煤矸石综合开发利用可行胜分析

煤矸石综合开发利用可行胜分析 永春县环境监测站黄志芳 [摘要] 通过对煤矸石特性、主要利用途径及效益的分析，论证了煤矸石综合开发利用的可行性。建议有关部门制定相关政 策措施以加快永春县煤矸石综合开发利用步伐，改善矿区生态环境，促进煤炭产业可持续发展。 [关键词]煤矸石现状开发利用途径 天湖山矿区位于永春西部，与德化县、大田县毗邻，面 积11．5km2，是闽南著名的煤都。矿区开采面积15kin2以上， 年产煤约350万吨。年产煤矸石40万m3。上世纪80年代以 来，集体，个体等各种形式的小煤窑一哄而起，虽然缓解了 当时煤炭供应的紧张状况，但也留下了许多环境污染隐患， 煤矸石到处堆存是一个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。调查湿示，由于在开采过程中， 绝大多数矿井煤矸石随意沿坡倾倒、沿沟堆放，目前矿区内 堆放的煤矸石达1000万吨以上。其中大约有400万m3煤矸 石堆积在矿区的山坡沟谷里，对矿区人民生命财产的安全构 成严重威胁。 1 煤矸石对环境的影响 煤矸石对人类生存环境的影响主要表现在： 1．1造成河道淤积严重 天湖山矿区内绝大多数矿井煤矸石随意沿坡倾倒、沿沟 堆放，且没有采取有效的水土保持措施，煤矸石顺着沟符滑 动推移，最终流入下游河道造成河道淤积，农田受毁。 1．2侵占土地 煤矸石堆放在地表，使土地丧失应有的功能，堆存在山 地、坡耕地地区的煤矸石，无疑将减少耕地面积，加速耕地 的短缺。 1．3污染大气 煤矸石对大气环境的影响主要有两种形式：～是煤矸石 自燃所释放出的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等气体污染 环境，并进而对人体健康造成的危害；二是煤矸石在运输、 处理和加工过程中产生的灰尘，以及因风扬起的灰尘，使空 气质量下降。 1．4污染水体 煤矸石对水体的污染主要有两种途径：一是雨水将煤矸 石上的细粒物质冲刷下来，形成浑浊的水流流人附近的水体， 或大风将微细的矸石颗粒刮进水体，造成水体的污染；二是 雨水溶解了煤矸石中的酸性物质，流到水体中；或渗透到地 下首先污染土壤，进一步污染地下水。地下水一旦受到污染， 要恢复其水质是极其困难的。 1．5影响公共安全 由于煤矸石储存场地和储存方式的设计不合理，或堆放 56 2009年第8期(总第32期) 不稳固，矸石山滑塌等意外事件时有发生。 2煤矸石综合利用现状 矿区的煤矸石综合开发利用严重滞后，目前仍然停留在 空区回填、复垦绿化、建房等初级阶段，未能充分发挥煤矸 石的经济效益。1998年天湖山矿务局曲斗矿首创在煤矸石上 盖房取得成功，在煤矸石综合利用上闯出一条既有经济效益 又有生态效益的新思路。之后矿务局铅坑矿将矸石山推乎复 垦种菜、建宿舍楼，含春矿将办公楼建于矸石堆改造地。2002 以来，开始出现将矸石燃烧后用作水泥生产填充剂，但矸石 燃烧后所释放出的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等气体污 染环境，易造成二次污染。 3煤矸石综合开发利用的可行性 《煤炭工业“十五’ 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 和2015年规划》强调。要“积极 发展中煤、煤泥和煤矸石电厂，加强煤矿开发过程中的环境 保护。到2005年全行业煤矸石(煤泥)年利用率达到当年排放 量的80％(8000万t左右)”。目Iji『正是煤矸石综合开发利 用的有利时机。 3．1煤矸石储量丰富 天湖山矿区煤矸石保守估计已达1000万吨以上，可大规 模综合开发利用。 ． 3．2煤矸石综合利用技术日趋成熟 3．2．1煤矸石发电技术可行 重J犬永荣矿务局与浙江大学、中国煤炭综合利用集团公 司、东方锅炉厂合作，成功研制出煤矸石、煤泥混烧的循环 流化床锅炉，解决了不同低热值燃料混合燃烧的技术难题。 