石的产生

煤矸石是夹在煤层中，与煤伴生的岩石。是采煤和选煤过程中排出的废废弃物。其产生的途径有以下四种：

a在井简与巷道掘进过程中，开凿排出的计石。

b．在采煤和煤巷掘进过程中，由于媒层中夹有矸石或削下部分煤层顶底板，使运到地面中煤炭含有的原矸。

c．洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸。 煤研石的来源及产生情况见下表。 煤研石的来源及产生情况表

煤矸石的来源采煤巷道掘进采煤过程中选选煤过程产生及产生情况 排出的灰矸 出的普矸 的选矸 45 35 20 所占比例(％) 灰矸普矸选矸

煤炭是我国最主要的能源，其资源非常丰富，2008年产量已超

过27.16亿吨。随着煤炭生产的不断扩展，煤研石的产生量与日俱增，煤矸石产生量按原煤产量的15%计，每年煤矸石至少增加1.8亿吨，历年积存下来的煤矸石已超过27亿吨，占地30万亩以上，而且仍在继续增加。这样大量的煤矸石已严重地污染了环境，并侵占了大量的土地和农田，破坏了土地资源．如不加紧有效利用，将影响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。二、煤矸石的主要成份及其分类

1、煤矸石的主要成分

煤矸石的化学成分是煤矸石煅烧后灰渣的成分，其化学成分和粘土相似，可用于筑路、生产烧结砖及非烧结砖、混凝土制品、砌筑砂浆材料和陶粒等轻骨料。有的煤矸石含硅较高。可作为硅质原料，用

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作水泥原料和混台树等。煤矸石、糟煤灰和粘土的化学成分比较如下表。

煤矸石的组成和性质是选择利用途径和指导生产的重要依据。煤矸石的主要化学成分尾铝和硅的氧化物。此外，还古有微量元素和稀有元素Ga、Be、Co、Cu、Mn、Mo、Ni，Pb、V、Zn、In、Bi、Gk等，有的还含有放射性元素。

煤矸石、粉煤灰和粘土的化学成分比较

煤矸石的化学成分(％) 来源 SiO2 Al2O3 34.34 Fe2O3 7.16 Cao 1.32 MgO 0.62 新汶50.30 煤矿 煤矸石微量元素分析表 来源 F Hg 0.73 Cu 63 Pb 37 Cd 0.05 CI 58 As 36 新汶466 煤矿

煤矸石的产地分布和原煤产量有直接羌系。目前，我国年产矸石量超过400万吨的地区有东北、内蒙古、山东、河北、陕西、山西、安徽、河南和新疆等，可见煤矸石产生量多的地区主要在北方。最近几年，重庆市年排煤矸石约90多万吨。占一般废弃物的20%左右。 由于煤矸石的成分、性质随其生存条件等的不同而存在很大差异。所以必须因地制宜地根据当地条件选择利用途径和技术。煤矸石工业分析见下表。

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煤矸石的工业分析表（%）

2、煤矸石的分类

煤看f石与煤系地层共生，是多种矿岩组成的混合物，属沉积岩。煤矸石可根据其矿物学特征分为以下几类：

A、粘土矿型：这是目前已经实用化的一类矸石。其矿物组成有高岭石、蒙托石、炭质页岩、石英、长石、云母，还有大量硫铁矿等。粘土岩娄在煤矸石中数量最多，选类煤矸石里黑揭色．层状结构，易糟碎。

B、砂岩型：主要成分为石英、长石、云母等。采煤掘进巷道进出的煤矸石，大多以砂岩为主。

C、碳酸岩型，主要成分有方解石、白云石、铁白云石、磷铁矿、硫铁矿、有机硫等。

D、铝质岩型，主要成分有三水铝矿，一水铝矿、一水硬铝矿、石英、褐铁矿、自云母、方解石等。

3、煤矸石的活性

粘土岩粪煤矸石主要由粘土矿物组成，加热到一定温度时(一般为700-900℃)．原来的结晶相分解破坏，变成无定型的非晶体，使煤矸石具有活性。活性的大小和矸石的物相绢虎有关，还和煅烧温度有关。堆积在大气中经过自燃的红矸．其热值报低，但具有一定的活性。测定煤研石的活性，可采用化学法火山灰括性检验方法来进行}比较。

煤矸石含硫量大于3%即会着火，含硫量大于1%就有可能自燃。一般煤矸石的着火点为280℃．比煤的发火点约低80℃，这是煤矸石自燃的基本原因，此外，煤矸石的自燃还与热值、气候、微生物等等有关，其机理比较复杂。

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三、煤矸石带来的环境问题

煤矸石作为固、液、气三害俱全的?工业废料?，它的长期堆放不仅浪费了资源，占压了大量的土地，而且污染了水源、土壤和周围的空气．严重影响了矿区的生志环境和居民的生命财产安全。 3.1、煤矸石随开采或洗选出来后多堆于井口附近，长此已久，就形成了矸石山，这些矸石山大多紧邻居民区，占压了大量的生活用地和建筑用地，以及大量的林地和耕地。据有关部门统计，目前我国历年累计堆放的煤矸石总积存量约为45亿t，年排出量3亿t，规模较大的矸石山将近1600座，占用土地约1．5万hm：，并且堆积量还以1．5～2．0亿妇的速度增加。这不仅破坏了矿区的生态环境，而且影响了矿区的自然景观，引发了一系列社会和自然问题。

3.2、煤矸石堆放污染水源

煤矸石中含有№、Cu、zn、Pb、S、F、C1等有害元素经过长期雨、雪淋漓溶解，把煤矸石中部分有害元素随地表径流转入江、河、湖和地下水中，造成水中有害元素含量增加，在煤矸石自燃区还产生了自然硫、雄黄、氯化铵、硫铵石、无水芒硝、水硫酸铝石、六水镁矾等矿物，这些矿物质受雨水淋溶，会使矿区水质硬化，污染水源。

3.3、煤矸石堆放污染土壤

煤矸石中除含有SO：、SiO2、A1203、Fe、Mn等常量元素外，还有少量有毒重金属如HPh、Ga、Ti、Sn、V、co等，煤矸石经风吹、日晒、雨淋等分化作用，部分元素浸入土壤中，造成土壤污染。同时，煤矸石中的SO：和SO，等硫化物遇水发生化学反应，使土壤慢慢酸化，破坏土壤肥力，使植物不能生长。

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