我国煤矸石利用前景分析

煤矸石利用分析简介及其前景

我国煤矸石的利用和前景分析

煤矸石利用分析简介及其前景

认识 煤矸石

展望

现状 煤矸石

存在的 问题Page 2

煤矸石 的利用

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1、认识煤矸石

煤矸石是煤矿在建井、 开拓掘进、采煤和煤炭 洗选过程中排出的含碳 岩石及岩石等多种矿岩 组成的混合物，主要成 分有煤炭、碳质页岩、 泥质页岩及砂岩等。

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1.1 煤矸石的化学成分煤矸石的矿物成分以粘土矿物和石英为主，常见 矿物为高岭土、蒙脱石、伊利石、石英、长石、云母 和绿泥石类。煤矸石的常规化学组成 ( wt./%)

SiO2

Al2O3 Fe2O3

CaO

MgO

K2O 1~2

C 25~30

Na2O 1~2

40~60 15~40 2~10 1~3.5 0.8~3

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1.2煤矸石的危害

长期堆存煤矸石的环境危害，主要表现在：侵占 良田、阻塞河道、易引发火灾；自燃时释放大量有害 气体；酸性淋溶水污染临近土壤、农作物及水体；煤 矸石中过量的放射性元素危害人类健康，其中的细粒 随风飘散，易形成降尘污染； 矸石山的崩塌、滑坡或 泥石流灾害，会危及人畜安全，极大地破坏生态平衡。

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2、 我国煤矸石综合利用现状据统计目前全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量40亿t以上 (占中国工业固体废物排放总量的40%以上)。煤矸石主要分布在山 西、山东、黑龙江、河北、辽宁、安徽等产煤区。“九五”期间，我 国煤矸石的综合利用量达3.1×108t,累计节约能源折合标准煤约 3.3×107t,节约土地约10000多亩。“十一五”期间我国煤炭工业大 力发展循环经济， 按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理 和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。2010年，煤矸石综合利用量3.9亿 吨以上，利用率达到70%以上。煤矸石综合利用已成为煤炭企业新的 增长点。2011年，我国煤矸石综合利用量达4.5亿吨以上。国家工信 部发布工业节能“十二五”规划的“重点行业节能途径与措施”提出： 推广煤矸石烧结砖隧道窑技术和烧结砖内燃工艺，替代黏土实心砖。

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3.煤矸石的利用发电

能源利用回收煤炭 制砖建筑材料应用

水泥 制硅盐 煤 矸 石 制铝盐 化工利用 制钛白粉 制备4A沸石 煤矸石有机复合肥 农业应用 煤矸石微生物肥料 煤矸石改良土壤 筑路、充填采空区、塌陷区、复 土造田Page 7

其它

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3.1 煤矸石的能源利用

Carbon amount in gangue

Caloric value

Utilization approach

1 2

≤4% 5%~ 10% ≤2090 kJ/kg

Utilized as mixing source material of cement, concrete aggregate, backfill stone

3 4

11% ~ 20%

2090 kJ/kg ~ 6270 kJ/kg 6270kJ/kg ~ 12550 kJ/kg

Producing building materials, such as cement, sintered brick Utilized as alternative fuel togenerate electricity, heat feed

≥20 %

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3.1.1煤矸石发电对含碳量高的煤矸石，即含碳量≥20% (热值在 6270kJ

/kg~12550kJ/kg),可以直接用作流化床锅炉的燃 料用煤矸石发电。

煤矸石 劣 煤

破碎

筛分

皮带机

燃烧

蒸汽

发电、供暖

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3.1.2回收煤炭

对含混在煤矸石中的煤炭资源加以回收,是煤矸石能 源、利用和其他资源化再生利用必需的预处理工作。在煤 矸石资源化再生利用之前，回收其中的部分煤炭既节约能 源又增加了经济效益，同时也对保证煤矸石建材、化工利 用的产品质量，稳定生产工艺和操作方法十分重要。

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3.2煤矸石的建筑材料利用用煤矸石来制建筑材料在我国比较普遍，它制成的建材 重量轻、强度高、吸水率小、化学稳定性好。 主要用途有：制砖瓦、生产水泥、混凝土空心砌块、加 气混凝土、轻骨料等。目前，利用煤矸石生产建筑材料已 成为煤矸石最大的利用途径。

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3.2.1煤矸石制砖煤矸石具有一定的可塑性，结合性和烧结性 经净化，均化和陈化等工艺加工处理后，可用 煤矸石制砖主要工艺流程： 于制砖。并且煤矸石有与粘土成分相近煤，用 它来代替粘土制砖，既节地又节能。 破碎 粉末 搅拌 压制 矸石砖强度高、热阻大、隔音好、可降低建筑物 成品 干燥(排潮) 焙烧 墙体厚度、减少用砖量；同时由于矸石砖外观整洁， 成型 抗风化能力强，色泽自然，可以省去抹灰，喷涂等 建筑工序，降低建筑和维护成本。与传统黏土砖相 比，有更高的性价比和更强的市场竞争力。

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3.2.2煤矸石生产水泥煤矸石具有一定热值，其中SiO2、Al2O3及Fe2O3的含量在80% 以上，因此，不仅可作为水泥生料中Si、Al等组分的主要来源，还 能释放一定的热量，替代部分燃料。利用煤矸石生产水泥，废物用 量大、生产成本低、应用前景可观。 煤矸石作水泥配料生产工艺流程 铁 粉 皮 石灰石 原 破 煤矸石 带 料 碎 砂 岩 机 磨 矿 渣

泥 浆 库

搅 拌 池

料 桨 仓 石膏

回 转 窑

熟 料 库 破碎

水 泥 磨

储 库

包 装 机

袋装水泥

散装水泥Page 13

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煤矸石硅酸盐水泥是以煤矸石代替黏土配置水泥生料、入窑燃烧 制得水泥熟料后， 再掺入一定量的自燃煤矸石和石膏磨细而成的。 这种水泥一般为高铝配比,因而生成的C3A矿物较多。由于C3A的水泥 凝结速度快,该水泥会产生速凝现象。 煤矸石火山灰水泥是以活性SiO2和Al2O3含量较高的自燃煤矸石 (戒矸石渣)代替火山灰质材料，与水泥熟料、石膏共同磨细而成的。 该水泥抗蚀抗渗性好、水化热低、水泥强度较高，适用于浇灌大体积 混凝土工程和生产蒸汽养护混凝土预制件。 煤矸石少熟料水泥其标号可达325号一425号，它与其他无熟料水 泥相比,具有凝结快、早强高等优点。

煤矸石无熟料水泥适用于大体积混凝土工程，戒制作各种建筑砌 块、大型板材及预制构件。

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3.3煤矸石的化工利用

煤矸石中所含的元素种类较多，其中SiO2和Al2O3的含量 最高，其它还有一些Fe2O3、CaO、MgO等。煤矸石的主要化 工用途就是通过各种不同的方法提取煤矸石中某一种元素 或生产硅铝材料。

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3.3.1 制备铝盐当煤矸石中的Al2O3质 量分数达到35%,时即 可利用其中的铝元素。 生产硫酸铝、结晶氯 化铝、聚合氯化铝、 氢氧化铝、铝铵矾、 聚合氯化铝铁等20多 种铝系产品。

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