3．2．2煤矸石制砖技术和装备取得重大突破 黑龙江省双鸭山市东方工业公司和IIJ东省新汶矿业集团 公司，分别引进法国和美国先进的制砖设备，消化吸收生产 的JEK双级真空半硬塑挤砖机和JEK系列双级真空硬塑挤砖 机成套设备，改变了传统的制砖工艺和落后的装备，降低了 生产成本，使煤矸石制砖技术装备水平及产品质量、品种都 有了很大提高，为煤矸石建材的发展提供了技术保障。 3．2．3煤矸石高附加值利用和大用量利用技术取得新进展 。九五”时期，我国开发了利用煤矸石生产增白和超细高 万方数据 岭土，以煤矸石为载体生产无机复合肥和微生物有机肥料等 技术；完善了利用煤矸石生产氯化铝、聚合氯化销等化工产 品、岩棉及其制品、特种硅铝铁合金、铝合金等技术，这些 产品技术含量高，市场前景好。煤矸石复垦在充填、水土保 持、作物种植等技术上均取得较大突破，并在煤矸石复垦塌 陷区的开发利用中取得了较好的社会效益和环境效益，显著 提高了土地的利用率。 3．3国家政策支持 1984年。国务院批文确立煤矸石发电的合法性，在严格 控制小火电的同时，鼓励综合利用电厂的发展。1998年，为 促进煤矸石综合利用，国家经贸委会同煤炭部、财政部、电 力部、建设部、国家税务总局、国家土地局、国家建材局等 部门，印发了《煤矸石综合利用 管理办法 关于高温津贴发放的管理办法稽核管理办法下载并购贷款管理办法下载商业信用卡管理办法下载处方管理办法word下载 》(国经资源[1998180 号)。财政部、国家税务总局(财税[2001]198号)明确指出 自2001年1月1只起，对利用煤炭开采过程中伴生的舍弃物 油母页岩生产加工的页岩油及其他产品．在生产原料中掺有 不少于30％的煤矸石、石煤、粉煤灰、烧煤锅炉的炉底渣(不 包高炉水渣)及其他废渣生产的水泥实行增值税即征即退的 政策。对利用煤矸石、煤泥、油母页岩和风力生产的电力、 部分新型墙体材料产品实行按增值税应纳税额减半征收的政 策。 4煤矸石的特性 按照产出方式和一般的习惯。煤矸石可以分为煤巷矸、 井岩巷矸、自燃矸(过火矸)、洗选矸、手选矸和剥离矸等 六类。大多数煤矸石是与煤共生或伴生的非金属矿产资源。 由于煤矸石中存在含量不等的有机碳，因而最初呈现为黑色 一浅黄色。 天湖lJJ矿区煤矸石产生于井下岩巷、煤巷、半煤巷掘进 中。主要由粉砂岩、碳质砂岩、碳质页岩组成．其含碳耸低、 发热茸低，发热量在0—1258kJ／kg之间。粘土岩矸石主要化 学成份是Si02和A1203。煤矸石主要是由高岭土、石英、蒙 脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝和少量稀有 金属的氧化物组成。 表1 天湖山大蔗沟煤矸石的化学成份 表2天湖山大蔗沟煤矸石中微量元素光谱分析结果 5煤矸石综合利用的主要途径及效益分析 在目前的工艺水平和技术条件下，我国煤矸石综合利用 的主要途径有：利用煤矸石发电、生产建筑材料及其产品、 回收有用的矿物成分、制取化工产品、改良土壤、生产肥料、 回填(包括建筑回填、填低洼地和荒地、充填矿井采空区、 煤矿塌陷区复垦)以及筑路等。 5．1利用煤矸石生产建筑材料及其制品 5．1．1煤矸石制砖 目前煤矸石制砖是煤矸石利用簧大，且可以由社会投资 来办的事情。煤矸石内燃砖是我国开发较早、且利用较为普 遍的矸石建材产品。潞安集团新型墙体材料厂的煤矸石制砖 生产线于2001年7月开始动工，是当今世界规模最大的煤矸 石生产线，也是目前国内产最最大、自动化程度最高的制砖 生产线，每年可生产1．3亿块标准砖，处理煤矸石30万吨。 从市场看，煤矸实心石砖的成本和价格与粘土砖相比没 有优势可言。如粘土砖的成本一般在0．1l元／块左右，而煤矸 实心石砖的成本在0．13，0．16元／块左右，再加上运输成本， 煤矸石砖无法与粘土砖竞争。但是，随着国家墙体材料革新 步伐的加快，一是禁用实心粘土砖，二是加收粘土砖的增值 税，即从原来的6％提高到17％，这一局面将很快会得到扭 转。煤矸石砖的盈利与否取决于生产规模、投入的劳动力成 本或机械化程度，以及 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 建设投资等。如果直接面向房地 产市场或有相对同定的用户，盈利不成问题。根据国内已有 煤矸石砖生产企业的实践调研。6000万块标准砖生产规模的 企业每年的正常利润在200万元左右。 5．1．2煤矸石生产水泥 利用煤矸石、自燃矸等为原料和燃料生产水泥、做水泥 混合材料、生产矸石无熟料及少熟料水泥等。①以煤矸石为 原料和燃料生产水泥：根据煤矸石与粘土化学成分相近的特 点，代替粘土提供硅铝质原料。由于煤矸石能释放出一定的 热量，可代替部分燃料。②煤矸石作水泥混合材料：在磨制 水泥时，除掺加3％一5％的石膏外，还允许按水泥的品种和 标号，掺加一定数量的材料与熟料共同粉磨，习惯上称这种 材料为混合材料。煅烧后的煤矸石，可以作为活性混合材料 使用。③煤矸石无熟料水泥及少熟料水泥：煤矸石无熟料水 泥是以煅烧煤矸石为主要原料，掺人适罱石灰、石膏磨细制 成的水硬性胶凝材料，有时也掺用少量熟料作激发剂，水泥 2009年第8期(总第碰期) 57 万方数据 l 煤矸石综合开发利用可行性分析 J 标号可达到200—300号，经蒸汽养护的抗压强度可达到 40MPa以上。煤矸石熟料水泥也以矸石为主要原料制成，但 用熟料代替石灰作为主要原料之一，标号可达到300．400 号。以上两种水泥可作为砌筑水泥使用，以节省高标号水泥。 煤矸石生产水泥主要是原料替代，节约成本。其利润体 现在水泥的生产和销售中。从目前的资料还很难分解出由于 利用煤矸石减少成本的比例。 5．1．3煤矸石混凝土空心砌块 普通混凝土是南水泥、砂石、水按比例配合成型后，在 常温常压蒸汽养护下形成的人造石材，其中的砂子和石子是 骨料，水和水泥组成的水泥浆是胶结料。煤矸石混凝土空心 砌块是以自燃或人工煅烧后的煤矸石和少最石灰、石膏混合 磨细作胶结料，以经过破碎、分级和自燃或人工煅烧后的煤 矸石、其他工业废料或大然砂石等作为粗、细骨料，将胶结 料和粗、细骨料按比例配料，加水搅拌、震动成型、蒸汽养 护而成。 5．1．4煤矸石沸渣加气混凝土 在料浆中掺人发泡剂，利用化学反应生成气体，使料浆 膨胀经硬化后形成多孔结构的混凝土，具有容重小、保温性 好、可加工等优点，是一种新型轻质建材。主要产品有矸石 陶粒、建筑陶瓷等。陶粒作为轻混凝土的骨料，具有强度高、 导热系数低、耐高温、耐化学、稳定性好等优点，采用轻骨 料制成的混凝土，可用于建造大跨度桥梁和高层建筑。 5．2利用煤矸石作燃料发电 煤矸石发电经过十多年的发展，在锅炉燃烧技术、环境 保护等方面已经取得了长足的进步，进入2l世纪后，大力发 展煤矸石电厂更是一举数得的好事。天湖⋯能源公司的煤矸 石发电项目已投入运行，由于煤矸石热量低，生态效益好， 但经济效益目前还不高。 5．3从煤矸石中回收有用矿物 从矸石中回收有用矿物．是其综合利用的预处理，一般 采取由粗而细分步回收的办法；能否进一步利用，则取决于 其经济和技术上的可行性。 5．3．1回收煤炭 来自于煤巷掘进和洗煤产生的煤矸石，其中往往混入发 热茸较高的煤、煤矸连生体以及碳质岩等，有些含煤量可达 10％一20％。因而可以从中回收煤炭。回收煤炭的分选工艺， 比较典型的有溜洗槽选煤、斜槽分选、重介质旋流器、重介 —跳汰联合分选及螺旋分选等。从煤矸石中进一步回收煤炭， 不仅可以获得廉价的煤．而且可降低可燃物含量。因此。国 内外煤矿企业一般都重视从煤矸石中回收煤炭。 5．3．2回收硫铁矿 与煤共生或伴生的硫铁矿，往往与煤一起采出或分层采 出，经过精选后能获得较高质量的硫精矿。硫铁矿在选煤过 程中也会富集在洗矸中，特别是高硫煤矿区产生的煤矸石更 是如此。 58 2009年第8期(总第32期) 回收硫铁矿不仅可以减少矸石山自燃污染环境，也能避 免资源的浪费，产生较好的经济效益。 5．4从tt．r．ra；中提取化工产品 如生产氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铝、铵明矾、硫酸、 硫磺等。目前，一些矿务局利用煤矸石生产结晶氯化铝，生 产过程包括矸石破碎、焙烧、酸浸、浓缩结晶等主要环节。 选料一般应满足以下三个条件：矸石中杂质低，尤其是含铁 量应低于1．5％，钙镁含景在O．5％左右；氧化铝含量多，一 般应在30％以上；浸出率高，一般三氧化二铝酸浸出率应大 于60％。 用煤矸石生产化工产品．其经济效益取决于产品的用途、 市场、以及生产企业的运营等情况，不能一概而论。结晶氯 化铝可作净水剂、造纸施胶沉淀剂和精密铸造型硬化剂。聚 合氯化销作为一种新型无机凝聚剂，它在净化效果上，与硫 酸铝、氯化铝等相比具有较大的优越性。从总体上看，这些 产品都有一定的技术含量，尽管市场竞争比较激烈，但盈利 还是有可能的。 5．5用煤矸石生产肥料 当煤矸石含有炭质页岩和含炭粉砂岩，有机质含量在 15％．25％，并含有植物生长所需要的B、Cu、Mo、Mn等 微量元索时，可用于生产肥料。煤矸石肥料可分为两类：煤 矸石复合肥料和煤矸石微生物肥料。1996年，全国就有煤矸 石微生物肥料厂4座，年生产能力8万吨左右。 煤科总院两安分院研制成功的全养份矸石肥料，以煤矸 石为主要原料，生成有机．无机复合肥。田间试验表明，西瓜、 苹果等经济作物施用后，一般可增产15％一20％。此外，辽 宁南票矿务局与中国农科院合作开发生产了“金丰”牌微生物 肥料，山东龙口、河南郑州矿务局与北京田力宝科研所开发 生产了“田力宝”牌微生物肥料等。应该说，生产无机．有机复 合肥或微生物肥料．对于化肥使用过多、急需提高农产品质 量、发展生态农业的中国来说，市场前景非常广阔。 5．6煤矸石充填复垦 利用煤矸石作为塌陷区和露天矿坑的充填材料。既可使 采煤破坏的土地得到恢复，又可减少占地。当矸石复垦土地 用作农林种植时，矸石层充填应下部密实上部疏松，以保水 保肥，利于植物生长。当矸石复垦土地作为建筑用地时，须 采用分层回填、分层振压方法充填矸石，以使地基获得较多 的承载能力和较好的稳定性。 5．7煤矸石综合作用新技术 5．7．I煤矸石烧焦空心砖技术 此项技术为国家高技术产业化示范工程。工艺流程为以 矸石为原料，经破碎、均化、陈化、半硬塑挤出成型、一次 码烧，成砖。山东新段矿务局、通源矿务局房地产公司已成 功利用，其生产的煤矸石烧焦空心砖具有高保温、高隔热性能。 5．7．2利用煤矸石生产超细微煅烧高岭土技术 湖北抛光磨料磨具总厂、无锡市陶都锡阳实业公司已成 万方数据 功利用该项技术。 5．7．3利用煤矸石生产硅酸铝耐火材料及其制品 主料煤矸石进行脱碳处理+必要配料一电阻炉融一喷薄 成纤一针刺成毯一加热处理一自动纵横切割及包装，生产过 程无废物、废水、废气排出。 5．7．4利用煤矸石生产聚合氧化铝白炭黑系列产品 聚合氯化铝主要用于净化饮水、给水的除氟除铁等特殊 水质处理和工业水处理：白炭黑作为橡胶的补强填充剂能提 高橡胶的物理性能，也可作为塑料填充剂和绝缘材料。 5．7．5通过加压、加热把煤矸石转变为煤的方法 南北京市实用技术交易市场提供。将热值甚低的煤矸石、 工业炉渣、烟囱灰、粉煤灰等一种或多种与原煤混合．制作 成优质合成煤，有效地提高煤的利用率，扩大了劣质煤的使 用范围，并为废渣的处理利用开辟了新途径。主要技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ： (1)将煤矸石粉碎为小块状，放入专用转化炉内，煤矸石的填 量占总专用转化炉内腔容积的80％至190％；(2)对专用转化炉 内充入高压氮气、压力达50个大气压；(3)对煤矸石加热， 温度在100℃至200℃，持续t时间48小时；(4)冷却到适当温 度时出炉。不仅节约矿产资源．提高了矿产资源的利用率， 还有利于环保，尤其适用于在矿区处理煤矸石。 结合我县实际，建议利用煤矸石生产空心砖、肥料。因 为我县是芦柑生产大县，需肥茸大，肥料销售前景看好；二 是随着城镇建设步伐的加快、实心粘土砖的禁用，生产具有 高保温、高隔热性能的空心砖市场前景广阔。 6煤矸石综合利用的原则 应坚持“冈地制宜，积极利用”，‘雌排放、谁治理；谁利 用、谁受益”的原则，实行减少排放和扩大利用相结合、综合 利用与煤矿发展相结合、综合利用和环境治理相结合，不断 扩大利用途径，增加利用量，提高利用率，实现经济效益与 社会效益、环境效益相统一。 煤矸石综合利用的技术原则：应以大宗量利用为重点， 将矸石发电、矸石建材及制品、回填复垦以及煤矸石山无害 化处理等大宗餐利用煤矸石技术作为主攻方向，发展科技含 量高、高附加值的煤矸石综合利用技术和产品。 7发展煤矸石综合开发利用应采取的政策、措施 7．1改变认识，加大宣传力度 应加大宣传力度，充分认识该项工作的公益性，特别是 对减少占地和保护环境的重要意义。改变把煤矸石作为废弃 物的传统认识，而作为一种可利用的资源来看待，把能利用 的资源都利用起来，变废为宝，化害为利。其次要以“以堆存 为主”逐步过渡到“以用为主”，应将重点放在使用上而不是堆 存上，从而鼓励投资煤矸石综合开发，形成煤矸石综合开发 的良好氛围。 7．2制定煤矸石综合利用具体管理办法 其宗旨是推动煤矸石从“堆存为主”为“以用为主”的 转变，明确企业是煤矸石综合利用的主体，制订煤矸石堆存 造成的生态破环、环境污染的评估细则，规定各类责任人的 煤矸石综合利用年度额度和相应的奖罚标准，把煤矸石堆存 和排放造成的生态环境损耗转化为企业的内在成本。通过法 规和经济杠杆作用，激励并强制推动企业成为煤矸石综合利 用产业开发的主体，政府有关执法部门负有监督、检查和处 罚责任。 ’ 7．3建立市场化的煤矸石排放及综合利用额度交易制度 制定煤矸石排放额度和综合利用额度(含煤矸石发电渣、 灰)有偿转移，合理流动、优化配置的政策，完善评估制度， 建立交易规则，组织交易活动，监督交易合同的执行。由此 来调动优势企业扩大煤矸石综合利用产业规模，吸i31qlz煤企 业，国内外企业来参与煤矸石综合开发，引导企业通过市场 提高煤矸石综合利用产品的经济效益。 7．4增强政府服务功能 一是拓宽融资渠道，申请市、省、国家的支持拨款及招 商引资，多方筹集资金，为我县煤矸石综合开发利用项目吸 引资金。二是要落实好国家资源综合利用减免所得税、增值 税等优惠政策。如简化煤矸石电厂建设立项和上网审批制度， 规范煤矸石电厂在上网、电价、调峰、配套费等方面的政策 待遇；同时，要规范办事程序，向社会公示现阶段进入煤矸 石综合开发利用市场的最低技术和最小规模门槛，以及详细 的fii『期准备工作的要求。在重大决策前，相关部门共同论证， 从而形成各部门相互协作、职能互补、全力推动煤矸石综合 开发利用发展的格局。 7．5制定地方优惠政策 7．5．1政府采购制度 在政府采购工作中，同等条件下应优先考虑使用煤矸石 综合开发利用的产品，如城市公用设施用电，政府工程用矸 石砖等。 7．5．2税收优惠政策 对新建煤矸石综合利用项目，免征固定资产投资方向调 节税。对开发煤矸石综合利用项目的企业，依污染减排和生 态效益，政府给予企业一次性奖励。 7．5．3建设用地 对引进资金建设煤矸石综合利用项目的企业，可酌情给 予缓、减、免交土地使用费的优惠。 8结论 加快煤矸石综合开发利用是天湖⋯矿区生态环境综合治 理的根本措施，也是永春县煤炭产业可持续发展的重要保证。 当前是煤矸石综合开发利用的有利时机，煤矸石综合开发利 用是可行的。为此，建议有关部门针对我县煤矸石的特性及 现状，制定管理办法、引进资金、引进先进技术、加大煤矸 石综合开发利用力度，加快我县煤矸石综合利用的步伐。 2009年第8期(总第32期)59 万方数据